JP2004235910A - チャネル決定方法及びにそれに用いる無線局並びに端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信中断時間が少なく、無線ＬＡＮの通信性能に与える劣化を少なくすることが可能なチャネル決定方法を得る。
【解決手段】複数の無線周波数チャネルのうちの一つのチャネルを決定して、無線基地局と子無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおいて、無線基地局において、チャネルの決定を周期的タイミングで行い、この決定されたチャネルに関する情報を子無線局へ通知する。また、チャネルを決定して変更する度に、干渉量判定部１４０でそのチャネルの通信品質（干渉状態）を検出し、この通信品質をも参照してチャネル決定を行うようにする。こうすることにより、通信中断時間が少なく、また無線ＬＡＮの通信性能に与える影響を少なくすることができる。
【選択図】 図１３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチャネル決定方法及びにそれに用いる無線局並びに端末装置に関し、特に無線通信システムにおいて、通信に使用する周波数チャネルを変更することで他の通信システムとの干渉を回避するようにしたチャネル決定制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速性と利便性、低コスト性に優れた無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）が、従来の企業内ＬＡＮだけではなく、家庭内ＬＡＮ用途や公共の場における公衆アクセス網として急速に普及しつつある。原則として、免許不要の周波数帯域を利用することと、その広帯域性から利用可能な周波数チャネルが少ないこと（数チャネル程度）が、公衆移動通信システムと比較した場合の無線ＬＡＮの大きな特徴である。従って、近隣の無線ＬＡＮと同じ周波数チャネルを利用することで、送信する無線信号が互いに干渉し合うことによって性能劣化が発生することが、昨今の無線ＬＡＮの普及に伴って問題になってきている。
【０００３】
かかる干渉による性能劣化を回避する方法の一つとして、チャネル決定制御法が従来から知られている。これは、運用中の無線ＬＡＮに干渉による性能劣化が検出された場合に、干渉劣化がより少ないと期待される他の周波数チャネルに移動することで、干渉を回避する方法である。
【０００４】
このチャネル決定制御の従来例として、例えば、非特許文献１が知られている。この非特許文献によるチャネル決定制御方式は、図１８の概略動作シーケンス図に示されるように、応答要求パケットと応答パケットを用いて使用するチャネルを調査する方式である。すなわち、無線ＬＡＮを新規開設する際に、無線ＬＡＮステーションＭＨ１は、使用可能なチャネルのうち一つを選択（決定）し、応答要求パケットを送信する（ステップＳ１）。このチャネルを使って運用中の別の無線ＬＡＮが既に存在し、その無線ＬＡＮに所属する無線ＬＡＮステーションＭＨ３が応答要求パケットを受信した場合、その無線ＬＡＮステーションＭＨ３が応答パケットを送信する（ステップＳ２）。
【０００５】
最初に応答要求パケットを送信した無線ＬＡＮステーションＭＨ１は、他のステーションが送信した応答パケットを受信すると、そのチャネルが他の無線ＬＡＮによって既に使用中であると判断し、他のチャネルの使用状況を調査するようになっている（図１８の動作シーケンスの例では、応答パケットが返送されてこないチャネル２が選択（決定）される）（ステップＳ４）。
【０００６】
なお、チャネル選択（決定）制御に関する標準規格が、無線ＬＡＮの標準規格を定めている米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）の８０２．１１委員会内に設置されたタスクグループｈ（以下、ＴＧｈと記述）において現在審議されている。ここでは、ＴＧｈにより発行された標準規格草案（非特許文献２）に基づいて、その概要を簡単に説明する。
【０００７】
ＴＧｈでは、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会により制定された５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮシステムを欧州でも利用可能とすることを目的として、チャネル選択制御の標準規格を審議している。欧州では、既存の５ＧＨｚ帯レーダシステムに対して干渉の影響を与えないような機能を５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮが備えることが必須事項として定められている。このようなレーダシステムに干渉の影響を与えないための機能として、送信電力制御機能（Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＴＰＣ）と、チャネル選択制御機能（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ：ＤＦＳ）とが求められている。
【０００８】
当該標準規格草案（非特許文献２）は、図１９に示される機能ブロック構成の想定の元にチャネル選択制御を規定している。チャネル選択制御機能の各ブロックは、無線ＬＡＮステーションの管理層に位置しており、ステーション全体を管理するステーション管理機能（Ｓｔａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ ：ＳＭＥ）１とＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層管理機能（ＭＡＣ ｓｕｂｌａｙｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ：ＭＬＭＥ）２とに分割配置される。これらのうちＳＭＥ１に配置されるブロックは、チャネル選択制御のための判断や指示を行う機能を持っており、レーダシステムが周辺に存在するかどうかを判断するための電波状況測定を管理する測定方針（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｏｌｉｃｙ）モジュール１１と、チャネル変更動作の判断を行うチャネル変更決定（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ ）１２モジュールとがある。
【０００９】
