JP2009200582A - 無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】アドホックコグニティブ無線通信において、通信に用いるチャネルを適切に決定する。
【解決手段】送信ノードは接続確立時に自ノードが利用可能な全てのチャネルを利用して接続要求を送信し、受信ノードは自ノードが利用可能な全てのチャネルを利用して接続要求に対する応答を送信する。送信ノードは、接続要求に対する応答が得られたチャネルを使って、データの通信を行う。また、通信中に各チャネルが過去においてどれだけ利用可能であったかを示す安定度指数をチャネル毎に算出する。そして、データ送信時には、安定度指数が高いチャネルから優先的に利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に、複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して利用する無線通信技術に関する。

近年、コグニティブ無線（Cognitive Radio）と呼ばれる技術が提案され、研究・開発
が進められている。コグニティブ無線は、無線端末に周辺の電波環境を認識・認知する機能を持たせ、電波環境に応じて無線通信に利用する周波数や方式などを無線端末が自ら選択して、周波数の利用効率を高めるものである。利用者が自ら意識することなく、状況に適した周波数や無線方式が選択され、より高速のデータ通信や安定した通信サービスを受けることができると期待されている。

なお、コグニティブ無線の具体的な態様については、利用する周波数帯を変えるもの、無線通信方式を変えるものなど種々の態様があり得るが、本明細書中では利用する周波数を周囲の電波環境に応じて切り替える方式のコグニティブ無線について取り扱う。つまり、ある時刻において使用されていない周波数チャネルを検出して、その周波数チャネルを利用して通信するコグニティブ無線について取り扱う。

このようなコグニティブ無線では、通信を開始する際に、送信ノードは利用する周波数チャネルやその他の通信パラメータを通信相手ノードに対して伝える必要がある。また、接続確立後も周囲の電波環境の変化に伴って、利用可能な周波数チャネルが刻一刻と変化する。したがって、通信に利用する周波数チャネルを常に切り替えられるようにする必要がある。

そこで従来のコグニティブ無線では、周波数帯が既知の共通の制御チャネルを使用することが想定されている。この制御チャネルを利用することで、接続確立時に使用する周波数チャネルやその他必要な通信パラメータを通信相手との間で交換することができる。

また、ＩＥＥＥ８０２．２２のようなベースステーション（ＢＳ）が存在するシステムでは、各端末の周波数利用状況検出結果を基にＢＳが周波数チャネルを各端末に割り当てる。ＢＳのような制御部が周波数チャネルの割当を行うので、接続確立時に送受信ノード間で利用する周波数チャネル等を交換する必要が無くなる。また、通信中に電波状況が変化して利用する周波数チャネルを切り替える場合も、ＢＳから指示が送られるので切り替えが容易である。
特開２００７−３００４１９号公報

しかしながら、アドホック無線通信のようなインフラ（アクセスポイント等）を使用しない無線通信システムでは、このような共通の制御チャネルや中央集権的な制御部を利用できない。したがって、接続確立時の利用周波数帯の通知や、通信中の利用周波数帯の切り替え等が困難となる。

本発明は、このような問題点を考慮してなされてものであって、その目的とするところは、インフラや共通制御チャネルが存在しないコグニティブ無線通信においても、接続確立時に使用可能な周波数チャネルを送受信間で交換して通信を開始することにある。

また本発明の別の目的は、安定性の高い使用可能な周波数チャネルを識別して利用することで、通信の安定性及び継続性を高めることにある。

上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって無線通信を行う。

本発明に係る無線通信方法は、複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して利用する無線通信方法である。本無線通信方法では、送信ノードが、自ノード利用可能な周波数チャネルを検出する工程と、検出された利用可能な周波数チャネルの内少なくとも１つの周波数チャネルを利用して接続要求を送信する工程と、を実行する。

送信ノードは、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して接続要求を送信しても良い。この場合、受信ノードは、接続要求を受信した周波数チャネルが送信ノードと受信ノードで共通して利用可能な周波数チャネルであると判断することができる。

