JP2007335993A

JP2007335993A - 無線通信システムとその無線端末装置

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Publication number: JP2007335993A
Application number: JP2006162650A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Namiki; 慎一並木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】端末間通信で起きる干渉等を低減し通信品質を向上させる。
【解決手段】無線端末装置２００は、端末情報テーブル２５を備え、通信範囲内の無線端末の受信レベルを監視し、この受信レベルと、これら無線端末から収集した位置情報を端末情報テーブル２５に記憶する。そして、ルート設定部２６は、この端末情報テーブル２５をもとに通信相手先の端末に隣接する端末のうち、受信レベルの差が所定値以下の端末の有無を判定し、通信相手先の端末と受信レベルの差が所定値以下の端末が有ると判定された場合に、端末情報テーブル２５をもとに通信相手先の端末と隣接し、かつ通信相手先の端末との受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を中継するようにルートを設定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、基地局を介さずに直接端末間で無線通信を行う無線通信システムとその無線端末装置に関する。

従来、携帯電話の基地局などでは、リンク接続時に端末との間でパワーコントロールを行っている。この場合、基地局のカバーエリアが決まっているため周波数の輻輳等が発生せず効率良く通信を行うことが可能である。しかし、モバイル通信におけるアドホックルーティング（ad hoc routing）を考慮した端末間通信を考えると、送信出力の増大は端末間での干渉にもつながり、結果的にスループットの低減が見込まれる。そこでアドホックルーティング時の端末間通信では極力、隣接する端末に届く範囲の送信出力に留めるのが望ましい。

なお、光通信システムで用いられる端末において、当該端末と基地局との間の距離に応じて光出力をコントロールする手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２００３−６９５０７公報

ところが、隣接する端末の近くに他の通信中の端末が存在する場合には、隣接する端末に届く範囲の送信出力に留めて送信しても、通信中の端末との間での干渉等により輻輳等が発生してしまう場合がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、端末間通信で起きる干渉等を低減し通信品質を向上させることができる無線通信システムとその無線端末装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係わる無線通信システムは、複数の無線端末装置が互いに通信範囲内で無線ネットワークを形成し、かつ個々の無線端末装置が中継装置として機能する無線通信システムであって、前記無線端末装置は、現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ前記取得された現在位置情報を送信する現在位置情報送信手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される現在位置情報を受信する現在位置情報受信手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される基準信号を受信してその受信レベル情報を返送する受信レベル情報返送手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ基準信号を送信してその受信レベル情報の返送を受け取る受信レベル情報取得手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置の現在位置情報及び受信レベル情報を示す端末情報テーブルを作成するテーブル作成手段と、前記端末情報テーブルをもとに、通信相手先の無線端末装置に隣接する無線端末装置のうち通信相手先の無線端末装置と前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置を検索する検索手段と、前記端末情報テーブルをもとに、通信相手先の無線端末装置に隣接する無線端末装置のうち通信相手先の無線端末装置と前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により、前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置が有ると判定された場合に、前記端末情報テーブルをもとに、前記通信相手先の無線端末装置と隣接し、かつ前記通信相手先の無線端末装置と受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を前記通信相手先の無線端末装置への中継装置とするルートを設定するルート設定手段とを具備することを特徴とする。

また、この発明に係わる無線端末装置は、複数の無線端末装置が互いに通信範囲内で無線ネットワークを形成し、かつ個々の無線端末装置が中継装置として機能する無線通信システムに用いられる無線端末装置であって、現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ前記取得された現在位置情報を送信する現在位置情報送信手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される現在位置情報を受信する現在位置情報受信手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される基準信号を受信してその受信レベル情報を返送する受信レベル情報返送手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ基準信号を送信してその受信レベル情報の返送を受け取る受信レベル情報取得手段と、前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置の現在位置情報及び受信レベル情報を示す端末情報テーブルを作成するテーブル作成手段と、前記端末情報テーブルをもとに、通信相手先の無線端末装置に隣接する無線端末装置のうち通信相手先の無線端末装置と前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により、前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置が有ると判定された場合に、前記端末情報テーブルをもとに、前記通信相手先の無線端末装置と隣接し、かつ前記通信相手先の無線端末装置と受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を前記通信相手先の無線端末装置への中継装置とするルートを設定するルート設定手段とを具備することを特徴とする。