一方、ＭＬＭＥ２には、ＳＭＥ１に配置された機能からの指示に基づいてチャネル選択のための処理を実行するブロックが配置される。測定方針モジュールからの指示により電波状況を測定する測定手順（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）モジュール２１、他のステーションに測定要求を行ったり、その報告を受けたりするための測定フレーム（Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｆｒａｍｅｓ）モジュール２２、チャネル変更決定モジュール１２からの指示によりタイミングを計って、図示せぬ物理層管理機能（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ：ＰＬＭＥ）にチャネル変更の指示を出すチャネル変更タイミング（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ｔｉｍｉｎｇ ）モジュール２３がある。なお、ＭＡＣタイミング（Ｍａｃ Ｔｉｍｉｎｇ）モジュール２４は測定手順モジュール２１、チャネル変更タイミングモジュール２３のタイミング制御を行うものである。
【００１０】
Ｐ８０２．１１ｈ／Ｄ２．２のチャネル選択制御では、これらの機能ブロックのうち、ＭＬＭＥ２に配置されたブロックを用いて行われる電波状況測定の項目や測定要求、測定結果報告、チャネル変更通知のためのメッセージ送受信処理が規定されている。一方、ＳＭＥ１に配置される機能ブロックについては、その存在を想定しているものの、その内容標準化対象外として規定しておらず、装置開発者の裁量にゆだねられている。
【００１１】
【非特許文献１】
石井他、「無線ＬＡＮシステム用パケットＤＣＡの提案」、１９９６年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、Ｂ−６５２
【非特許文献２】
米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）、８０２．１１委員会のタスクグループｈ発行、標準規格草案Ｐ８０２．１１ｈ／Ｄ２．２
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図１８を用いて説明したチャネル選択（決定）制御の従来例では、チャネルを決定する際に通信を中断して、応答要求パケット送信処理や応答パケット受信待ち処理を行うため、通信中断時間がチャネル決定に伴って生じるという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、通信中断時間が少なく、無線ＬＡＮの通信性能に与える劣化を少なくすることが可能なチャネル決定方法及びにそれに用いる無線局並びに端末装置、プログラムを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による第一のチャネル決定方法は、複数の無線周波数チャネルのうち通信に用いるチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおけるチャネル決定方法であって、前記一の無線局において、前記チャネルの決定をあるタイミングで行う第一のステップと、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する第二のステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明による第二のチャネル決定方法は、複数の無線周波数チャネルのうち通信に用いるチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおけるチャネル決定方法であって、前記一の無線局において、前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行う第一のステップと、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する第二のステップとを含むことを特徴とする
【００１６】
本発明による第一の無線局は、複数の無線周波数チャネルから、他の無線局との通信に用いるチャネルを決定する無線局であって、前記チャネルの決定をあるタイミングで行うチャネル決定手段と、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明による第二の無線局は、複数の無線周波数チャネルから、他の無線局との通信に用いるチャネルを決定する無線局であって、前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行うチャネル決定手段と、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明による無線端末は、無線局においてあるタイミングで複数の無線周波数チャネルのなかから決定された通信に用いるチャネルに関する情報を受信して、この情報に含まれるチャネルを用いて前記無線局との通信を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明による第一のプログラムは、複数の無線周波数チャネルから他の無線局との通信に用いるチャネルを決定するようにした無線局の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、前記チャネルの決定をあるタイミングで行うステップと、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知するステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明による第二のプログラムは、複数の無線周波数チャネルから他の無線局との通信に用いるチャネルを決定するようにした無線局の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行うチャネル決定手段と、この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の作用を述べる。複数の無線周波数チャネルのうちの一つのチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおいて、当該一の無線局において、チャネルの決定を周期的タイミングで行い、この決定されたチャネルに関する情報を当該他の無線局へ通知するよう構成する。更に、チャネルを決定して変更する度に、そのチャネルの通信品質である干渉状態を検出してこの干渉に基づくタイミングをも考慮してチャネル決定を行うようにする。こうすることにより、通信中断時間が少なく、また無線ＬＡＮの通信性能に与える影響を少なくすることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき詳細に説明する。