また、送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルの内のいずれかの周波数チャネルを利用して接続要求を送信しても良い。この場合、接続要求に自ノードが利用可能な周波数チャネルに関する情報を明示的に格納することが好ましい。受信ノードでは、この情報を取得することで、送信ノードが利用可能な周波数チャネルを把握することができる。

受信ノードは、送信ノードからの接続要求を受信する工程と、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する工程と、検出した利用可能な周波数チャネルの内、少なくとも送信ノードと受信ノードの両方が利用可能な周波数チャネルを利用して接続要求に対する応答を送信する工程と、を実行する。

受信ノードは、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して接続要求に対する応答を送信しても良い。この場合、送信ノードは、接続要求に対する応答を受信した周波数チャネルが、送信ノードと受信ノードで共通して利用可能な周波数チャネルであると判断することができる。

また、受信ノードは、送信ノードが利用可能な周波数チャネルと、自ノードが利用可能な周波数チャネルの共通部分（両ノードが利用可能な周波数チャネル）の全てを利用して、接続要求に対する応答を送信しても良い。このような方法によっても、送信ノードは、送受信ノードの双方で共通して利用可能な周波数チャネルを認識することができる。

また、受信ノードは、送信ノードと受信ノードが共通して利用可能な周波数チャネルの内の一部の周波数チャネルを利用して送信要求に対する応答を送信しても良い。この場合、送信要求に対する応答に、自ノードが利用可能な周波数チャネルに関する情報を明示的に格納することが好ましい。このような方法によっても、送信ノードは、送受信ノードの双方で共通して利用可能な周波数チャネルを認識することができる。

また、本発明に係る無線通信方法では、接続確立後の通信中に、送信ノード及び受信ノードが、自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出する工程と、検出結果を相手ノードに通知する工程と、各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、当該周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する工程と、前記安定度指数に基づいて、利用する周波数チャネルを切り替えて通信する工程と、を実行することが好適である。

このように、各周波数チャネルの安定度指数を算出することで、安定性の高い使用可能なチャネルを識別することができる。このような安定性の高い周波数チャネルに切り替えて通信することで、使用可能な周波数帯が高い頻度で変化するような場合であっても、通信の安定性と継続性を維持することができる。

なお、周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において送信ノード及び受信ノードの双方で利用可能な期間が長いほど、高い値として算出されることが好適である。

また、周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において利用可能であった期間を、最近の利用状況ほど大きな重み付けをした加重平均によって算出されることも好適である。

このように安定度指数を算出することにより、安定度指数に基づいて、安定性の高い周波数チャネルを識別することができる。

また、通信中における、周波数チャネルについての検出結果は、送信データと共に通信相手に送ることが好適である。

検出結果を個別に送信するのではなく、送信データと共に送信することで通信オーバヘッドを削減することができる。

なお、本発明は、上記方法の少なくとも一部を有する無線通信方法として捉えることができる。また、本発明は、上記方法の少なくとも一部を含む無線通信方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

たとえば、本発明の一態様としての無線通信方法は、複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して、利用する周波数チャネルを切り替えつつ通信を行う無線通信方法であって、送信ノード及び受信ノードが、接続確立後の通信中において、自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出する工程と、検出結果を相手ノードに通知する工程と、各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、当該周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する工程と、前記安定度指数に基づいて、利用する周波数チャネルを切り替えて通信する工程と、を実行することを特徴とする。

また、本発明の一態様としての無線通信システムは、複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して利用する無線通信システムであって、送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する検出手段と、検出された周波数チャネルの内少なくとも１つの周波数チャネルを利用して接続要求を送信する接続要求手段と、を有し、受信ノードは、前記接続要求を受信する接続要求受信手段と、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する検出手段と、検出した利用可能な周波数チャネルの内、少なくとも送信ノードと受信ノードの両方で利用可能な周波数チャネルを利用して前記接続要求に応答する接続要求応答手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様としての無線通信システムは、複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して、利用する周波数チャネルを切り替えつつ通信を行う無線通信システムであって、送信ノード及び受信ノードのいずれもが、接続確立後の通信中において、前記検出手段を用いて自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出し、検出結果を相手ノードに通知する利用可能状況通知手段と、各周波数チャネルについ
て、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、収な数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する安定度指数算出手段と、前記安定度指数に基づいて、通信に利用する周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、インフラや共通チャネルが存在しないコグニティブ無線通信においても、接続確立時に使用可能な周波数チャネル状況を通知して通信を開始することが可能となる。

