JP2004320250A

JP2004320250A - Radio communication system, apparatus and method for radio communicating and computer program

Info

Publication number: JP2004320250A
Application number: JP2003109483A
Authority: JP
Inventors: Masataka Wakamatsu; 正孝若松
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2004-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To select the optimum channel in a short time when the number of channels usable in a radio network is relatively more. <P>SOLUTION: A radio communication system measures the interference signal level of alternative channel at a first step, selects a channel having a relatively less interference from the alternative channel as a candidate channel at a second step, measures the interference signal level in the candidate channel by all the stations, and controls the channel selection in order of selecting the candidate channel as a using channel if there is no problem. If the evaluation result of the candidate channel from each radio station is not proper, the channel evaluation about a second best candidate channel is again instructed to each radio station. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線通信装置で構成される無線ネットワークで動作する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、基地局の制御下で動作する無線ネットワーク内で使用する周波数チャネルを動的に選択する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、基地局の制御下で動作する無線ネットワークにおいて使用可能な各チャネルの干渉レベルなどを評価して使用チャネルを動的に選択する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、無線ネットワークにおいて使用可能なチャネル数が比較的多い場合に短時間で最適なチャネルを選択する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行なったりすることが盛んに行なわれている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００５】
情報機器が普及し、オフィス内に多数の機器が混在し、各機器同士が無線ネットワークで接続されているような通信環境を想定した場合、同じ空間に複数の無線ネットワークが共存するという事態が発生し得る。このような場合、各無線ネットワーク間で無線信号を多重化する多元接続技術が必要となる。
【０００６】
無線通信における多元接続技術としては、時間分割多重（ＴＤＭＡ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）や、周波数分割多重（ＦＤＭＡ：ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）が知られている。ＴＤＭＡでは同じ周波数チャネルを時分割により共有する。これに対し、ＦＤＭＡでは、使用可能な周波数帯域を分割してできたチャンネル数だけ同じ空間に無線ネットワークを収容することができる。
【０００７】
従来、基地局制御の基で動作する無線ネットワークにおいて無線チャネルを選択する場合、例えば基地局又は端末局が使用可能なチャネルを順次走査して、各チャネルの干渉信号レベルを比較評価し、最適なチャネル選択を行なっていた（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００８】
しかしながら、このように使用可能なチャネルを順次走査するチャネル選択方法では、使用可能なチャネル数が多くなるに従って、走査に要する時間も比例して増大するという問題がある。また、無線ＬＡＮシステムのように多数の局が同じチャネルを使用して通信を行なう場合、この干渉レベル評価の結果をネットワーク内に属する局数分だけ集計する必要があるため、処理時間が増大するという問題も発生する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２８５０５８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、基地局の制御下で動作する無線ネットワーク内で使用する周波数チャネルを動的に選択することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、基地局の制御下で動作する無線ネットワークにおいて使用可能な各チャネルの干渉レベルなどを評価して使用チャネルを動的に選択することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、無線ネットワークにおいて使用可能なチャネル数が比較的多い場合に短時間で最適なチャネルを選択することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数の無線局で構成され、無線ネットワーク内で使用するチャネルを動的に選択する無線通信システムであって、
前記無線ネットワークにおいて使用可能なチャネルを各無線局で分担してチャネル評価し、各無線局からチャネル評価結果に基づいてそれぞれ得られた候補チャネルをすべての無線局でチャネル評価し、該評価結果に基づいて候補チャネルの中からチャネル選択を行なう、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００１４】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００１５】
ここで、各無線局はチャネルにおける干渉信号レベルの測定に基づいてチャネル評価を行なうことができる。
【００１６】
あるいは、前記無線ネットワークが特定の基地局の制御下で各無線局がネットワーク動作を行なう場合には、前記無線ネットワークは特定の基地局の制御下で各無線局がネットワーク動作を行なうことができる。
【００１７】
本発明によれば、第１のステップでネットワークに属する各局がそれぞれ別のチャネルの干渉信号レベルを測定し、第２のステップでその中から比較的干渉の少ないチャネルを候補チャネルとして選び、すべての局がその候補チャネルにおける干渉信号レベルを測定する。そして、問題なければ、その候補チャネルを使用チャネルとして選択するという手順でチャネル選択を制御する。
【００１８】
したがって、本発明によれば、無線ネットワークにおいて使用可能なチャネル数が比較的多い場合であっても、短時間で最適なチャネルを効率的に選択することができる。とりわけネットワークに属する移動局が多い場合に、ほぼ同時に多数のチャネルの干渉状況を把握できるため、短時間の間にチャネル選択を行なうことができる。
【００１９】
前記無線ネットワークが特定の基地局の制御下で各無線局がネットワーク動作を行なう場合、前記基地局は、使用可能な各チャネルの評価を各無線局に割り当てて指示し、各無線局からチャネル評価結果に基づいて得られた候補チャネルについてのチャネル評価をすべての無線局に指示し、すべての無線局からの候補チャネルの評価結果に基づいてチャネル選択を制御することができる。
【００２０】
そして、前記制御局は、各無線局からの候補チャネル測定結果が良好であれば該候補チャネルを使用チャネルとして選択するが、各無線局からの候補チャネルの評価結果が良好でなければ次善の候補チャネルについてのチャネル評価を各無線局に再度指示するようにしてもよい。
【００２１】
また、本発明の第２の側面は、使用チャネルを動的に選択する無線ネットワークにおいて基地局の制御下でネットワーク動作を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
使用可能な複数のチャネルの中から前記基地局により指示されたチャネルを試用して受信する受信ステップと、
前記基地局により指示されたチャネルにおけるチャネル評価値を計測するチャネル評価ステップと、
指示されたチャネルについてのチャネル評価結果を前記基地局に報告する評価結果報告ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００２２】
また、本発明の第３の側面は、使用チャネルを動的に選択する無線ネットワークにおいて基地局として動作するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
使用可能な各チャネルの評価を前記無線ネットワーク内の各無線局に割り当てて指示する第１のチャネル評価指示ステップと、
各無線局からチャネル評価結果に基づいて得られた候補チャネルについてのチャネル評価をすべての無線局に指示する第２のチャネル評価指示ステップと、
すべての無線局からの候補チャネルの評価結果に基づいてチャネル選択を制御するチャネル選択制御ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００２３】
本発明の第２及び第３の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２及び第３の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システムはそれぞれ移動局及び基地局として動作し、これら移動局と基地局との協働的動作により、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００２６】
本発明は、複数の無線局で構成される無線ネットワークにとって最適なチャネルを動的に選択するものである。さらに詳細に言えば、無線ネットワークにおいて使用可能なチャネル数が比較的多い場合であっても、短時間で最適なチャネルを効率的に選択するものである。ここで言うチャネル選択は、ネットワークが最初に構築される際、又は通信を開始した後に、そのチャネルにおいて干渉などが発生し、ネットワークを他の周波数チャネルに移行させるかどうかを決める際に行なわれるものを指している。
【００２７】
本発明に係るチャネル選択方法では、第１のステップでネットワークに属する各局がそれぞれ別のチャネルの干渉信号レベルを測定し、第２のステップでその中から比較的干渉の少ないチャネルを候補チャネルとして選び、すべての局がその候補チャネルにおける干渉信号レベルを測定する。そして、問題なければ、その候補チャネルを使用チャネルとして選択するという手順をとる。