【００２３】
（第一の実施の形態）
本発明による第一の実施の形態について、図１を用いて詳細に説明する。ここでは、無線基地局１０と子無線局２０，２１とがＩＥＥＥによって定められた５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ規格である８０２．１１ａ規格に準拠した無線ネットワーク１３０を構成しているものとする。
【００２４】
無線基地局１０は、この構成された無線ネットワーク１３０と有線ネットワーク３０とを相互接続する機能を備えている。また同様に、８０２．１１ａ規格に準拠した無線基地局１１と子無線局２２，２３が別の無線ネットワーク１３１を構成している。無線基地局１１は、この無線ネットワーク１３１と有線ネットワーク３１とを相互接続している。
【００２５】
本実施の形態では、有線ネットワーク３０と３１とはデータリンク層以下のレイヤで接続されていないが、接続されていても良い。これら２つの無線ネットワークは、図１に示されるように、無線基地局あるいは子無線局が送信する無線信号が、相手の無線ネットワークの無線基地局あるいは子無線局にまで互いに伝搬するような環境にあるものとする。
【００２６】
本実施の形態に使用された８０２．１１ａ準拠機器は、我が国の法規によってユーザ免許の取得なしでの利用が認められている、５．１５ＧＨｚ以上５．２５ＧＨｚ以下の４チャネルに対応している。この４チャネルは、図２に示されるとおり、５．１７ＧＨｚ、５．１９ＧＨｚ、５．２１ＧＨｚ及び５．２３ＧＨｚをそれぞれ中心周波数とする２０ＭＨｚ帯域幅のチャネルである。さらに、８０２．１１ａ規格によって、各チャネルには図示されるようなチャネル番号が規定されている。
【００２７】
本実施の形態では、図３に示される内部構成を有する無線基地局１０を使用する。なお、図３においては、本発明との関係が薄い一部の構成要素を省略して示している。図３を参照すると、無線基地局１０は、無線インタフェース部４０と有線インタフェース部５０とをブリッジ部６０で相互接続することで、無線ネットワークと有線ネットワークとの間のデータ通信を可能としている。
【００２８】
また、無線インタフェース部４０は、無線基地局１０に接続される子無線局同士のデータ転送を橋渡しする機能も備えており、ある子無線局が送信した当該データを一旦受信した後、そのデータの宛先である別の子無線局に向けて送信することも可能である。
【００２９】
さらに、無線基地局１０は、チャネル決定制御を行うためのチャネル変更通知部７０ならびに運用チャネル決定部８０、周期性チャネル決定起動部９０も備えている。また、制御部２００は上記の各部を制御するＣＰＵ（コンピュータ）であり、メモリ３００に予め格納されているプログラムを読取ってその動作手順に従って、制御動作を行うものである。これらのブロックの動作の概要を、図４に示されるフローチャートを用いて説明する。
【００３０】
周期性チャネル決定起動部９０では、チャネル決定処理を起動するタイミングであるかどうかを確認する（ステップＳ１０１）。本実施の形態では、タイマにより１分ごとにチャネル決定処理を起動するタイミングとなる仕様とするが、他のタイマ値を用いても良い。チャネル決定処理を起動するタイミングである場合は、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合は、ステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０２では、チャネル決定起動信号１００を発行する処理を行い、一定時間経過後に、ステップＳ１０３にてチャネル決定起動信号の送信を停止する。本処理が完了したら、ステップＳ１０１に戻る。
【００３１】
運用チャネル決定部８０では、ステップＳ１０４にて、チャネル決定起動信号１００が受信されたか否かを確認する。周期性チャネル決定起動部９０がステップＳ１０２にて本信号を発行している間は、それが受信されるのでステップＳ１０５に進むが、受信されない場合はステップＳ１０４に戻る。ステップＳ１０５において、運用チャネル決定部８０は、新たな運用チャネルを決定する。ここでは、図２に示した４つのチャネルから現在の運用チャネルを除いた３つのチャネルから、新たな運用チャネルが決定される仕様とする。
【００３２】
この決定が完了したら、ステップＳ１０６にて、チャネル決定完了信号１１０を一定時間発行した後、ステップＳ１０７にてその送信を停止する。その後、再びステップＳ１０４に戻る。
【００３３】
チャネル変更通知部７０では、ステップＳ１０８にて、チャネル決定完了信号１１０が受信されたか否かを確認する。運用チャネル決定部８０がステップＳ１０６にて本信号を発行している間は、それが受信されるのでステップＳ１０９に進むが、受信されない場合はステップＳ１０８に戻る。ステップＳ１０９において、チャネル変更通知部７０は、チャネル変更通知信号１２０を発行する。本信号には、チャネル決定完了信号１１０で通知された新たな運用チャネルに関する情報、すなわち当該チャネルのチャネル番号と、運用チャネル切り替えまでの時間等が格納されており、これ等の情報は無線インタフェース部４０を介して子無線局２０および２１に伝送される。
【００３４】
本実施の形態では、この子無線局へのチャネル変更通知を、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｈドラフト規格（バージョン２．２）に規定されるＣｈａｎｎｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ フレームの形式を用いて行う。なお、参考までに、本フレームのフォーマットを図５に示している。図５の上部に示されるフィールドから下部に示されるフィールドへと、時間的に順次送信されるものとする。本フレームの子無線局の宛先アドレス（図５の上から３番目）と、新規運用チャネル番号フィールド（図５の下から３番目）と、チャネル変更までの時間フィールド（同じく下から２番目）とに、夫々所定の値が格納されてから、このフレームフォーマットを有する信号が送信されることになる。なお、他のフィールドについては、本発明との関係が薄いので、説明を省略する。