また、安定性の高い使用可能な周波数チャネルを識別して利用することで、通信の安定性及び継続性を高めることが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

本実施形態にかかるコグニティブ無線通信システムは、複数の無線通信装置から構成される。これらの装置間での通信は周囲の電波状況を検出して利用する周波数チャネルを動的に切り替えつつ行われる。本無線通信システムは、無線通信装置がアクセスポイント等のインフラの介在無しに相互に接続するアドホックネットワークである。したがって、通信に利用する周波数チャネルを割り当てる制御装置は存在しない。

図１は、本実施形態にかかるコグニティブ無線通信システムを構成する、無線通信装置の機能構成を示す概略図である。無線通信装置１は、アンテナ２、高周波部３、ＡＤ変換部４、及びデジタル信号処理部５を備える。高周波部３は、無線信号を受信してデジタル信号処理が行いやすい周波数帯に変換したり、送信信号を実際に送信する周波数に変換する。ＡＤ変換部４は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換し、送信するデジタル信号をアナログ信号に変換する。なお、無線通信装置１は、アンテナ２から受信した広帯域の信号（例えば、９００ＭＨｚ〜５ＧＨｚ）を、一括してＡＤ変換して、チャネル選択などを含めて復調処理等はデジタル信号処理部５で実現する。

デジタル信号処理部５は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ダイナミック・リコンフィギュラブルプロセッサなどによっ
て構成することができる。デジタル信号処理部５は、その機能部として、通信制御部５１、電波状況検出部５２、安定度指数算出部５３及び安定度指数テーブル５４を含む。デジタル信号処理部５は、その他にも変復調等のための機能部を要するが、これらは公知であるため詳しい説明は省略する。

通信制御部５１は、接続確立処理や、データの送受信処理、チャネルの使用状況を通信相手に通知する処理、利用するチャネルを選択する処理などを行う。電波状況検出部５２は、自ノード周囲における電波状況を検出し、各周波数チャネルが利用されているか（言い換えると、自ノードが利用可能であるか）を判断する。具体的には、無線信号の受信レベルが所定の強度以上であれば、すでに使用中である（利用不可能）と判断する。安定度指数算出部５３は、各周波数チャネルが、どの程度継続して利用可能であるかを示す安定度指数を算出する。算出結果は、安定度指数テーブル５４に格納される。

以下、通信確立時の使用チャネル及び通信パラメータの交渉処理について説明し、その後に通信中における使用チャネル選択処理について説明する。

＜接続確立時の処理＞
接続確立（コネクション確立）時の処理について、図２を参照して説明する。図２は、
接続確立時の処理の流れを示すフローチャートである。接続を開始しようとするノード（送信ノード）は、まず、自ノードが利用可能な周波数チャネルを、電波状況検出部５２によって検出する（Ｓ１０）。そして、送信ノードが利用可能な周波数チャネルを、通信相手（受信ノード）に通知しつつ接続要求を送信する（Ｓ１２）。利用可能な周波数チャネルの通知方法は、種々の方法が採用可能であるため後で詳しく説明する。

接続要求を受信した受信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルを、電波状況検出部５２によって検出する（Ｓ１４）。そして、少なくとも自ノード（受信ノード）と送信ノードの両方が利用可能な周波数チャネルを、送信ノードに通知しつつ接続要求に対する応答を送信する（Ｓ１６）。

受信ノードから接続応答を受信した送信ノードは、互いが利用可能な周波数チャネルを利用して、無線通信を開始する（Ｓ１８）。なお、通信時には周波数チャネルの安定度を算出する処理を行うので、通信開始と同時に後述する安定度算出処理を開始する。