【００２８】
図１には、本発明に係る無線ネットワーク内で動作することができる無線通信装置１００の機能構成を模式的に示している。
【００２９】
図示の通り、この無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、メモリ・バッファ１０２と、無線送信部１０３と、アンテナ１０４と、情報記憶部１０５と、中央制御部１０６と、無線受信部１０７と、チャネル評価部１０８とで構成されている。なお、ここに示した構成と同じ働きをする別の構成で代用することも可能なため、この構成に限定されるものではない。
【００３０】
無線通信装置１００は、中央制御部１０６の統括的なコントロールの下で、他の無線通信装置との間で情報通信を実現することができる。中央制御部１０６は、例えば、マイクロプロセッサで構成され、情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム・コード）を実行するという形態で無線通信に関する装置動作を制御する。
【００３１】
インターフェース１０１では、接続される機器（図示せず）から供給される情報があれば、無線伝送を行なうために、その伝送用情報をメモリ・バッファ１０２に格納するとともに、無線伝送先の情報を中央制御部１０６に通知する。これに対し、中央制御部１０６では、所定の送信タイミングで無線送信部１０３に送信指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する。
【００３２】
また、無線送信部は、複数の周波数チャネルを使用可能であり、中央制御部１０６からの指令に従った周波数チャネルを選択して無線送信することができるものとする。
【００３３】
無線受信部１０７は、所定の受信タイミングで受信処理を行ない、自己の無線通信装置宛ての伝送情報を受信した場合には、その情報をメモリ・バッファ１０２に一旦格納する。そして、中央制御部１０６の動作によりメモリ・バッファ１０２上で伝送情報を再構築して、インターフェース１０１を介して接続される機器（図示せず）に供給する。
【００３４】
また、無線受信部１０７は、複数の周波数チャネルを使用可能であり、中央制御部１０６からの指令に従った周波数チャネルを選択して無線受信することができるものとする。
【００３５】
チャネル評価部１０８は、中央制御部１０６からの指令に応答して、無線受信部１０７において受信された所定周波数チャネルの無線信号から干渉信号レベル、あるいはビーコンや基地信号についてのＣＩＲ（所望波対妨害波比）などを所定の精度で測定し、チャネル評価結果として中央制御部１０６へ通知する。また、中央制御部１０６は、各チャネルにおけるチャネル評価結果を情報記憶部１０５に格納しておく。例えば、外部（無線ネットワークの基地局）からチャネル評価の指示を受信したとき、中央制御部１０６は、チャネル評価部１０８に対して、指定された周波数チャネルにおけるチャネル評価を行なう。中央制御部１０６では、さらにこのチャネル評価結果を要求元（基地局）に返信するよう、無線送信部１０３に指令を発行する。
【００３６】
なお、インターフェース１０１を介して接続される機器は、例えば、パーソナル・コンピュータやＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）などの情報処理機器である。この種の情報処理機器は、本来は無線通信機能を装備していないが、図１に示すような通信装置と接続することにより、機器本体で処理したデータを無線伝送したり、他の装置からの伝送情報を受信したりすることができるようになる。
【００３７】
本発明に係る無線ネットワークは、使用可能なチャネル数が比較的多い場合であっても、短時間で最適なチャネルを効率的に選択するものであるが、その前提として、無線ネットワーク内の各無線通信装置は以下の機能を備えているものとする。
【００３８】
（Ａ）所定の周波数チャネルを選択して受信できること
（Ｂ）干渉信号レベル又はＣＩＲを所定の精度で測定できること
（Ｃ）一連のチャネル評価プロセスを制御できること
【００３９】
このような前提の下で、無線ネットワーク内では以下に示す処理手順に従ってチャネル選択を行なうことができる。
【００４０】
（１）基地局が、無線ネットワーク内の各移動局に対して、使用可能なチャネルのリストの中から別々のチャネルをそれぞれ割り当てて、干渉信号レベルの第１の測定を指示する。
（２）各移動局は、割り当てられたチャネルの干渉信号レベルを測定し、基地局に測定結果を返信する。
（３）基地局は、各移動局からの第１の測定結果を基に、干渉信号レベル測定を割り当てたチャネルの中から最適なチャネルを選ぶ。そして、今度はすべての移動局に対してそのチャネルについての干渉信号レベルの第２の測定を指示する。
（４）各移動局は指示されたチャネルの干渉信号レベル測定を行なって結果を基地局に返信する。
（５）基地局は返信された第２の結果に所定のレベル以上の干渉が存在しなければ、そのチャネルをネットワークの新しいチャネルとして選択する。
（６）返信された第２の結果に所定レベル以上の干渉を観測した移動局があった場合には、（３）で得られた次善のチャネルに関してすべての移動局に対して干渉信号レベルの第３の測定を再度指示し、以下第２の測定と同じ手順でチャネル選択を行なう。
【００４１】
このような無線ネットワーク内の各無線局の協働的動作により、とりわけネットワークに属する移動局が多い場合に、ほぼ同時に多数のチャネルの干渉状況を把握できるため、短時間の間にチャネル選択を行なうことができる。
【００４２】
図２には、本実施形態に係るチャネル選択方法の処理手順をフローチャートの形式で示している。このような処理動作は、無線ネットワーク内で基地局と移動局の協働的動作により実現する。但し、ネットワーク内の局数をＮとし、使用可能なチャネル数をＭ（Ｍ＞Ｎ）とする。
【００４３】
まず、基地局は、移動局をカウントするための変数ｋ及びチャネルを指定するための変数ｊ、干渉信号レベルが最小となるチャネル番号を保持する変数_Ｉｍｉｎをそれぞれ初期値０に設定する（ステップＳ１）。
【００４４】
そして、基地局は、移動局ｋにチャネルｊの干渉信号レベルの測定を指示する（ステップＳ２）。移動局ｋでは、基地局からの指示に応答して、干渉信号レベルを測定し、その結果を基地局に返信する。
【００４５】
次いで、基地局は、移動局ｋからのチャネルｊについての干渉信号レベルＩ（ｊ）を受信すると（ステップＳ３）、Ｉ（ｊ）とＩ（Ｉ_ｍｉｎ）を大小比較する（ステップＳ４）。そして、Ｉ（Ｉ_ｍｉｎ）よりもＩ（ｊ）の方が小さい場合には、干渉が最小となるチャネル番号Ｉ_ｍｉｎをｊに置き換える（ステップＳ５）。
【００４６】
ここで、ｋが無線ネットワーク内の移動局の総数Ｎに到達したかどうかを判断する（ステップＳ６）。そして、未だ移動局の総数Ｎに到達していない場合にはｋを１だけ増分するとともに、チャネル番号ｊを１だけ増分し（ステップＳ９）、ステップＳ２に戻って、次の移動局において次の使用可能チャネルに関する干渉信号レベルの評価及びその取得を繰り返し実行する。
【００４７】
このようにして、ステップＳ２〜Ｓ６並びにステップＳ９で構成される閉ループでは、各異動局に別々のチャネルの干渉を測定させ、干渉が最小となるチャネルを判定する処理が行なわれる。
【００４８】
また、ｋが無線ネットワーク内の移動局の総数Ｎに到達した場合には、現時点で最小となる干渉信号レベルＩ（Ｉ_ｍｉｎ）が所定の閾値以下かどうかを判別する（ステップＳ７）。
【００４９】
干渉信号レベルＩ（Ｉ_ｍｉｎ）が所定の閾値を越える場合には、移動局をカウントするための変数ｋを０に戻し、チャネルを指定するための変数ｊをＮに設定し、干渉信号レベルが最小となるチャネル番号を保持する変数Ｉ_ｍｉｎを０に戻してから（ステップＳ１０）、処理はステップＳ２に戻り、最初の移動局から改めて使用可能チャネルｊ（＝Ｎ）に関する干渉信号レベルの評価及びその取得を繰り返し実行する。
【００５０】
一方、干渉信号レベルＩ（Ｉ_ｍｉｎ）が所定の閾値以下となる場合には、Ｉ_ｍｉｎ番目の使用可能チャネルを候補チャネルとして、基地局は、すべての移動局にチャネルＩ_ｍｉｎの干渉信号レベルの測定を指示し（ステップＳ１１）、すべての移動局において測定された干渉信号レベルが所定の閾値以下かどうかを判別する（ステップＳ１２）。すなわち、ここでは、候補チャネルについての干渉状況をすべての移動局において確認する。
【００５１】
すべての移動局において候補チャネルに関して測定された干渉信号レベルが所定の閾値以下とはならない場合には、さらにｊが当該無線ネットワークにおいて使用可能なチャネルの総数Ｍに到達したかどうかを判別する（ステップＳ８）。未だチャネルの総数Ｍに到達していない場合には、移動局をカウントするための変数ｋを０に戻し、チャネルを指定するための変数ｊをＮに設定し、干渉信号レベルが最小となるチャネル番号を保持する変数Ｉ_ｍｉｎを０に戻してから（ステップＳ１０）、処理はステップＳ２に戻り、最初の移動局から改めて使用可能チャネルｊ（＝Ｎ）に関する干渉信号レベルの評価及びその取得を繰り返し実行する。
【００５２】
また、すべての移動局において測定された干渉信号レベルが所定の閾値以下となる候補チャネルが見つからないまま、ｊが当該無線ネットワークにおいて使用可能なチャネルの総数Ｍに到達した場合には、チャネル選択に失敗したとして、本処理ルーチン全体を終了する。
【００５３】
また、すべての移動局において候補チャネルに関して測定された干渉信号レベルが所定の閾値以下となった場合には、基地局は、この候補チャネルを使用チャネルとして選択し、すべての移動局に対してチャネルＩ_ｍｉｎへの移行を指示して（ステップＳ１３）、本処理ルーチン全体を終了する。
【００５４】
本発明に係るチャネル選択方法に関する幾つかの変形例を以下に挙げておく。
【００５５】
（１）干渉信号レベルの代わりに希望波対妨害波比を使用する。
（２）第１の測定対象のＭ個のチャネルに干渉の低いチャネルがない場合は、残りのチャネルを同様に各移動局に別々に割り当てて測定を行なう。
（３）チャネル選択時の干渉評価で期待できる伝送品質に対して、実際の伝送品質が一定割合以下である場合、再度チャネル選択を行なう。
【００５６】
なお、使用可能なチャネル数Ｍが移動局数Ｎよりも小さいときは、（Ｎ‐Ｍ）個の移動局は、他の移動局と重複したチャネルの干渉評価をさせるか、又は、Ｍ個の移動局を選んで干渉評価をさせる方法が考えられる。
【００５７】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、基地局の制御下で動作する無線ネットワークにおいて使用可能な各チャネルの干渉レベルなどを評価して使用チャネルを動的に選択することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、無線ネットワークにおいて使用可能なチャネル数が比較的多い場合に短時間で最適なチャネルを選択することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６０】
本発明によれば、とりわけネットワークに属する移動局が多い場合に、ほぼ同時に多数のチャネルの干渉状況を把握できるため、短時間の間にチャネル選択を行なうことができる。チャネル選択では、各移動局が干渉信号レベルを測定する時間が支配的であるので、従来の方法に対してほぼＮ／２倍の早さとなる（Ｎは移動局数）。また、Ｎ個のチャネル内に適当なチャネルが存在するケースでは、移動局から基地局への測定結果の送信は（２×Ｎ）回で済む。これに対し、すべての無線局で使用可能なチャネルを順次操作する方法では（（Ｎ／２）×Ｎ）回のチャネル評価が必要であるから、Ｎ＝４以上で本発明が有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線ネットワーク内で動作することができる無線通信装置１００の機能構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るチャネル選択方法の処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１００…無線通信装置