【００３５】
以上の処理が完了したら、チャネル変更通知部７０はチャネル変更通知信号１２０の送信を停止し（ステップＳ１１０）、チャネル決定完了信号受信待ち状態（ステップＳ１０８）に戻る。
【００３６】
なお、運用チャネル決定部８０にて発行されるチャネル決定完了信号１１０は、無線インタフェース部４０にも入力され、チャネル切り替えのタイミングになったら、無線インタフェース部４０のチャネル周波数を切り替えることで、無線基地局自体のチャネル切り替えを行う。
【００３７】
運用チャネル決定部８０がステップＳ１０５において、どのチャネルを新たな運用チャネルに決定するかについては、様々な方法が考えられる。本実施の形態では、図６に示されるように、チャネル決定起動信号１００が発行される１分間隔の固定周期に同期して、低い周波数のチャネルから高周波側の隣のチャネルに移動して、周波数が最も高いチャネル４６から移動する際には、最も周波数の低いチャネル３４に移動するような決定方法を採用する。
【００３８】
その他にも、チャネル決定の度に新たな運用チャネルをランダムに決定する方法を採用することなども考えられる。また、現在の運用チャネルを含め、４つのチャネルの中から新たな運用チャネルを決定する方法を採用しても良い。
【００３９】
本実施の形態で用いられる無線基地局１１（図１参照）は、図３に示されるような無線基地局１０の内部構成とは異なる内部構成であり、チャネルを変更する機能を備えておらず、その運用チャネルは図６に示されるように、チャネル４２に固定される。従って、本実施の形態では、無線ネットワーク１３０が運用チャネルとして４２番のチャネルを採用する時間帯に、干渉によるスループット劣化が発生することになる。従って、この干渉が発生する時間率は２５％となる。
【００４０】
更に、本実施の形態において、チャネル決定制御のために通信を中断する時間は、チャネル変更通知フレームを送信する時間のみであり、極めて短くなるという利点がある。
【００４１】
なお、上記説明では、１分間隔でチャネルを変更しているが、チャネルの変更間隔は、必ずしも固定の周期である必要はない。
【００４２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について詳細に説明する。ここでも、第１の実施の形態と同様に、図１に示されるネットワーク構成が用いられる。本実施の形態で使用される無線ＬＡＮ規格も、同様に、８０２．１１ａ規格であり、対応する周波数チャネルは図２に示される４チャネルである。ただし、本実施の形態では、図７に示される内部構成を持つ無線基地局１０が用いられるものとする。
【００４３】
図７において、図３と同等部分は同一符号により示し、その説明は省略する。本実施の形態で使用される無線基地局１０においては、図７に示すように、図３の構成に、干渉量判定部１４０と論理和（ＯＲ）回路１５０とを付加したものである。すなわち、周期性チャネル決定起動部９０から送信されるチャネル決定起動信号１００と、干渉量判定部１４０から送信されるチャネル決定起動信号１０１との論理和を論理和回路１５０でとり、これにより生成されるチャネル決定起動信号１０２を運用チャネル決定部８０に入力するように構成されている。
【００４４】
干渉量判定部１４０は、無線インタフェース部４０から出力される干渉量モニタ信号１６０から干渉の度合いを判定し、運用チャネルを変更することで、干渉を回避するべきか否かを判断する機能を備えている。運用チャネルを変更すべきであるとの判断がなされた場合には、チャネル決定起動信号１０１が出力される。干渉量モニタ信号として、無線ネットワーク１３０に属さない無線機器から送信された無線信号の受信電力を、本実施の形態では適用している。
例えば、自ネットワークに属さない無線機器が、自装置（ネットワーク）が通信に使用しているチャネルと同一のチャネルの信号を送信しており、当該信号の自装置における受信電力レベルがある値以上となったときに、干渉が生じていると判断し、チャネル決定起動信号１０１を出力する。また、干渉量の大小が判定できる種類の信号であれば、他の信号を用いても良い。
【００４５】
また、無線基地局１０自身が測定した情報だけでなく、子無線局の測定結果をメッセージとして受信して、それを無線インタフェース部４０から干渉量モニタ信号１６０として利用する方法や、無線基地局１０と子無線局との双方で測定する方法も可能である。
【００４６】
無線基地局１０にて行われるチャネル決定制御のための、チャネル変更通知部７０ならびに運用チャネル決定部８０、周期性チャネル決定起動部９０、干渉量判定部１４０の動作フローを、図８を用いて説明する。ただし、チャネル変更通知部７０ならびに運用チャネル決定部８０、周期性チャネル決定起動部９０の動作フローは、図４に示される第１の実施の形態におけるそれと同一であるため、本実施の形態で新たに追加された干渉量判定部１４０における動作フローのみをここでは説明する。
【００４７】
干渉量判定部１４０では、無線インタフェース部４０から出力される干渉量モニタ信号１６０を解析し、運用チャネルにおける干渉量が許容値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。干渉量が許容値以上と判定された場合は、ステップＳ２０２に行き、許容値未満と判定された場合はステップＳ２０１に戻る。干渉量が許容値以上と判定された場合、ステップＳ２０２においてチャネル決定起動信号を一定時間発行した後、続くステップＳ２０３でその送信を停止し、ステップＳ２０１に戻る。
【００４８】
本実施の形態における、無線ネットワーク１３０の運用チャネルの時間変化の様子を図９に示す。このとき、隣接する無線ネットワーク１３１では、チャネル３８が固定的に運用チャネルとして用いられているものとする。無線基地局１０は、１分周期でチャネル決定起動信号１００が発行されるのに同期して、運用チャネルを変更するのに加え、無線ネットワーク１３１と同じチャネル３８を運用チャネルとして決定した際には干渉を検出し、運用チャネルを変更することになる。
【００４９】
チャネルを決定してから干渉量が許容値以上だと判断するまでに要する時間は、通信トラフィック量に応じて変化するために、一定ではない。図９に示される観測例では、チャネル３８に移動してから１５秒後にチャネルを移動したケースと、３０秒後に移動したケースとが示されている。従って、干渉が発生する時間率の平均値として約１０％という数値が得られる。
【００５０】