次に、利用可能な周波数チャネルを相手ノードに通知する処理の詳細について、図３〜図６を参照して説明する。なお、以下では、送信ノードはｆ１〜ｆ８の周波数チャネルの内、ｆ１〜ｆ４の４つのチャネルが利用可能であり、受信ノードはｆ１，ｆ２，ｆ５，ｆ６の４つのチャネルが利用可能な状況を例に説明する。

１．第１の方法について図３を参照して説明する。送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルの全て（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）を使って、接続要求（ＲＥＱ）を送信する（図３（ａ））。ここでは、接続要求メッセージの中に、利用可能チャネルのリスト等の情報は格納していない。そのような情報を格納しなくても、受信ノードは接続要求の受信によって、その周波数チャネルが送信ノードにとって利用可能であるということが分かる。このように、明示的（explicit）に利用可能チャネルを通知するのではなく、そのチャネルを使ってメッセージを送信することで自ノードがそのチャネルを利用可能であることを通知する方法を、本明細書中では、暗黙的（implicit）な通知方法と呼ぶ。

受信ノードは、チャネルｆ１，ｆ２から接続要求を受信する。これによって、受信ノードは、送受信ノードの両方で利用可能なチャネルはこれらの２チャネルであることが分かる。この接続要求に対して、受信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルの全て（ｆ１，ｆ２，ｆ５，ｆ６）を使って、接続要求に対する応答（ＡＣＫ）を送信する（図３（ｂ））。すなわち、受信ノードも利用可能なチャネルを暗黙的に送信している。なお、送信ノードが利用可能なｆ１，ｆ２だけでなく、ｆ５，ｆ６でも応答を返すのは、判断のためのオーバヘッドを少なくするためと、応答時には送信ノードがそのチャネルを利用可能になっている場合も考慮するためである。

送信ノードは、チャネルｆ１，ｆ２から接続要求に対する応答を受信したことから、これらのチャネルが送信ノードと受信ノードの両方で利用可能であることが分かる。したがって、送信ノードは両方のノードで利用可能なチャネルｆ１，ｆ２を利用して通信を開始する。

２．第２の方法について図４を参照して説明する。送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルの一部を使って、接続要求を送信する。この際、接続要求メッセージの中に、自ノードが利用可能なチャネルのリストを明示的に格納して送信する（図４（ａ））。したがって、この接続要求を受信した受信ノードは、送信ノードが利用可能なチャネルを判断することができる。受信ノード側の処理（図４（ｂ））は、上記第１の方法の場合と同様である。

なお、図４では、送信ノードは１つの周波数チャネルのみを利用して接続要求を送信しているが、２以上の周波数チャネルを用いても良い。１チャネルのみで接続要求を送信した場合、この接続要求が相手ノードに到達しなければ接続が確立されないので、２チャネル以上を用いることが好ましい。この方法は、送信ノードが多数のチャネルを利用可能な場合に、通信オーバヘッドを削減できるので好適に採用できる。

もっとも、送信ノードが利用可能な周波数チャネルの全てを利用して、かつ、利用可能なチャネルのリストを明示的に格納して送信する方法を採用しても良い。この方法は、オーバヘッドが大きくなるものの、通信の確実性が増すという利点がある。

また、接続要求を送信する周波数チャネル（ここではｆ１）が利用可能であることは、受信ノードがこのチャネルで接続要求を受信することで暗黙的に分かる。したがって、接続要求に格納する利用可能な周波数チャネルとして、当該接続要求メッセージを送信するチャネル以外の利用可能な周波数チャネルを格納しても良い。これによって、通信オーバヘッドを削減することができる。

３．第３の方法について図５を参照して説明する。送信ノードは、上記第１の方法の場合と同様に、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを使って接続要求を送信する。これを受信した受信ノードは、送信ノードと受信ノードの両方が利用可能な周波数チャネル（ｆ１，ｆ２）を使って、接続要求に対する応答を送信する（図５（ｂ））。すなわち、受信ノードは、接続要求を受信したチャネルを使って、接続要求に対する応答を送信する。この方法によれば、不要な電波の発信を抑えて、接続確立が行える。