１０１…インターフェース
１０２…メモリ・バッファ
１０３…無線送信部
１０４…アンテナ
１０５…情報記憶部
１０６…中央制御部
１０７…無線受信部
１０８…チャネル評価部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication device, a wireless communication method, and a computer program that operate in a wireless network composed of a plurality of wireless communication devices, and particularly to a wireless communication system that operates under the control of a base station. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication device, a wireless communication method, and a computer program for dynamically selecting a frequency channel to be used in a communication system.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, and a wireless communication apparatus for dynamically selecting a use channel by evaluating an interference level of each channel available in a wireless network operating under the control of a base station. More particularly, the present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program for selecting an optimal channel in a short time when the number of available channels in a wireless network is relatively large. About.
[0003]
[Prior art]
As computers become more sophisticated, a plurality of computers are connected to form a LAN (Local Area Network) to share information such as files and data, and to share peripheral devices such as printers, 2. Description of the Related Art Information exchange such as mail and data transfer is actively performed.
[0004]
In a conventional LAN, computers are connected in a wired manner using an optical fiber, a coaxial cable, or a twisted pair cable. However, such a wired LAN requires construction work for connection, making it difficult to easily construct the LAN and complicating the cable. Further, even after the LAN is constructed, the moving range of the device is limited by the cable length, which is inconvenient. Therefore, a wireless LAN has been attracting attention as a system for relieving a user from wiring of a conventional wired LAN. According to this type of wireless LAN, most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, so that a terminal such as a personal computer (PC) can be relatively easily moved.
[0005]
Given the widespread use of information devices, a large number of devices in the office, and a communication environment where each device is connected by a wireless network, multiple wireless networks may coexist in the same space. I can do it. In such a case, a multiple access technique for multiplexing wireless signals between wireless networks is required.
[0006]
Time division multiplexing (TDMA: Time Division Multiple Access) and frequency division multiplexing (FDMA: Frequency Division Multiple Access) are known as multiple access technologies in wireless communication. In TDMA, the same frequency channel is shared by time division. On the other hand, in FDMA, a wireless network can be accommodated in the same space by the number of channels obtained by dividing an available frequency band.
[0007]
Conventionally, when selecting a wireless channel in a wireless network operating under the control of the base station, for example, sequentially scan the available channels for the base station or terminal station, compare and evaluate the interference signal level of each channel, the optimal Channel selection has been performed (for example, see Patent Document 1).
[0008]
However, such a channel selection method of sequentially scanning available channels has a problem in that the time required for scanning increases proportionately as the number of available channels increases. Also, when a large number of stations communicate using the same channel as in a wireless LAN system, the result of the interference level evaluation needs to be summed up by the number of stations belonging to the network, so that the processing time increases. The problem also arises.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-11-285058
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, a wireless communication device, a wireless communication method, and a computer program capable of dynamically selecting a frequency channel to be used in a wireless network operating under the control of a base station. Is to provide.
[0011]
A further object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system capable of evaluating the interference level of each channel available in a wireless network operating under the control of a base station and dynamically selecting a used channel, A communication device, a wireless communication method, and a computer program are provided.
[0012]
A further object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer capable of selecting an optimum channel in a short time when the number of available channels in a wireless network is relatively large.・ To provide programs.
[0013]
Means and Action for Solving the Problems
The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect thereof is a wireless communication system including a plurality of wireless stations and dynamically selecting a channel to be used in a wireless network. ,