更に、本実施の形態において、チャネル決定制御のために通信を中断する時間はチャネル変更通知フレームを送信する時間のみであり、極めて短いものである。
【００５１】
なお、本実施の形態では、１分間という固定値のタイマを用いて周期性チャネル決定起動部９０を動作させているが、この動作周期は固定値に限定されず、可変的な周期とすることもできる。例えば、干渉量が許容値以上であったチャネルに滞在する時間のみを短い値に設定するなど、適応的な可変周期設定を用いることが可能であることは勿論である。
【００５２】
（第３の実施の形態）
続いて、本発明の第３の実施の形態について詳細に説明する。ここでも、第１の実施の形態と同様に、図１に示されるネットワーク構成が用いられる。本実施の形態で使用された無線ＬＡＮ規格も、同様に８０２．１１ａ規格であり、対応する周波数チャネルは図２に示される４チャネルである。ただし、本実施の形態では、図１０に示される内部構成を持つ無線基地局１０が使用される。
【００５３】
図１０において、図３，７と同等部分は同一符号により示し、その説明は省略する。図１０においては、図７の構成に対して、チャネル品質記憶部１７０が付加されており、運用チャネル変更部８０はこのチャネル品質記憶部１７０に記憶されている情報１８０をも参照して、新たな運用チャネルの決定を行うようになっている。
【００５４】
本無線基地局のチャネル決定動作におけるフローは、図８に示される本発明の第２の実施の形態で使用された無線基地局１０のそれと同じであるが、ステップＳ１０５において、運用チャネル決定部８０が新たな運用チャネルを決定する際に、チャネル品質記憶部１７０に記憶された各チャネルの通信品質を示す情報を、チャネル品質情報１８０という形で参照する点が、本実施の形態における特徴である。
【００５５】
このチャネル品質記憶部１７０は、特に図示しないが、各チャネルに対応して、チャネル決定回数カウンタと干渉回数カウンタとを備えている。前者のチャネル決定回数カウンタは、周期性チャネル決定起動部９０または干渉量判定部１４０からのチャネル決定起動信号１００または１０１に応答して、対応チャネルの決定起動がなされると、その値が“１”だけカウントアップされるカウンタである。また、後者の干渉回数カウンタは、対応チャネルが決定されている時間帯に、干渉量判定部１４０により干渉検出によるチャネル決定が起動すると（信号１０１）、その値が“１”だけカウントアップされるカウンタである。
【００５６】
そして、チャネル品質記憶部１７０は、チャネル決定回数カウンタと干渉回数カウンタとの両計数値を用いて、各チャネルの品質情報を算出してその結果をチャネル毎にそれぞれ記憶するものである。
【００５７】
図１１はこのチャネル品質記憶部１７０の動作を示すフローチャートであり、図１１では、簡単化のために、チャネル３８に対応する動作のみを示すが、他のチャネルに関しても同様である。図１１を参照すると、先ず、チャネル決定回数カウンタＣ１と干渉回数カウンタＣ２及びチャネル３８の品質情報が初期値に設定される。例えば、Ｃ１，Ｃ２は“０”に、また品質情報は、最も良い状態であることを示す値（後述するが、本例では、“０”）が、初期値として設定される（ステップＳ３０１）。
【００５８】
そして、チャネル決定起動信号１００が発生されてチャネル３８が決定され運用チャネルとなったタイミングで（ステップＳ３０２）、チャネル３８決定回数カウンタＣ１が＋１される（ステップＳ３０３）。また、チャネル３８が決定されている時間帯に、干渉量判定部１４０からチャネル決定起動信号１０１が発生されると（ステップＳ３０４）、チャネル３８干渉回数カウンタＣ２が＋１される（ステップＳ３０５）。
【００５９】
その後、Ｃ２／Ｃ１なる演算が行われ（ステップＳ３０６）、この演算結果がチャネル３８の最新の品質情報として、更新されて記憶され（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０２へ戻る。この品質情報であるＣ２／Ｃ１は、（チャネルが決定された回数Ｃ１）に対する（干渉により運用チャネルを変更すると判断された回数Ｃ２）の割合である。よって、その値が小さいほど干渉が少ないことを表すためチャネルの品質が良いことになり、“０”であれば、最も良い状態（最良の品質）を示すことになる。
【００６０】
本実施の形態の動作シーケンス例を図１２に示しており、チャネル３８におけるチャネル品質の時間推移を表している。ここに示される時間において、チャネル３８が決定された時間帯が２つある。そのうちの一つ（図中Ａ）では、チャネル３８が決定されている時間帯に干渉検出によるチャネル決定が起動されなかったのに対し、他方（図中Ｂ）では、干渉検出によりチャネル４２に運用チャネルが移動している。
【００６１】
なお、図１２では、チャネル決定起動信号が発行されてから運用チャネルの変更が完了するまでの時間が、チャネル決定起動信号１００が発行される周期と比べて極めて短いものと仮定している。
【００６２】
続いて、図８に示される運用チャネル決定部８０のチャネル決定処理（ステップＳ１０５）において、以上述べたチャネル品質記憶部１７０の品質情報をどのように用いてチャネル決定を行うかについて詳細に説明する。本実施の形態では、チャネル決定処理（ステップＳ１０５）において、新たな運用チャネルとして決定され得るチャネルの中から最も品質が優れたチャネルを、運用チャネル決定部８０が新たな運用チャネルとして決定する方法を用いるものとする。なお、最も品質が優れたチャネルが複数存在する場合には、その中から新たな運用チャネルをランダムに決定する方法も併せて採用する。
【００６３】
かかる方法を適用した場合の、無線ネットワーク１３０における運用チャネルの時間推移と、チャネル品質記憶部１７０に記憶された各チャネルの品質の時間推移とを図１３に示す。ここでは、隣接する無線ネットワーク１３１の運用チャネルが固定的にチャネル３８であるものとする。本図に示されるように、チャネル３８を運用チャネルとした場合に、干渉が検出されて以降は、干渉が検出されず最も品質のよいチャネル３４ならびに４２，４６の中から、ランダムに運用チャネルが決定されるため、以降干渉劣化がなくなる。更に、本実施の形態において、チャネル決定制御のために通信を中断する時間は、チャネル変更通知フレームを送信する時間のみであり、極めて短いものである。
【００６４】
なお、本実施の形態では、新たな運用チャネルを決定するにあたって、現行の運用チャネルを選択肢から除外したが、現行の運用チャネルを含めて決定することも可能である。すなわち、現行の運用チャネルがチャネル３８である場合に、次に決定するチャネルもチャネル３８とすることも可能である。