４．第４の方法について図６を参照して説明する。送信ノードは、上記第１の方法の場合と同様に、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを使って接続要求を送信する。これを受信した受信ノードは、送信ノードと受信ノードの両方が利用可能な周波数チャネルの内の一部のチャネル（図６ではｆ１）を使って、接続要求に対する応答を送信する。なお本方法では、この応答メッセージの中に、受信ノードが利用可能なチャネル（ｆ１，ｆ２，ｆ５，ｆ６）を格納して送信する。

これは、上記第２の方法の送信ノードが行う方法を、受信ノードで採用したものといえる。したがって、上記第２の方法と同様の効果が得られる。上記第２の方法の場合と同様に、２以上の周波数チャネルを使って応答を送信しても良い。なお、上記第２の方法との違いは、受信ノードが送信ノードの利用可能周波数チャネルを把握できているので、１つの周波数チャネルしか用いなくても応答が送信ノードまで到達する可能性が高いことである。

なお、以上で説明した方法は例示であって、上記の方法の組み合わせや変形などを採用しても良いことは、当業者であれば容易に理解できる。

＜通信中の処理＞
≪安定度指数算出≫
次に、通信中の処理について説明する。ある周波数チャネルを使って接続が確立した後に、そのチャネルが継続的に利用できるとは限らない。したがって、コグニティブ無線通信システムでは、通信中も利用可能な周波数チャネルを検出して、利用する周波数チャネルを切り替えながら通信を行う必要がある。チャネル選択の際に、長期間にわたって利用可能なチャネルが分かれば、安定した通信を継続して行うことができる。本実施形態にかかるコグニティブ無線通信システムでは、以下の処理によって、長期間にわたって利用可能である確率の高い周波数チャネルの推定を行う。

まず、接続確立時に、安定度指数テーブル５４に格納されている各周波数チャネルの安定度指数をリセットする。そして、図７に示す、チャネル状況を更新するルーチンを定期的に行って、各周波数チャネルの安定度指数を更新していく。なお、図７に示すチャネル状況更新ルーチンは、送受信ノードの両方で行うことをここでは想定しているが、いずれか一方のノードのみで行われても構わない。

チャネル状況更新ルーチンは、通信中に定期的に繰り返し実行される。例えば、１００ミリ秒に１回実行される。まず、電波状況検出部５２が、自ノードにおける各周波数チャネルの使用状況（空き状況）を検出する（Ｓ２０）。この処理は、チャネル状況更新ルーチンの１回の実行において、１回のみ実行されるものであっても良いが、複数回実行されても構わない。例えば、１０ミリ秒おきに各チャネルの使用状況を検出しても良い。この場合、例えば、１０ミリ秒おきの１０回の検出において、７回の検出結果が利用可能（空き）で３回が利用不可能（使用中）の場合は、１００ミリ秒のうち７０ミリ秒の間利用可能であった（あるいは期間の７０％で利用可能）と判断する。

フローチャートには示していないが、ステップＳ２０の使用状況の検出結果は、後述するように通信相手ノードに通知される。

次に、相手ノードについての、各周波数チャネルの使用状況（空き状況）を取得する（Ｓ２２）。これは、相手ノードから送信される通知を受信することで、取得することができる。

そして、安定度指数算出部５３が、自ノード及び相手ノードの周囲における周波数チャネルの使用状況に基づいて、各チャネルの安定度指数を算出し、安定度指数テーブル５４に格納する（Ｓ２４）。安定度指数は、過去においてそのチャネルがどの程度の期間利用可能であったかを示すものである。したがって、この安定度指数を参照することで、今後も継続して利用可能な周波数チャネルを推定することが可能となる。

安定度指数の具体的な算出方法としては種々の方法が採用できる。以下に、具体的な例をいくつか挙げて説明する。

第１の方法は、過去における利用可能期間の合計（あるいは平均）を求める方法である。すなわち、タイムステップｔ（ｔは整数）におけるチャネルｉの安定度指数Ｓｉ（ｔ）は、以下の式で算出することができる。