Channels that can be used in the wireless network are shared by each wireless station and channel evaluation is performed.Candidate channels obtained respectively based on the channel evaluation results from each wireless station are channel-evaluated by all wireless stations. Selecting a channel from among candidate channels based on the
A wireless communication system characterized by the above.
[0014]
However, the term “system” as used herein refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter in particular.
[0015]
Here, each wireless station can perform channel evaluation based on the measurement of the interference signal level in the channel.
[0016]
Alternatively, when each wireless station performs a network operation under the control of a specific base station, the wireless network can perform a network operation under the control of the specific base station.
[0017]
According to the present invention, in the first step, each station belonging to the network measures the interference signal level of another channel, and in the second step, a channel having relatively little interference is selected as a candidate channel from among them. The station measures the interference signal level on the candidate channel. Then, if there is no problem, the channel selection is controlled in a procedure of selecting the candidate channel as a use channel.
[0018]
Therefore, according to the present invention, even when the number of available channels in a wireless network is relatively large, an optimal channel can be efficiently selected in a short time. Especially when there are a large number of mobile stations belonging to the network, it is possible to grasp the interference status of a large number of channels almost at the same time.
[0019]
When the wireless network performs network operations under the control of a specific base station, the base station allocates and instructs each wireless station to evaluate each available channel, and performs channel evaluation from each wireless station. It is possible to instruct all wireless stations to perform channel evaluation on candidate channels obtained based on the results, and control channel selection based on the evaluation results of candidate channels from all wireless stations.
[0020]
The control station selects the candidate channel as the used channel if the candidate channel measurement result from each wireless station is good, but the next best candidate if the candidate channel evaluation result from each wireless station is not good. The channel evaluation for the candidate channel may be instructed again to each wireless station.
[0021]
According to a second aspect of the present invention, a process for performing a network operation under the control of a base station in a wireless network for dynamically selecting a use channel is described in a computer-readable format so as to be executed on a computer system. Computer program,
A receiving step of trying and receiving a channel indicated by the base station from among a plurality of available channels,
A channel evaluation step of measuring a channel evaluation value in the channel indicated by the base station,
An evaluation result reporting step of reporting a channel evaluation result for the indicated channel to the base station,
A computer program characterized by comprising:
[0022]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a computer program described in a computer-readable format for executing, on a computer system, a process for operating as a base station in a wireless network for dynamically selecting a use channel. And
A first channel evaluation instruction step of allocating and indicating an evaluation of each available channel to each wireless station in the wireless network;
A second channel evaluation instructing step of instructing all wireless stations to perform channel evaluation on a candidate channel obtained from each wireless station based on the channel evaluation result;
A channel selection control step of controlling channel selection based on the evaluation results of the candidate channels from all wireless stations,
A computer program characterized by comprising:
[0023]
The computer program according to the second and third aspects of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize a predetermined process on a computer system. In other words, by installing the computer program according to the second and third aspects of the present invention into a computer system, the computer system operates as a mobile station and a base station, respectively. By the cooperative operation described above, the same operation and effect as those of the wireless communication system according to the first aspect of the present invention can be obtained.
[0024]
Further objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed descriptions based on embodiments of the present invention described below and the accompanying drawings.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
