JP2009177403A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空き周波数帯を利用して通信をしようとする無線局10は、無線信号処理部12で復調した受信信号の受信レベルを、電波検出部13で適切な値の受信レベル用閾値と比較した比較結果を無線局間インターフェース部14から他の無線局に送達する。さらに、周波数利用可否判定部15は、自無線局および他の無線局の該比較結果を、または、無線局に複数の電波検出部を備える場合、各電波検出部の比較結果を取得し、各無線局の電波観測の精度および/または各無線局に対する信頼性または単一無線局内の各電波検出部の電波観測の精度を勘案して設定した重みにより重み付けして加算し、他の無線局が発信する電波の有無の判定用の判定用閾値と比較して、電波の有無を判定する。
【選択図】図2
Description
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、周波数の利用効率を向上させるためのコグニティブ無線(cognitive radio)技術に適用される技術であり、無線局が空き周波数を利用して通信を行う際に、各無線局が独自に、あるいは、周辺の複数の無線局と協調して、周波数センシングを行う技術に関するものである。
として重み付け加算された評価値SP(m)を、あらかじめ定めた判定用閾値と比較する。
SP(m)≦判定用閾値
であれば、周波数帯mに関しては、他の無線局から発信されている電波は存在していないものと判定し、一方、
SP(m)>判定用閾値
であれば、周波数帯mに関しては、他の無線局から発信されている電波が存在しているものと判定する。
まず、本発明による無線通信システムおよび無線通信方法に関する第1の実施形態について説明する。図1は、本発明による無線通信システムのシステム構成の一例を示すシステム構成図である。図1に示すシステム構成例においては、無線局1の周辺に存在する無線局を示しており、無線通信システムが、4つの無線局1,2,3,4によって構成されている例を示している。
+0.6・P3(m)+0.5・P4(m)…(1)
次に、周波数利用可否判定部15内の比較器153において、評価値SP(m)を、周波数の利用の可否の判定用としてあらかじめ設定されている判定用閾値と比較する。本実施形態においては、判定用闘値は、例えば“0”と設定されている。評価値SP(m)が判定用閾値“0”を超えていない場合は、他の無線局から発信されている電波は存在していないものと判定、すなわち、バンド番号mの周波数が利用可能であるものと判定し、判定用閾値“0”を超えている場合は、他の無線局から発信されている電波は存在しているものと判定、すなわち、バンド番号mの周波数は利用不可であるものと判定する。最終的に、無線局は、判定用閾値“0”を超えていなく、かつ、評価値SP(m)が最も低いバンドmの周波数を通信に利用するように動作する。
=0.3
SP(2)=1・1+0.8・(−1)+0.6・1+0.5・1
=1.3
SP(3)=1・(−1)+0.8・(−1)+0.6・(−1)
+0.5・1=−1.9
SP(4)=1・(−1)+0.8・(−1)+0.6・(−1)
+0.5・1=−1.9
SP(5)=1・(−1)+0.8・(−1)+0.6・(−1)
+0.5・(−1)=−2.9
SP(6)=1・1+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・(−1)
=0.7
SP(7)=1・1+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・(−1)
=0.7
SP(8)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・1
=2.9
SP(9)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・(−1)
=1.9
SP(10)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・(−1)
=1.9
これらの評価値SP(m)のうち、判定用閾値“0”を超えているバンド番号1,2,6,7,8,9,10の各バンドには他の無線局の電波が存在するものと判定する。評価値SP(m)が“0”を超えていなく、かつ、評価値SP(m)が最も低い、バンド番号5の周波数帯(2.44〜2.45GHz)を通信に利用する。
各無線局内の電波検出機能である電波検出部13において、電波検出を行う期間が長いほど、電波観測の精度が高いものとみなし、電波検出期間が長い無線局の判定結果の値に対する重みを大きくする。
各無線局内の電波検出機能として電波検出部13に実装されている電波検出用のアルゴリズムの種別例えばバージョンが新しいほど、電波観測の精度が高いものとみなし、種別例えばバージョンが新しい電波検出機能を実装する無線局の判定結果の値に対する重みを大きくする。
各無線局内の電波検出機能として実装されているソフトウェア(アルゴリズム)に関して、ソフトウェア(アルゴリズム)の性能が高い種別を実装しているほど、電波観測の精度が高いものとみなし、性能が高い種別のソフトウェア(アルゴリズム)を実装する無線局の判定結果の値に対する重みを大きくする。
各無線局内の電波検出部13に実装されている電波検出機能の個数が多いほど、電波観測の精度が高いものとみなし、個数が多い電波検出機能を実装している無線局の判定結果の値に対する重みを大きくする。
無線局の稼動開始が古く、稼働時間が長いほど、電波観測の精度が低いものとみなし、稼働時間が長い無線局の判定結果の値に対する重みを小さくする。
周波数利用可否の判定を行う無線局からの距離が近い無線局ほど、電波観測の精度が高いものとみなし、周波数利用可否の判定を行う無線局の近傍に位置する無線局の判定結果の値に対する重みを大きくする。