【００６５】
更にこの場合、最も品質のよい複数のチャネルの中に現行の運用チャネルが含まれている場合には、現行の運用チャネルをそのまま継続して運用チャネルとする方法を追加すれば、チャネル変更の頻度を減らすことが出来るため、システムの安定性を向上させることが可能となる。
【００６６】
あるいは、チャネル品質記憶部１７０に記憶される各チャネルの品質情報の初期値を、品質が最も良い状態であることを示す“０”とするのではなく、“０”より大きい値に設定することも可能である。この場合、最初に決定されたチャネルにおいて干渉が検出されなければ、このチャネルの品質が他のチャネルに対してよい値に更新されるため、他のチャネルに運用チャネルが変更される頻度が減り、システムの安定性を向上させることが可能となる。
【００６７】
更に、品質の許容限界を予め設定しておき、その許容限界より品質の良いチャネルのみを新たな運用チャネルとして決定する方法を適用することも可能である。この場合、各チャネルの品質情報の初期値を、“０”より大きく、かつ品質の許容限界を示す値より小さい値に設定することで、システムの許容する品質のチャネルのみを運用チャネルとすることと、システムの安定性を向上させることの共存を図ることが可能となる。
【００６８】
本実施の形態では、一度干渉が検出されたチャネルの品質が他のチャネルに対して悪くなるため、その後そのチャネルに干渉源が存在しなくなったとしても、そのチャネルを決定することがないという課題が存在する。この課題については、干渉検出によりチャネル決定を起動したイベントのうち、古いものを捨ててチャネル品質情報を更新するという方法を採用することで解決することが可能となる。
【００６９】
例えば、チャネル決定起動信号１００の周期の１０倍を干渉検出イベントの保持期間と規定して、保持期間を過ぎるとその情報を廃棄する。この場合、干渉検出によりチャネル決定が起動され、チャネル品質が悪いとみなされたチャネルは、チャネル決定起動信号１００の周期の１０倍の期間の間一度もチャネル決定されなかったとしても、この時点で、干渉回数カウンタの値を１つ減じるようにすれば、一度干渉が検出されたチャネルの干渉回数カウンタの値は１であるので、チャネル品質の値は“０”となって、結果的に当該情報は廃棄されたことになる。従って、この時点で、このチャネルは再びチャネル決定の選択肢となることが可能となるのである。
【００７０】
なお、チャネル品質の値を“０”とできるのであれば、カウンタの値を１減じる手法以外の手法を用いても良い。また、チャネルの変更間隔は、必ずしも固定の周期である必要はない。
【００７１】
（第４の実施の形態）
続いて、本発明による第４の実施の形態について詳細に説明する。ここでも、第１の実施の形態と同様に、図１に示されるネットワーク構成が適用される。本実施の形態で使用される無線ＬＡＮ規格についても、同様に、８０２．１１ａ規格であり、周波数チャネルは図２に示される４チャネルとする。また、先の第３の実施の形態と同様に、図１０に示される内部構成を持つ無線基地局１０が使用される。
【００７２】
本実施の形態において、第３の実施の形態との差異は、チャネル品質記憶部１７０に、チャネルの品質と共に、その品質情報を更新した時刻情報をも記憶させる点である。なお、ここでの時刻情報とは、厳密な意味での時刻でなく、複数の品質情報が記憶された時点の時間軸上の相対的な位置関係を判別可能とする情報であれば、他の情報を用いても良い。例えば、無線基地局１０が起動した時点の値を０として、一定の周期で値を増加させるカウンタの値を時刻情報として用いることも可能である。
【００７３】
ここでは、運用チャネル決定部８０のチャネル決定処理（ステップＳ１０５）において、この時刻情報が最も古いチャネルを新たな運用チャネルとして決定する仕様が採用される。干渉量は時間で変動するものであるため、チャネル品質記憶部１７０に記憶される品質情報は、なるべく新しいものであることが望ましい。従って、本仕様を適用することにより、使用可能な全てのチャネルに対して、より均等に近い状態で、新しい品質情報を得ることが可能となる。
【００７４】
ただし、本仕様では、新たなチャネル品質を得ることを優先しているために、干渉による性能劣化の度合いを考慮せずにチャネルを決定しているために、決定したチャネルの品質が良いとは限らないことが課題となる。そこで、チャネル品質の許容値を示す閾値を導入し、この閾値より品質が良好なチャネルの中で、時刻情報が最も古いチャネルを決定する方法を適用することで、この課題を解決することも可能である。
【００７５】
更に、第３の実施の形態で説明した古い干渉検出イベントを廃棄する処理を追加すれば、許容値を超える干渉劣化を検出したチャネルを以降決定しなくなるという問題も解決することが出来る。
【００７６】
ここで説明したどの方法を適用しても、チャネル決定にあたって事前に取得された品質情報を用いるため、チャネル決定制御のために通信を中断する時間はチャネル変更通知フレームを送信する時間のみであり、極めて短かい。
【００７７】
上記各実施の形態における子無線局である無線端末は、通信中の無線基地局からの決定チャネルに関する情報を受信して、この情報に含まれるチャネルを用いて通信を行うことになる。従って、現存する無線端末は、大幅な機能変更をすることなく、本発明によるシステムにおいても、使用可能である。
【００７８】
また、上記各実施の形態においては、図１のシステム構成に示されるように、無線基地局１０と子無線局２０，２１との間の通信につき適用されるが、無線基地局を使用することなく、直接子無線局間で通信を行う場合にも、同様に、上記各実施例は適用され得る。この場合には、ある一つの子無線局が上述した無線基地局と同等の機能、すなわち、チャネル決定管理機能や各チャネルの通信品質情報の蓄積機能を有し、この子無線局が上記の無線基地局の代行をなすことになる。
【００７９】
図１４はこの場合におけるシステム概略図であり、子無線局１０Ａが上記の無線基地局の代行機能を有し、他の子無線局２０Ａ，２１Ａが通常の子無線局機能を有するものである。この子無線局（無線局）１０Ａにおける上述した第１の実施の形態を実現するための機能ブロック図を、図１５に示しており、図３と同等部分は同一符号にて示している。本例では、図３の有線インタフェース５０及びブリッジ部６０が削除されている。
【００８０】