The present invention dynamically selects an optimal channel for a wireless network including a plurality of wireless stations. More specifically, even when the number of available channels in the wireless network is relatively large, the optimum channel can be efficiently selected in a short time. The channel selection here is performed when the network is first constructed or after communication starts, when interference or the like occurs in that channel and when deciding whether to shift the network to another frequency channel. Pointing to.
[0027]
In the channel selection method according to the present invention, each station belonging to the network measures the interference signal level of another channel in the first step, and selects a channel having relatively little interference from the two as a candidate channel in the second step. , All stations measure the interference signal level on that candidate channel. Then, if there is no problem, a procedure of selecting the candidate channel as a used channel is taken.
[0028]
FIG. 1 schematically shows a functional configuration of a wireless communication device 100 that can operate in a wireless network according to the present invention.
[0029]
As shown, the wireless communication device 100 includes an interface 101, a memory buffer 102, a wireless transmission unit 103, an antenna 104, an information storage unit 105, a central control unit 106, a wireless reception unit 107, And an evaluation unit 108. Note that the present invention is not limited to this configuration because another configuration having the same function as the configuration shown here can be used instead.
[0030]
The wireless communication device 100 can realize information communication with another wireless communication device under the overall control of the central control unit 106. The central control unit 106 is configured by, for example, a microprocessor, and controls the operation of the device related to wireless communication in a form of executing an operation procedure command (program code) stored in the information storage unit 105.
[0031]
If there is information supplied from a connected device (not shown), the interface 101 stores the information for transmission in the memory buffer 102 in order to perform wireless transmission, and stores the information of the wireless transmission destination in the central memory. The control unit 106 is notified. On the other hand, the central control unit 106 issues a transmission instruction to the wireless transmission unit 103 at a predetermined transmission timing. In response, the wireless transmission unit 103 wirelessly transmits the transmission information stored in the memory buffer 102 from the antenna 104.
[0032]
Further, it is assumed that the wireless transmission unit can use a plurality of frequency channels, and can select a frequency channel according to a command from the central control unit 106 and perform wireless transmission.
[0033]
The wireless receiving unit 107 performs reception processing at a predetermined reception timing, and when receiving transmission information addressed to its own wireless communication device, temporarily stores the information in the memory buffer 102. Then, the transmission information is reconstructed on the memory buffer 102 by the operation of the central control unit 106 and supplied to a device (not shown) connected via the interface 101.
[0034]
Further, it is assumed that wireless receiving section 107 can use a plurality of frequency channels, and can select a frequency channel according to a command from central control section 106 and perform wireless reception.
[0035]
In response to a command from the central control unit 106, the channel evaluation unit 108 converts the radio signal of the predetermined frequency channel received by the radio reception unit 107 into an interference signal level, or a CIR (between desired wave and interference) (Wave ratio) and the like are measured with a predetermined accuracy, and notified to the central control unit 106 as a channel evaluation result. Further, the central control unit 106 stores the channel evaluation result of each channel in the information storage unit 105. For example, when receiving a channel evaluation instruction from the outside (a base station of a wireless network), the central control unit 106 performs channel evaluation on the designated frequency channel with respect to the channel evaluation unit 108. The central control unit 106 further issues a command to the wireless transmission unit 103 to return the channel evaluation result to the request source (base station).
[0036]
The device connected via the interface 101 is, for example, an information processing device such as a personal computer or a PDA (Personal Digital Assistant). This type of information processing device does not originally have a wireless communication function, but can be connected to a communication device as shown in FIG. 1 to wirelessly transmit data processed by the device itself or to transmit data from another device. , Or transmission information.
[0037]