上記構成では、通信範囲内に存在する他の端末の受信レベルをモニタリングすると共に、各端末から位置情報を収集して端末情報テーブルを作成する。そして、端末情報テーブルをもとに通信相手先の端末に隣接する端末のうち、受信レベルの差が所定値以下の端末の有無を判定する。この判定により通信相手先の端末と受信レベルの差が所定値以下の端末が有ると判定された場合に、端末情報テーブルをもとに通信相手先の端末と隣接し、かつ通信相手先の端末との受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を中継するようにルートを設定する。このようにすることで、通信相手先の端末の近くに通信中の端末が存在する場合でも、干渉等を発生させることなく、通信品質を向上させることが可能となる。

したがってこの発明によれば、端末間通信で起きる干渉等を低減し通信品質を向上させることができる無線通信システムとその無線端末装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明に係わる無線通信システムの一実施形態を示す概略構成図である。このシステムは、携帯電話等の移動通信可能な無線端末Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにより構成される。これらの無線端末は、互いに通信範囲内で自律的に無線ネットワークを形成し、かつ個々の無線端末が中継装置として機能する。
図２は、図１に示す無線通信システムに用いられる無線端末装置の構成を示すブロック図である。無線端末装置２００は、無線端末Ａ〜Ｅにそれぞれ搭載されるもので、ＣＰＵ２１と、無線通信インタフェース（無線通信Ｉ／Ｆ）２２と、ＧＰＳ受信部２３と、送信パワー制御部２４と、端末情報テーブル２５と、ルート設定部２６とを備える。以下、無線端末Ａに設けられる無線端末装置２００とし、図１に示すように、無線端末Ａの通信範囲内１０に無線端末Ｂ〜Ｅが存在するものとして説明する。

無線通信Ｉ／Ｆ２２は、ＣＰＵ２１の制御の下、通信範囲内に存在する他の無線端末との間で、直接又は中継装置となる無線端末を介して無線通信を行う。ＧＰＳ受信部２３は、ＧＰＳ衛星から自端末の現在位置情報を定期的に取得する。ＣＰＵ２１は、取得された現在位置情報は、無線端末装置２００に保持されると共に、無線通信Ｉ／Ｆ２２により通信範囲内の無線端末Ｂ〜Ｅにも送信される。また、通信範囲内の無線端末Ｂ〜Ｅから送信される現在位置情報を受信する。送信パワー制御部２４は、無線通信Ｉ／Ｆ２２の送信出力のレベルを制御する機能を有する。

次に、端末情報テーブル２５について説明する。図３に、無線端末Ａに設けられる端末情報テーブル２５の構成の一例を示す。ＣＰＵ２１は、受信された通信範囲内の無線端末Ｂ〜Ｅの現在位置情報を端末情報テーブル２５にそれぞれ記憶する。また、無線端末装置２００は、通信範囲内の無線端末Ｂ〜Ｅに向け定期的に基準信号を発信し、この基準信号に対して返送される受信レベル情報を受け取ることで通信品質をモニタリングしている。ＣＰＵ２１は、通信範囲内の無線端末Ｂ〜Ｅの受信レベル情報を端末情報テーブル２５にそれぞれ記憶する。

ルート設定部２６は、端末情報テーブル２５に記憶された現在位置情報及び受信レベルをもとに各無線端末Ｂ〜Ｅへのルートを設定し、端末情報テーブル２５に記憶する。ここでは、原則としてホップ数が最小になるようルートが優先される。また、ルート設定部２６は、ルートが再設定されると、通信相手先又は中継装置となる無線端末に達する最小の送信レベルを算出し、この送信レベルを端末情報テーブル２５に記憶する。ルート設定部２６は、自端末又は他端末の位置情報が更新されると、更新された位置情報及び受信レベルに基づいて優先ルート及び送信レベルを再設定する。