また、この子無線局（無線局）１０Ａにおける上述した第２及び第３の各実施の形態を実現するための機能ブロック図が、図１６及び図１７にそれぞれ示されており、図７及び図１０と同等部分は同一符号にて示している。これ等例でも、有線インタフェース５０及びブリッジ部６０が削除されている。
【００８１】
更に、上記各実施の形態において説明した動作フローは、予めプログラムとして記憶媒体に格納しておき、これをコンピュータであるＣＰＵが読取って実行することにより、実現できることは明らかである。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複数の無線周波数チャネルのうちの一つのチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおいて、当該一の無線局において、チャネルの決定を周期的タイミングで行い、この決定されたチャネルに関する情報を当該他の無線局へ通知するよう構成することにより、通信中断時間が少なく、また無線ＬＡＮの通信性能に与える影響を少なくすることが可能となるという効果がある。
【００８３】
更に、チャネルを決定して変更する度に、そのチャネルの通信品質である干渉状態を検出してこの干渉に基づくタイミングをも考慮してチャネル決定を行うようにすることにより、上記効果に加えて、干渉に伴う通信品質の劣化をなくすことが可能となるという効果がある。
【００８４】
更にはまた、各チャネルの通信品質を取得してこの品質に基づいて、チャネル決定を行うようにすることにより、通信中断時間が少なくかつ通信品質の良いチャネル決定制御が可能となるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用されるシステム構成図である。
【図２】日本国の法規によって、ユーザ免許の取得なしでの利用が認められている、５．１５ＧＨｚ以上５．２５ＧＨｚ以下の４チャネルのスペクトラムを表す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における無線基地局１０の内部構成を示す図である。
【図４】無線基地局１０が備えるチャネル変更通知部７０ならびに運用チャネル決定部８０、周期性チャネル決定起動部９０の動作フローを表す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態において、子無線局へのチャネル変更通知に用いられるＣｈａｎｎｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ フレームのフォーマットを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における無線ネットワーク１３０の運用チャネルの時間変化を表す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態ｉおける無線基地局１０の内部構成を示す図である。
【図８】無線基地局１０が備えるチャネル変更通知部７０ならびに運用チャネル決定部８０、周期性チャネル決定起動部９０、干渉量判定部１４０の動作フローを表す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における無線ネットワーク１３０の運用チャネルの時間変化を表す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態における無線基地局１０の内部構成を示す図である。
【図１１】無線基地局１０が備えるチャネル品質記憶部１７０の動作フローを示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態において、チャネル品質記憶部１７０に記憶されるチャネル３８の品質の時間推移を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における無線ネットワーク１３０の運用チャネルとチャネル品質記憶部１７０に記憶された各チャネルの品質の時間変化を表す図である。
【図１４】子無線局が無線基地局の機能を代行する場合の本発明のシステム構成図である。
【図１５】無線基地局の機能を代行する子無線局（無線局）の第１の実施の形態における内部構成を示す図である。
【図１６】無線基地局の機能を代行する子無線局（無線局）の第２の実施の形態における内部構成を示す図である。
【図１７】無線基地局の機能を代行する子無線局（無線局）の第３の実施の形態における内部構成を示す図である。
【図１８】チャネル決定制御の従来例におけるチャネル決定手順を示す図である。
【図１９】ＩＥＥＥ８０２．１１のＴＧｈグループにおいて審議中のチャネル決定制御における機能ブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，１１ 無線基地局
２０〜２３ 子無線局
３０，３１ 有線ネットワーク
４０ 無線インタフェース部
５０ 有線インタフェース部
６０ ブリッジ部
７０ チャネル変更通知部
８０ 運用チャネル決定部
９０ 周期性チャネル決定起動部
１３０，１３１ 無線ネットワーク
１４０ 干渉量判定部
１５０ 論理和回路（ＯＲ）
１７０ チャネル品質記憶部

Claims (27)

1. 複数の無線周波数チャネルのうち通信に用いるチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおけるチャネル決定方法であって、
   前記一の無線局において、
   前記チャネルの決定をあるタイミングで行う第一のステップと、
   この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する第二のステップと、
   を含むことを特徴とするチャネル決定方法。
2. 複数の無線周波数チャネルのうち通信に用いるチャネルを決定して、一の無線局と他の無線局との間で通信をなすようにした無線通信システムにおけるチャネル決定方法であって、
   前記一の無線局において、
   前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行う第一のステップと、
   この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する第二のステップと、
   を含むことを特徴とするチャネル決定方法。
3. 前記タイミングは、予め定められた一定周期に基づくタイミングかまたは可変周期に基づくタイミングであることを特徴とする請求項１または２記載のチャネル決定方法。