タイムステップは、チャネル状況更新ルーチンが１回行われる期間であり、上記の例では１００ミリ秒である。

また、Ｔｉ（ｔ）はタイムステップｔにおけるチャネルｉの使用状況である。すなわち、Ｔｉ（ｔ）は図７のフローチャートのステップＳ２０の測定結果である。１回の測定期間中常にそのチャネルが利用可能であればＴｉ（ｔ）＝１とし、常に利用不可能であればＴｉ（ｔ）＝０である。また、上述した例のように１回の測定期間中に１０回検出を行って７回が利用可能であれば、Ｔｉ（ｔ）＝０．７となる。

また、ｗｋは重み付け係数であり、自ノードと通信相手ノードの両方で利用可能な時に大きな重みを与える。そのチャネルが、自ノードと通信相手のノードの両方で利用可能なときの重みをｗ１とし、自ノードのみで利用可能なときの重みをｗ２とし、通信相手ノードのみが利用可能な時をｗ３とする。このとき、ｗ１≧ｗ２＞ｗ３（＞０）とする。こうすることで、送受信ノードの両方にとって利用可能なチャネルの安定度指数が高く算出されることになる。

この算出方法によれば、過去において送信ノードと受信ノードの両方で利用可能な期間が長いほど、安定度指数は大きく算出される。このような条件を満たすチャネルは将来にわたっても、利用可能である可能性が高い。したがって、この算出方法によれば、安定度指数の高いチャネルほど、将来も利用可能であることが高いと推定できる。

なお、上記の方法では安定度指数が時間の経過と共に増大し続けるので、実装上取り扱いが難しい。そこで、直近の所定期間を算出対象期間とし、この期間における利用可能期間の合計（あるいは平均）として安定度指数を求めてもよい。すなわち、安定度指数Ｓｉ（ｔ）は以下の式によって求めることができる。

ここで、ｎは算出対象期間に含まれるタイムステップ数である。例えば、１タイムステップが１００ミリ秒で、算出対象期間が１０分の場合、ｎ＝６０００となる。

第２の方法は、直近の利用状況が大きく反映されるように重み付けした算出方法である。具体的には、次の式によって安定度指数を算出する。

ここで、αは０＜α＜１を満たす係数であり、αが大きいほど直近の利用状況が安定度指数に大きく反映される。ｗｋは上記と同様である。

この算出方法によれば、最近の利用状況ほど大きく重み付けした加重平均として安定度指数が算出される。この方法では、最近の利用状況を重視しつつも過去の利用状況も考慮して安定度指数が算出されるため、将来の利用状況を推定するためのより適切な指数となりうる。また、この方法によれば、Ｓｉ（ｔ）の値が増大し続けることがないので、上記数式２のような処理を行う必要がない点も利点の１つとして挙げられる。

なお、上記の安定度指数を求める算出方法は、例示であってこれらに限定されるものではない。安定度指数は、過去の期間においてどれだけそのチャネルが利用可能であったかを反映する値であればどのような算出方法をしても良い。また、上記の係数ｗｋは、両ノードで利用可能であった場合に安定度指数を大きくするためのものであるので、ｗｋをＴｉ（ｊ）に乗算する必要はなく、加算しても構わない。例えば、数式３を次のように変形しても用いても構わない。

また、上記で例示した利用状況の算出間隔などの具体的な数字は例示である。データ通信が、短期間に連続的に行われる場合には利用状況の検出間隔や安定度指数の算出間隔を短くすることが好ましい。逆に、データ通信が長期間にわたって間欠的に行われる場合には、これらの間隔を大きくして構わない。

≪データ送信処理≫
最後にデータ送信時の処理について図８を参照して説明する。通信制御部５１が送信すべきデータを上位層より取得する（Ｓ３０）。そして、通信制御部５１は、安定度指数テーブル５４を参照して、安定度指数が閾値以上の周波数チャネルを通信に利用する周波数チャネルとして決定する（Ｓ３２）。ここで、安定な周波数チャネルが複数ある場合には、これらの周波数チャネルを同時に使用して通信を行う（Ｓ３４）。なお、同時に利用する周波数チャネルの数には上限を設けておいても良いし、いくつの周波数チャネルを同時に使っても良い。複数の周波数チャネルを同時に使用する場合、各チャネルで異なるデータを送信すれば通信速度の向上が望め、各チャネルで同じデータを送信すれば通信の信頼度が向上する。