次に、このように構成される無線端末装置２００のルート設定処理について説明する。図４は、ルート設定部２６の動作手順とその内容を示すフローチャートである。ここでは、無線端末Ａの通信相手先を無線端末Ｄとし、無線端末Ｄへのルートを再設定する場合を例に挙げて説明する。
ステップＳ４ａにおいて、ＣＰＵ２１は、端末情報テーブル２５から設定されている現状のルート（端末Ｄと直接通信）を読み出す。次に、ステップＳ４ｂにおいて、端末情報テーブル２５をもとに、端末Ｄと隣接する端末（ここでは、端末Ｂと端末Ｅ）のうち、通信相手先の無線端末Ｄと受信レベルの差が所定値以下の端末が存在するか否かを判定する。所定値には、受信レベルの差が十分に有り、お互いの通信により干渉等が発生しない値を設定する。また、この値を通信相手先の端末と隣接する端末と間の距離に応じて可変にすることもできる。

ステップＳ４ｂの判定において、通信相手先の端末Ｄと隣接し、かつ通信相手先の端末Ｄと受信レベルの差が所定値以下の端末が存在しない場合には処理を終了する。この場合に、端末Ａが端末Ｄに対してデータを送信する際には、送信パワー制御部２４は、端末情報テーブル２５に基づいて端末Ｄへの送信レベル（Ｔ４）に出力制御し、端末Ａは、端末Ｄに対して直接データを送信する。

一方、図１に示すように、ステップＳ４ｂにおいて、通信相手先の端末Ｄと隣接し、かつ通信相手先の端末Ｄと受信レベルの差が所定値以下の端末Ｅが存在する場合には、ステップＳ４ｃに移行して端末情報テーブル２５をもとに位置情報及び受信レベルに基づいて通信相手先の端末Ｄへの中継装置となる端末を検索する。ここでは、通信相手先の端末Ｄと隣接し、なおかつ端末Ｄと受信レベルの差が最も大きい端末Ｂが検索される。

また、ステップＳ４ｄにおいて、端末Ａから中継装置となる端末Ｂに達する最小の送信レベルを設定する。ここでは、端末Ｂに達する最小の送信レベル（Ｔ２）が設定される。そして、ステップＳ４ｄにおいて、端末Ｂを通信相手先の端末Ｄへの中継装置とするルートを優先ルートに設定し、端末情報テーブル２５を更新する。これにより、端末Ａが通信相手先の端末Ｄに対してデータを送信する際には、端末情報テーブル２５に基づいて端末Ｂへの送信レベル（Ｔ２）で、端末Ａは端末Ｂを中継装置にして通信相手先の端末Ｄに対してデータを送信する。このように端末Ｂを中継するルートを設定することで、図１に示すように、この場合の送信出力は、図中１１及び１２のような範囲になるため、端末Ｅの通信に与える干渉等を低減することができる。

以上述べたように、上記実施形態では、無線端末装置２００は、端末情報テーブル２５を備え、通信範囲内の無線端末の受信レベルを監視し、この受信レベルと、これら無線端末から収集した位置情報を端末情報テーブル２５に記憶する。そして、ルート設定部２６は、この端末情報テーブル２５をもとに通信相手先の端末に隣接する端末のうち、受信レベルの差が所定値以下の端末の有無を判定し、通信相手先の端末と受信レベルの差が所定値以下の端末が有ると判定された場合に、端末情報テーブル２５をもとに通信相手先の端末と隣接し、かつ通信相手先の端末との受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を中継するようにルートを設定する。