The wireless network according to the present invention is to efficiently select an optimal channel in a short time, even when the number of available channels is relatively large. It is assumed that the communication device has the following functions.
[0038]
(A) A predetermined frequency channel can be selected and received. (B) An interference signal level or CIR can be measured with a predetermined accuracy. (C) A series of channel evaluation processes can be controlled.
Under such a premise, channel selection can be performed in the wireless network according to the following processing procedure.
[0040]
(1) The base station assigns a different channel from the list of available channels to each mobile station in the wireless network, and indicates the first measurement of the interference signal level.
(2) Each mobile station measures the interference signal level of the assigned channel, and returns the measurement result to the base station.
(3) The base station selects an optimal channel from the channels to which the interference signal level measurement is assigned based on the first measurement result from each mobile station. Then, all mobile stations are instructed to perform the second measurement of the interference signal level for the channel.
(4) Each mobile station measures the interference signal level of the designated channel and returns the result to the base station.
(5) If there is no interference of a predetermined level or more in the returned second result, the base station selects that channel as a new channel of the network.
(6) If there is a mobile station that has observed interference equal to or higher than a predetermined level in the returned second result, the interference signal level for all mobile stations with respect to the next best channel obtained in (3) Is again instructed, and channel selection is performed in the same procedure as in the second measurement.
[0041]
By the cooperative operation of each wireless station in such a wireless network, especially when there are many mobile stations belonging to the network, it is possible to grasp the interference state of a large number of channels almost at the same time. be able to.
[0042]
FIG. 2 shows a processing procedure of the channel selection method according to the present embodiment in the form of a flowchart. Such a processing operation is realized by a cooperative operation of the base station and the mobile station in the wireless network. However, the number of stations in the network is N, and the number of usable channels is M (M> N).
[0043]
First, the base station sets a variable k for counting mobile stations, a variable j for specifying a channel, and a variable _Imin for holding a channel number at which an interference signal level is minimized to initial values 0 (step S1). ).
[0044]
Then, the base station instructs the mobile station k to measure the interference signal level of the channel j (step S2). The mobile station k measures an interference signal level in response to an instruction from the base station, and returns the result to the base station.
[0045]
Next, when receiving the interference signal level I (j) for the channel j from the mobile station k (step S3), the base station compares I (j) with I (I _min ) (step S4). If I (j) is smaller than I (I _min ), the channel number I _min that minimizes interference is replaced with j (step S5).
[0046]
Here, it is determined whether or not k has reached the total number N of mobile stations in the wireless network (step S6). If the total number N of mobile stations has not yet been reached, k is incremented by 1 and the channel number j is incremented by 1 (step S9). The evaluation and the acquisition of the interference signal level regarding the available channel are repeatedly executed.
[0047]
In this way, in the closed loop composed of steps S2 to S6 and step S9, a process is performed in which each mobile station measures the interference of a different channel, and the channel with the minimum interference is determined.
[0048]
When k has reached the total number N of mobile stations in the wireless network, it is determined whether or not the interference signal level I (I _min ) which is currently the minimum is equal to or lower than a predetermined threshold (step S7).
[0049]
When the interference signal level I (I _min ) exceeds a predetermined threshold, a variable k for counting mobile stations is returned to 0, a variable j for specifying a channel is set to N, and the interference signal level is set to N. After returning the variable I _min holding the minimum channel number to 0 (step S10), the process returns to step S2, where the evaluation of the interference signal level regarding the available channel j (= N) from the first mobile station is performed again. The acquisition is repeatedly executed.
[0050]
On the other hand, when the interference signal level I (I _min ) is equal to or less than the predetermined threshold, the base station sets the I _min- th available channel as a candidate channel and notifies all mobile stations of the interference signal level of the channel I _min. Measurement is instructed (step S11), and it is determined whether or not the interference signal levels measured at all the mobile stations are equal to or lower than a predetermined threshold (step S12). That is, here, the interference situation for the candidate channel is confirmed in all mobile stations.