なお、ステップＳ３４でデータを送信する際に、自ノードの利用可能チャネルを付加して送信する。これによって、通信相手ノードに自ノードの利用可能チャネルが通知され、上記の安定度指数算出処理が行える。

本実施形態にかかる無線通信装置の機能構成を示す図である。 接続確立時の処理の流れを説明するシーケンス図である。 接続確立時の利用可能チャネルを送受信ノード間で通知する処理の例を説明する図である。 接続確立時の利用可能チャネルを送受信ノード間で通知する処理の例を説明する図である。 接続確立時の利用可能チャネルを送受信ノード間で通知する処理の例を説明する図である。 接続確立時の利用可能チャネルを送受信ノード間で通知する処理の例を説明する図である。 通信時にチャネルの安定度指数を更新する処理を示すフローチャートである。 データ通信時の処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 無線通信装置
５ デジタル信号処理部
５１ 通信制御部
５２ 電波状況検出部
５３ 安定度指数算出部
５４ 安定度指数テーブル

Claims (28)

1. 複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して利用する無線通信方法であって、
   送信ノードが、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する工程と、検出された利用可能な周波数チャネルの内少なくとも１つの周波数チャネルを利用して接続要求を送信する工程と、を実行し、
   受信ノードが、前記接続要求を受信する工程と、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する工程と、検出した利用可能な周波数チャネルの内、少なくとも送信ノードと受信ノードの両方で利用可能な周波数チャネルを利用して前記接続要求に対する応答を送信する工程と、を実行する
   ことによって接続を確立することを特徴とする無線通信方法。
2. 前記送信ノードは、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
3. 前記送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルの内のいずれかの周波数チャネルを利用して前記接続要求を送信し、該接続要求に自ノードが利用可能な周波数チャネルについての情報を格納することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
4. 前記受信ノードは、自ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求に対する応答を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信方法。
5. 前記受信ノードは、自ノード及び送信ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求に対する応答を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信方法。
6. 前記受信ノードは、自ノード及び送信ノードが利用可能な周波数チャネルの内のいずれかの周波数チャネルを利用して前記接続要求に対する応答を送信し、該応答に自ノードが利用可能な周波数チャネルについての情報を格納することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信方法。
7. 前記送信ノード及び受信ノードは、接続確立後の通信中において、
   自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出する工程と、
   検出結果を相手ノードに通知する工程と、
   各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、当該周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する工程と、
   前記安定度指数に基づいて、利用する周波数チャネルを切り替えて通信する工程と、
   を実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無線通信方法。
8. 周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において送信ノード及び受信ノードの双方で利用可能な期間が長いほど、高い値として算出される
   ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信方法。
9. 周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において利用可能であった期間を、最近の利用状況ほど大きな重み付けをした加重平均によって算出される
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の無線通信方法。
10. 通信中における、周波数チャネルの利用状況についての検出結果は、送信データと共に
    通信相手に送られる
    ことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の無線通信方法。
11. 複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して、利用する周波数チャネルを切り替えつつ通信を行う無線通信方法であって、
    送信ノード及び受信ノードが、接続確立後の通信中において、
    自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出する工程と、
    検出結果を相手ノードに通知する工程と、
    各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、当該周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する工程と、
    前記安定度指数に基づいて、利用する周波数チャネルを切り替えて通信する工程と、
    を実行することを特徴とする無線通信方法。