地理的要因とは、各無線局の設置場所として電波観測の精度に影響を及ぼす要因を示すものであり、例えば、無線局周囲に障害物(周囲が山に囲まれている地形も含む)が存在している場合には、電波観測の精度が低いものとみなし、あるいは、無線局の設置高度が低いほど、電波観測の精度が低いものとみなし、その無線局の判定結果の値に対する重みを小さくする。
受信状態とは、無線局が静止状態にあるか、または、移動中の状態にあるか、移動中の状態の場合、どの程度の移動速度で移動しているか、あるいは、受信環境としてフェージングが発生しているか、など、電波観測の精度に及ぼす要因を示すものであり、例えば、高速に移動している無線局ほど、電波検出結果の変化が大きいため、電波観測の精度が低いものとみなし、移動速度が速い無線局の判定結果の値に対する重みを小さくする。
信頼性とは、各無線局の技術的な正確さや正常運転の可能性の程度を示すものであり、例えば、信頼できる機関による無線局の承認の有無、検査の有無、無線局の改造の危険性、無線局の故障発生頻度などが挙げられる。無線局の信頼性が高いほど、電波観測の精度が高いものとみなし、信頼性が高い無線局に対する重みを大きくする。
次に、本発明による無線通信システムおよび無線通信方法に関する第2の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システムは、第1の実施形態の場合とは異なり、各無線局に優先順位を設け、無線局が無線通信を行う際に、該優先順位に応じて、通信に用いる周波数の利用可否を判定する動作を実施するか否かを決定する場合を示している。
次に、比較器153において、評価値SP(m)を、周波数の利用の可否の判定用としてあらかじめ設定されている判定用閾値と比較する(ステップS17)。本実施形態においては、判定用閾値は、例えば“1.0”と設定されている。評価値SP(m)が判定用閾値“1.0”を超えていた場合は、他の無線局から発信されている電波は存在するものと判定、すなわち、バンド番号mの周波数は利用不可であるものと判定し、判定用閾値“1.0”を超えていない場合は、他の無線局から発信されている電波は存在しないものと判定、すなわち、バンド番号mの周波数が利用可能であるものと判定する。
評価値SP(1)は、判定用閾値“1.0”を超えているため、他の無線局つまり一次無線局PSが使用している電波が存在するものと判定し、バンド番号1の周波数帯を利用する通信を停止する。二次無線局10Sにおいて、停止した通信を再開するためには、他の無線局つまり一次無線局PSが発信している電波が存在していない周波数を探索することが必要である。
無線局の移動/静止状態やフェージング・シャドウイング環境の有無などの通信環境に対して、電波検出機能の性能に応じた重み(ウェイト)を設定する。
利用される情報を取得するために用いたハードウェアの特性に応じて、各無線局における電波観測結果に対する重み(ウェイト)を設定する。
次に、本発明による無線通信システムおよび無線通信方法に関する第3の実施形態について説明する。本実施形態における無線通信システムのシステム構成は、第1の実施形態の図1の場合と同様であり、無線局1の周辺に存在する無線局を示しており、無線通信システムは、4つの無線局1,2,3,4によって構成されている例を示している。
+0.6・P3(m)+0.5・P4(m)…(3)
次に、周波数利用可否判定部15内の比較器153において、評価値SP(m)を、周波数の利用の可否の判定用としてあらかじめ設定されている判定用閾値と比較する。本実施形態においては、判定用闘値は、送信電力値に基づいて設定されており、例えば、送信電力値が高い無線局1では“−0.5”と設定され、送信電力値が低い無線局2では“0.5”と設定されている。
=0.3
SP(2)=1・1+0.8・(−1)+0.6・1+0.5・1
=1.3
SP(3)=1・(−1)+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・1
=−0.3
SP(4)=1・(−1)+0.8・1+0.6・1+0.5・(−1)
=−0.1
SP(5)=1・1+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・(−1)
=0.7
SP(6)=1・1+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・(−1)
=0.7
SP(7)=1・1+0.8・1+0.6・(−1)+0.5・(−1)
=0.7
SP(8)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・1
=2.9
SP(9)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・(−1)
=1.9
SP(10)=1・1+0.8・1+0.6・1+0.5・(−1)
=1.9
これらの評価値SP(m)は、全て、無線局1における判定用閾値“−0.5”を超えているため、全てのバンドに亘って、他の無線局が発信する電波が存在するものと判定する。したがって、無線局1は、2.4GHz〜2.5GHzの周波数では通信を行うことができない。
スペクトル拡散方式など、与干渉の可能性が低い通信方式を利用している場合は、周波数利用可否の条件を緩和することができるので、与干渉の可能性が低い通信方式を利用する無線局における判定用閾値を高く設定することが可能になる。
無線局の周波数利用に関して、無線局間に優先度があらかじめ設定されている場合は、優先度が高い無線局の周波数利用可否の条件を緩和することができるので、優先度が高い無線局における閾値を高く設定することが可能になる。
Claims (11)