[0051]
If the interference signal level measured for the candidate channel in all mobile stations does not fall below the predetermined threshold, it is further determined whether or not j has reached the total number M of channels available in the wireless network (step). S8). If the total number M of channels has not yet been reached, the variable k for counting the mobile stations is returned to 0, the variable j for specifying the channel is set to N, and the channel with the lowest interference signal level is set. After returning the variable I _min holding the number to 0 (step S10), the process returns to step S2, and repeats the evaluation of the interference signal level regarding the available channel j (= N) from the first mobile station and the acquisition thereof. Execute.
[0052]
If j reaches the total number M of channels usable in the wireless network without finding a candidate channel whose interference signal level measured in all mobile stations is equal to or less than a predetermined threshold, the channel selection is performed. As a failure, the entire processing routine ends.
[0053]
When the interference signal level measured for the candidate channel in all mobile stations becomes equal to or less than a predetermined threshold, the base station selects this candidate channel as a used channel, and sets the channel to all mobile stations. The shift to I _min is instructed (step S13), and the entire processing routine ends.
[0054]
Some modified examples of the channel selection method according to the present invention will be described below.
[0055]
(1) Use a desired wave to jammer ratio instead of the interference signal level.
(2) If there are no low-interference channels among the M channels to be measured first, the remaining channels are similarly allocated to the respective mobile stations for measurement.
(3) If the actual transmission quality is below a certain ratio with respect to the transmission quality expected in the interference evaluation at the time of channel selection, channel selection is performed again.
[0056]
When the number M of usable channels is smaller than the number N of mobile stations, (NM) mobile stations perform interference evaluation of a channel overlapping with another mobile station, or A method of selecting a mobile station and performing interference evaluation is conceivable.
[0057]
[Supplement]
The present invention has been described in detail with reference to the specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can modify or substitute the embodiment without departing from the scope of the present invention. That is, the present invention has been disclosed by way of example, and the contents described in this specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims described at the beginning should be considered.
[0058]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to dynamically select a used channel by evaluating the interference level of each channel available in a wireless network operating under the control of a base station. Wireless communication system, wireless communication device, wireless communication method, and computer program.
[0059]
Further, according to the present invention, an excellent radio communication system, a radio communication device, a radio communication method, and a radio communication system capable of selecting an optimum channel in a short time when the number of usable channels in a radio network is relatively large, and A computer program can be provided.
[0060]
According to the present invention, especially when there are many mobile stations belonging to the network, the interference situation of a large number of channels can be grasped almost simultaneously, so that channel selection can be performed in a short time. In the channel selection, since the time when each mobile station measures the interference signal level is dominant, it is almost N / 2 times faster than the conventional method (N is the number of mobile stations). In addition, in a case where an appropriate channel exists in the N channels, transmission of the measurement result from the mobile station to the base station may be performed (2 × N) times. On the other hand, in the method of sequentially operating channels that can be used by all wireless stations, ((N / 2) × N) times of channel evaluations are required. Therefore, the present invention is advantageous when N = 4 or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a functional configuration of a wireless communication device 100 that can operate in a wireless network according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of a channel selection method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 wireless communication device 101 interface 102 memory buffer 103 wireless transmission unit 104 antenna 105 information storage unit 106 central control unit 107 wireless reception unit 108 channel evaluation unit