12. 周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において送信ノード及び受信ノードの双方で利用可能な期間が長いほど、高い値として算出される
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
13. 周波数チャネルの安定度指数は、当該周波数チャネルが過去において利用可能であった期間を、最近の利用状況ほど大きな重み付けをした加重平均によって算出される
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の無線通信方法。
14. 通信中における、周波数チャネルの利用状況についての検出結果は、送信データと共に通信相手に送られる
    ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の無線通信方法。
15. 複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して利用する無線通信システムであって、
    送信ノードは、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する検出手段と、検出された周波数チャネルの内少なくとも１つの周波数チャネルを利用して接続要求を送信する接続要求手段と、を有し、
    受信ノードは、前記接続要求を受信する接続要求受信手段と、自ノードが利用可能な周波数チャネルを検出する検出手段と、検出した利用可能な周波数チャネルの内、少なくとも送信ノードと受信ノードの両方で利用可能な周波数チャネルを利用して前記接続要求に応答する接続要求応答手段と、を有する
    ことを特徴とする無線通信システム。
16. 送信ノードの前記接続要求手段は、送信ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求を送信することを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
17. 送信ノードの前記接続要求手段は、送信ノードが利用可能な周波数チャネルの内のいずれかの周波数チャネルを利用して前記接続要求を送信し、該接続要求に送信ノードが利用可能な周波数チャネルについての情報を格納することを特徴とする請求項１５に記載の無線通信システム。
18. 受信ノードの前記接続要求応答手段は、受信ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求に応答することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の無線通信システム。
19. 受信ノードの前記接続要求応答手段は、受信ノード及び送信ノードが利用可能な全ての周波数チャネルを利用して前記接続要求に応答することを特徴とする請求項１５〜１７の
    いずれかに記載の無線通信システム。
20. 受信ノードの前記接続要求応答手段は、受信ノード及び送信ノードが利用可能な周波数チャネルの内のいずれかの周波数チャネルを利用して前記接続要求に応答し、該応答に受信ノードが利用可能な周波数チャネルについての情報を格納することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の無線通信システム。
21. 送信ノード及び受信ノードのいずれもが、
    接続確立後の通信中において、前記検出手段を用いて自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出し、
    検出結果を相手ノードに通知する利用可能状況通知手段と、
    各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する安定度指数算出手段と、
    前記安定度指数に基づいて、通信に利用する周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、
    を有することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の無線通信システム。
22. 前記安定度指数算出手段は、周波数チャネルが過去において送信ノード及び受信ノードの双方で利用可能な期間が長いほど、高い値として安定度指数を算出することを特徴とする請求項２１に記載の無線通信システム。
23. 前記安定度指数算出手段は、周波数チャネルが過去において利用可能であった期間を、最近の利用状況ほど大きな重み付けをした加重平均によって安定度指数を算出することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の無線通信システム。
24. 前記利用可能状況通知手段は、周波数チャネルの利用状況についての検出結果を、送信データと共に通信相手に送信することを特徴とする請求項２１〜２３のいずれかに記載の無線通信システム。
25. 複数の周波数チャネルの内から利用可能な周波数チャネルを検出して、利用する周波数チャネルを切り替えつつ通信を行う無線通信システムであって、
    送信ノード及び受信ノードのいずれもが、
    接続確立後の通信中において、前記検出手段を用いて自ノードが利用可能な周波数チャネルを定期的に検出し、
    検出結果を相手ノードに通知する利用可能状況通知手段と、
    各周波数チャネルについて、送受信ノードの利用可能状況の履歴に基づいて、周波数チャネルの安定度を示す安定度指数を算出する安定度指数算出手段と、
    前記安定度指数に基づいて、通信に利用する周波数チャネルを選択する周波数チャネル選択手段と、
    を有することを特徴とする無線通信システム。
26. 前記安定度指数算出手段は、周波数チャネルが過去において送信ノード及び受信ノードの双方で利用可能な期間が長いほど、高い値として安定度指数を算出することを特徴とする請求項２５に記載の無線通信システム。
27. 前記安定度指数算出手段は、周波数チャネルが過去において利用可能であった期間を、最近の利用状況ほど大きな重み付けをした加重平均によって安定度指数を算出することを特徴とする請求項２５又は２６に記載の無線通信システム。
28. 前記利用可能状況通知手段は、周波数チャネルの利用状況についての検出結果を、送信
    データと共に通信相手に送信することを特徴とする請求項２５〜２７のいずれかに記載の無線通信システム。

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