- 利用可能な周波数帯を検出し、検出した利用可能な周波数帯を用いて通信を行う複数の無線局からなる無線通信システムにおいて、前記無線局は、利用対象の周波数帯について、他の無線局から発信される電波が存在するか否かの判定結果を出力する電波検出部と、該電波検出部が出力した前記判定結果に、電波観測の精度および/または無線局に対する信頼性を勘案してあらかじめ定めた重みにより重み付けをし、重み付けした前記判定結果に基づいて、周波数帯の利用可否を判定する周波数利用可否判定部と、を少なくとも備えていることを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、前記周波数利用可否判定部は、周波数の利用可否判定用としてあらかじめ設定された判定用閾値を備え、重み付けした前記判定結果を前記判定用閾値と比較した比較結果に基づいて、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項2に記載の無線通信システムにおいて、前記無線局の前記周波数利用可否判定部における前記判定用閾値が、当該無線局の送信電力、当該無線局の通信方式、当該無線局の優先度、のうち、少なくとも一つに基づいて設定されることを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記無線局は、他の無線局との間で情報を送受信する無線局間インターフェース部をさらに備え、前記周波数利用可否判定部が周波数帯の利用可否を判定する際に、自無線局の前記電波検出部の前記判定結果、および、前記無線局間インターフェース部を介して他の無線局の前記電波検出部の前記判定結果について、それぞれの無線局における電波観測の精度および/または無線局に対する信頼性を勘案してあらかじめ定めた前記重みにより、それぞれ、重み付けをし、重み付けしたそれぞれの前記判定結果の加算結果に基づいて、総合的に、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項4に記載の無線通信システムにおいて、それぞれの無線局における前記重みが、無線局に実装されているハードウェアの特性、無線局に実装されているソフトウェアの種別、無線局の前記電波検出部に実装されている電波検出用のアルゴリズムの種別、無線局の前記電波検出部として実装されている電波検出機能の個数、無線局の稼動時間、無線局の電波検出期間、無線局が存在する位置、無線局が存在する場所の地理的要因、無線局の受信状態、信頼できる機関による無線局の承認の有無、検査の有無、無線局の改造の危険性、無線局の故障発生頻度、のうち、少なくとも一つに基づいて設定されることを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記無線局は、複数の前記電波検出部を備え、前記周波数利用可否判定部が周波数帯の利用可否を判定する際に、自無線局の複数の前記電波検出部それぞれの前記判定結果について、それぞれの前記電波検出部における電波観測の精度を勘案してあらかじめ定めた前記重みにより、それぞれ、重み付けをし、重み付けしたそれぞれの前記判定結果の加算結果に基づいて、総合的に、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信システム。
- 請求項6に記載の無線通信システムにおいて、それぞれの前記電波検出部における前記重みが、前記電波検出部それぞれに実装されている電波検出用のアルゴリズムの種別、該アルゴリズムにおいて利用される情報の種別、無線局の通信環境、利用される情報を取得するために用いたハードウェアの特性、のうち、少なくとも一つに基づいて設定されることを特徴とする無線通信システム。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、前記電波検出部が、受信電波の受信レベル、受信電波のパワースペクトル、受信電波を復調した復調信号の誤り率、受信電波を復調した復調信号に付加されている特定パタン、受信電波の周期性、のうち少なくとも一つを用いて、他の無線局から発信される電波の存在の有無を判定することを特徴とする無線通信システム。
- 利用可能な周波数帯を検出し、検出した利用可能な周波数帯を用いて通信を行う複数の無線局からなる無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線局は、利用対象の周波数帯について、他の無線局から発信される電波が存在するか否かを判定した判定結果に、電波観測の精度および/または無線局に対する信頼性を勘案してあらかじめ定めた重みにより重み付けをし、重み付けした前記判定結果に基づいて、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信方法。
- 請求項9に記載の無線通信方法において、前記無線局は、周波数帯の利用可否を判定する際に、自無線局の前記判定結果、および、他の無線局の前記判定結果について、それぞれの無線局における電波観測の精度および/または無線局に対する信頼性を勘案してあらかじめ定めた前記重みにより、それぞれ、重み付けをし、重み付けしたそれぞれの前記判定結果の加算結果に基づいて、総合的に、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信方法。
- 請求項9に記載の無線通信方法において、前記無線局は、複数の電波検出部を備え、周波数帯の利用可否を判定する際に、自無線局の複数の前記電波検出部それぞれの前記判定結果について、それぞれの前記電波検出部における電波観測の精度を勘案してあらかじめ定めた前記重みにより、それぞれ、重み付けをし、重み付けしたそれぞれの前記判定結果の加算結果に基づいて、総合的に、周波数帯の利用可否を判定することを特徴とする無線通信方法。
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