したがって、上記実施形態によれば、あるチャネルが使用される場合に、無線端末が近隣の端末の通信に影響を与えるか否かを事前に判断し、自律的に干渉を回避するルートを設定することが可能になる。これにより、アドホック通信おいて端末間通信で起きる干渉等を低減し通信品質を向上させることが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、緊急データを送信する際には、他端末への干渉を与えることが想定される場合においても、優先的にデータを送信する必要がある。このような状況では、上述した通信品質を優先させる機能を強制的にＯＦＦにして、ホップ数を少なくして迅速に送信できるようにすることが必要である。本システムではこの機能、ＱｏＳ制御として取り入れ、メッセージ内容に、この緊急データの有無に関する情報を取り込むことで、状況に応じて柔軟に対応できる機能を持つことが可能である。その他にも無線端末装置２００の構成、及びルート設定処理の手順とその内容についてもこの発明に逸脱しない範囲で種々に変形して実施できる。

要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係わる無線通信システムの一実施形態を示す概略構成図。図１に示す無線通信システムに用いられる無線端末装置の構成を示すブロック図。図２に示す端末情報テーブルの構成の一例を示す図。図２に示すルート設定部２６の動作手順とその内容を示すフローチャート。

符号の説明

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…無線端末、２００…無線端末装置、２１…ＣＰＵ、２２…無線通信インタフェース、２３…ＧＰＳ受信部、２４…送信パワー制御部、２５…端末情報テーブル、２６…ルート設定部。

Claims

複数の無線端末装置が互いに通信範囲内で無線ネットワークを形成し、かつ個々の無線端末装置が中継装置として機能する無線通信システムであって、
前記無線端末装置は、
現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ前記取得された現在位置情報を送信する現在位置情報送信手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される現在位置情報を受信する現在位置情報受信手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される基準信号を受信してその受信レベル情報を返送する受信レベル情報返送手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ基準信号を送信してその受信レベル情報の返送を受け取る受信レベル情報取得手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置の現在位置情報及び受信レベル情報を示す端末情報テーブルを作成するテーブル作成手段と、
前記端末情報テーブルをもとに、通信相手先の無線端末装置に隣接する無線端末装置のうち通信相手先の無線端末装置と前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置が有ると判定された場合に、前記端末情報テーブルをもとに、前記通信相手先の無線端末装置と隣接し、かつ前記通信相手先の無線端末装置との受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を前記通信相手先の無線端末装置への中継装置とするルートを設定するルート設定手段と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
前記無線端末装置は、
前記ルート設定手段により設定された中継装置としての無線端末装置に達する最小の送信レベルを算出する算出手段と、
前記算出された送信レベルで前記中継装置としての無線端末装置にデータを送信する送信制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
複数の無線端末装置が互いに通信範囲内で無線ネットワークを形成し、かつ個々の無線端末装置が中継装置として機能する無線通信システムに用いられる無線端末装置であって、
現在位置情報を取得する現在位置情報取得手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ前記取得された現在位置情報を送信する現在位置情報送信手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される現在位置情報を受信する現在位置情報受信手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置から送信される基準信号を受信してその受信レベル情報を返送する受信レベル情報返送手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置へ基準信号を送信してその受信レベル情報の返送を受け取る受信レベル情報取得手段と、
前記通信範囲内に存在する他の無線端末装置の現在位置情報及び受信レベル情報を示す端末情報テーブルを作成するテーブル作成手段と、
前記端末情報テーブルをもとに、通信相手先の無線端末装置に隣接する無線端末装置のうち通信相手先の無線端末装置と前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記受信レベルの差が所定値以下の無線端末装置が有ると判定された場合に、前記端末情報テーブルをもとに、前記通信相手先の無線端末装置と隣接し、かつ前記通信相手先の無線端末装置との受信レベルの差が最も大きい無線端末装置を前記通信相手先の無線端末装置への中継装置とするルートを設定するルート設定手段と
を具備することを特徴とする無線端末装置。
前記ルート設定手段により設定された中継装置としての無線端末装置に達する最小の送信レベルを算出する算出手段と、
前記算出された送信レベルで前記中継装置としての無線端末装置にデータを送信する送信制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の無線端末装置。