4. 前記チャネルの決定は、複数のチャネルから無作為に行われるようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のチャネル決定方法。
5. 前記複数のチャネルの各通信品質を示す情報を取得して記憶する第三のステップを更に含み、
   前記第一のステップにおけるチャネルの決定は、前記品質に基づいて行われるようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のチャネル決定方法。
6. 前記複数のチャネルの各通信品質を示す情報と、これ等各品質の取得時刻を示す情報とを記憶する第三のステップを更に含み、
   前記第一のステップにおけるチャネルの決定は、前記複数のチャネルの各品質と、この品質情報の取得時刻との少なくとも一方に基づいて行われるようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のチャネル決定方法。
7. 前記第一のステップにおいて、干渉の少ないチャネルが決定されることを特徴とする請求項５または６記載のチャネル決定方法。
8. 前記第一のステップにおいて、この品質の取得時刻が最も古いチャネルが決定されることを特徴とする請求項６記載のチャネル決定方法。
9. 前記第一のステップにおいて、前記品質が予め定められた閾値より優れたチャネルのうち、この品質の取得時刻が最も古いチャネルが決定されることを特徴とする請求項６記載のチャネル決定方法。
10. 前記第一のステップが完了する度に、前記品質及び取得時刻の少なくとも一方を更新する第四のステップを更に含むことを特徴とする請求項５〜９いずれか記載のチャネル決定方法。
11. 前記第三のステップにおいて記憶される全てのチャネルの品質の初期値が、品質が最も良い状態を示す値と品質の許容限界を示す値との間の値に設定されることを特徴とする請求項１０記載のチャネル決定方法。
12. 前記品質は、（チャネルが決定された回数）に対する（干渉によりチャネル変更すると判断された回数）の割合であることを特徴とする請求項５〜１１記載のチャネル決定方法。
13. 複数の無線周波数チャネルから、他の無線局との通信に用いるチャネルを決定する無線局であって、
    前記チャネルの決定をあるタイミングで行うチャネル決定手段と、
    この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段と、
    を含むことを特徴とする無線局。
14. 複数の無線周波数チャネルから、他の無線局との通信に用いるチャネルを決定する無線局であって、
    前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行うチャネル決定手段と、
    この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段と、
    を含むことを特徴とする無線局。
15. 前記タイミングは、予め定められた一定周期に基づくタイミングかまたは可変周期に基づくタイミングであることを特徴とする請求項１３または１４記載の無線局。
16. 前記チャネル決定手段は、前記チャネルの決定を複数のチャネルから無作為に行うようにしたことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか記載の無線局。
17. 前記複数のチャネルの各通信品質を示す情報を取得して記憶する記憶手段を更に含み、
    前記チャネル決定手段は、前記品質に基づいて前記チャネルの決定を行うようにしたことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか記載の無線局。
18. 前記複数のチャネルの各通信品質を示す情報と、これ等各品質の取得時刻を示す情報とを記憶する記憶手段を更に含み、
    前記チャネル決定手段は、前記複数のチャネルの各品質と、この品質情報の取得時刻との少なくとも一方に基づいて、前記チャネルの決定を行うようにしたことを特徴とする請求項１３〜１５いずれか記載の無線局。
19. 前記チャネル決定手段は、干渉の少ないチャネルを決定することを特徴とする請求項１７または１８記載の無線局。
20. 前記チャネル決定手段は、前記品質が予め定められた閾値より優れたチャネルのうち、この品質の取得時刻が最も古いチャネルを決定することを特徴とする請求項１８記載の無線局。
21. 前記チャネル決定手段は、前記品質が予め定められた閾値より優れたチャネルのうち、この品質の取得時刻が最も古いチャネルを決定することを特徴とする請求項１８記載の無線局。
22. 前記チャネル決定手段によるチャネルの決定が完了する度に、前記品質及び取得時刻の少なくとも一方を更新する更新手段を更に含むことを特徴とする請求項１７〜２１いずれか記載の無線局。
23. 前記記憶手段に記憶される全てのチャネルの品質の初期値が、品質が最も良い状態を示す値と品質の許容限界を示す値との間の値に設定されることを特徴とする請求項２２記載の無線局。
24. 前記品質は、（チャネルが決定された回数）に対する（干渉によりチャネル変更すると判断された回数）の割合であることを特徴とする請求項１７〜２３記載の無線局。
25. 無線局においてあるタイミングで複数の無線周波数チャネルのなかから決定された通信に用いるチャネルに関する情報を受信して、この情報に含まれるチャネルを用いて前記無線局との通信を行うことを特徴とする無線端末。
26. 複数の無線周波数チャネルから他の無線局との通信に用いるチャネルを決定するようにした無線局の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、
    前記チャネルの決定をあるタイミングで行うステップと、
    この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知するステップと、
    を含むことを特徴とするコンピュータ読取り可能なプログラム。
27. 複数の無線周波数チャネルから他の無線局との通信に用いるチャネルを決定するようにした無線局の動作をコンピュータにより実行させるためのプログラムであって、
    前記チャネルの決定を、周期的タイミングと干渉の検出に基づくタイミングとのいずれか一方または両方を用いて行うチャネル決定手段と、
    この決定されたチャネルに関する情報を前記他の無線局へ通知する手段と、
    を含むことを特徴とするコンピュータ読取り可能なプログラム。

Images