Claims

A wireless communication system configured with a plurality of wireless stations and dynamically selecting a channel to be used in a wireless network,
Channels that can be used in the wireless network are shared by each wireless station and channel evaluation is performed.Candidate channels obtained respectively based on the channel evaluation results from each wireless station are channel-evaluated by all wireless stations. Selecting a channel from among candidate channels based on the
A wireless communication system, comprising:

Each radio station performs a channel estimation based on the measurement of the interference signal level in the channel,
The wireless communication system according to claim 1, wherein:

In the wireless network, each wireless station performs a network operation under the control of a specific base station,
Each of the wireless stations performs a channel estimation based on a measurement of a desired signal to interference ratio (CIR) of a beacon or other known signal transmitted by the base station;
The wireless communication system according to claim 1, wherein:

In the wireless network, each wireless station performs a network operation under the control of a specific base station,
The base station allocates and instructs the evaluation of each available channel to each wireless station, and instructs all wireless stations to perform channel evaluation on a candidate channel obtained based on the channel evaluation result from each wireless station, Controlling channel selection based on the evaluation results of candidate channels from all wireless stations,
The wireless communication system according to claim 1, wherein:

The control station selects the candidate channel as a used channel if the candidate channel measurement result from each wireless station is good, and selects the next best candidate channel if the candidate channel evaluation result from each wireless station is not good. Instruct each wireless station to evaluate the channel again.
The wireless communication system according to claim 4, wherein:

A wireless communication device that performs network operation under control of a base station in a wireless network that dynamically selects a use channel,
Reception means to try and receive a channel specified by the base station from among a plurality of available channels,
Channel evaluation means for measuring a channel evaluation value in the channel indicated by the base station,
Evaluation result reporting means for reporting a channel evaluation result for the indicated channel to the base station,
A wireless communication device comprising:

The channel evaluation means performs channel evaluation based on the measurement of the interference signal level in the channel,
The wireless communication device according to claim 6, wherein:

The channel estimating means performs channel evaluation based on a measurement of a desired wave-to-interference ratio (CIR) of a beacon or other known signal transmitted by the base station;
The wireless communication device according to claim 6, wherein:

A wireless communication method for performing network operation under control of a base station in a wireless network that dynamically selects a use channel,
A receiving step of trying and receiving a channel indicated by the base station from among a plurality of available channels,
A channel evaluation step of measuring a channel evaluation value in the channel indicated by the base station,
An evaluation result reporting step of reporting a channel evaluation result for the indicated channel to the base station,
A wireless communication method comprising:

In the channel evaluation step, perform channel evaluation based on the measurement of the interference signal level in the channel,
The wireless communication method according to claim 9, wherein:

In the channel evaluating step, the channel is evaluated based on a measurement of a desired wave to interference ratio (CIR) of a beacon or another known signal transmitted by the base station.
The wireless communication method according to claim 9, wherein:

A wireless communication device that operates as a base station in a wireless network that dynamically selects a use channel,
First channel evaluation instructing means for assigning and instructing the evaluation of each available channel to each wireless station in the wireless network;
Second channel evaluation instructing means for instructing all wireless stations to perform channel evaluation on a candidate channel obtained from each wireless station based on the channel evaluation result;
Channel selection control means for controlling channel selection based on the evaluation results of candidate channels from all wireless stations,
A wireless communication device comprising:

Each radio station performs channel evaluation based on the measurement of the interference signal level in the channel,
The wireless communication device according to claim 12, wherein:

Each of the radio stations performs channel estimation based on a measurement of a desired-to-interference ratio (CIR) of a beacon or other known signal transmitted by the base station;
The wireless communication device according to claim 12, wherein:

The channel selection control means,
Channel selecting means for selecting the candidate channel as a use channel in response to the candidate channel measurement result from each wireless station being good,
Third channel evaluation instructing means for instructing each wireless station again to evaluate the channel for the next best candidate channel when the evaluation result of the candidate channel from each wireless station is not good;
The wireless communication device according to claim 12, comprising:

A wireless communication method for operating as a base station in a wireless network that dynamically selects a use channel,
A first channel evaluation instruction step of allocating and indicating an evaluation of each available channel to each wireless station in the wireless network;
A second channel evaluation instructing step of instructing all wireless stations to perform channel evaluation on a candidate channel obtained from each wireless station based on the channel evaluation result;
A channel selection control step of controlling channel selection based on the evaluation results of the candidate channels from all wireless stations,
A wireless communication method comprising:

Each radio station performs channel evaluation based on the measurement of the interference signal level in the channel,
The wireless communication method according to claim 16, wherein:

Each of the radio stations performs channel estimation based on a measurement of a desired-to-interference ratio (CIR) of a beacon or other known signal transmitted by the base station;
The wireless communication method according to claim 16, wherein:

The channel selection control step,
A channel selection step of selecting the candidate channel as a use channel in response to the candidate channel measurement result from each wireless station being good;
A third channel evaluation instructing step of instructing each wireless station again to evaluate a channel for a next best candidate channel when the evaluation result of the candidate channel from each wireless station is not good;
The wireless communication method according to claim 16, comprising:

A computer program written in a computer-readable form to execute a process for performing a network operation under control of a base station in a wireless network for dynamically selecting a use channel on a computer system,
A receiving step of trying and receiving a channel indicated by the base station from among a plurality of available channels,
A channel evaluation step of measuring a channel evaluation value in the channel indicated by the base station,
An evaluation result reporting step of reporting a channel evaluation result for the indicated channel to the base station,
A computer program comprising:

A computer program written in a computer-readable form to execute, on a computer system, a process for operating as a base station in a wireless network for dynamically selecting a use channel,
A first channel evaluation instruction step of allocating and indicating an evaluation of each available channel to each wireless station in the wireless network;
A second channel evaluation instructing step of instructing all wireless stations to perform channel evaluation on a candidate channel obtained from each wireless station based on the channel evaluation result;
A channel selection control step of controlling channel selection based on the evaluation results of the candidate channels from all wireless stations,
A computer program comprising: