JP2009303066A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信装置数の増大に伴う電波干渉によってスループットが低下することなく、効率的に通信を行うことができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】通信範囲内に配置されている通信装置の利用可能周波数を確認する手段を設け、確認した利用可能周波数に応じて通信に使用する周波数帯域を決定する。また、通信装置間の空間分離度、通信装置の周波数チャネル情報の信頼度、他の通信装置の通信範囲との干渉量の情報に応じて通信に使用する周波数帯域を決定する。
【選択図】図１
【解決手段】通信範囲内に配置されている通信装置の利用可能周波数を確認する手段を設け、確認した利用可能周波数に応じて通信に使用する周波数帯域を決定する。また、通信装置間の空間分離度、通信装置の周波数チャネル情報の信頼度、他の通信装置の通信範囲との干渉量の情報に応じて通信に使用する周波数帯域を決定する。
【選択図】図１
Description
本発明は、複数の周波数チャネルを用いて通信を行う無線通信システムに関する。
従来の無線通信システムでは、電波干渉の問題により同一周波数における複数信号の同時通信は困難であり、また、同一周波数で無線伝送速度を高速化するには限界があった。
そこで、実効転送量（以下、スループットという）を増大させる方法として、送受信を行う周波数を高くする方法や、送受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数で複数の信号を同時に通信する空間多重化技術（例えば、ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output、またはＳＤＭ：Space Division Multiplexing）、マルチユーザ検出を用いて周波数の資源を多重化する方法が考案されている（非特許文献１および、非特許文献２）。
大鐘武雄（北海道大学），"ＭＩＭＯシステムの基礎と要素技術"，東京工業大学 アンテナ・伝搬における設計・解析手法ワークショップ（第２９回／３０回） ，第２９回：２００４年１１月２９日，第３０回：２００４年１２月１７日 Quentin H.Spencer，A.Lee Swindlehurst，and Martin Haardt，"Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels"，IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING，VOL. 52，NO. 2，FEBRUARY 2004
そこで、実効転送量（以下、スループットという）を増大させる方法として、送受信を行う周波数を高くする方法や、送受信局に複数のアンテナを装備し、同一周波数で複数の信号を同時に通信する空間多重化技術（例えば、ＭＩＭＯ：Multiple Input Multiple Output、またはＳＤＭ：Space Division Multiplexing）、マルチユーザ検出を用いて周波数の資源を多重化する方法が考案されている（非特許文献１および、非特許文献２）。
大鐘武雄（北海道大学），"ＭＩＭＯシステムの基礎と要素技術"，東京工業大学 アンテナ・伝搬における設計・解析手法ワークショップ（第２９回／３０回） ，第２９回：２００４年１１月２９日，第３０回：２００４年１２月１７日 Quentin H.Spencer，A.Lee Swindlehurst，and Martin Haardt，"Zero-Forcing Methods for Downlink Spatial Multiplexing in Multiuser MIMO Channels"，IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING，VOL. 52，NO. 2，FEBRUARY 2004
しかしながら、送受信周波数を上げる方法では、周波数を高くすることによって通信速度を向上しているが、高い周波数を用いたことで通信可能距離が短くなり、低い周波数を用いたシステムに比べて通信できる範囲が限定されてしまうという問題がある。
また、周波数の資源を多重化する方法は、複数の無線装置（無線アンテナ）との同時通信によって通信速度を向上しているが、対応する通信装置が増加することによって通信装置間での電波干渉が生じ、この電波干渉によってビットエラーが増加することにより、アンテナの増加数に対して効率的にスループットが上がらないという問題がある。
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、低周波数帯域を使用する通信装置と、高周波数帯域を使用する通信装置が同一の通信範囲内に配置されている通信システムにおいて、通信装置数が増大した場合でも電波干渉によってスループットが低下することなく、効率的に通信を行うことができる無線通信システムを提供することを目的としている。
上記の課題を解決するため、本発明の無線通信システムは、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、前記通信周波数確認手段の確認結果に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、を備え、前記通信周波数確認手段の確認結果、相手通信装置が複数の周波数帯で通信可能な場合は、高周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信システムは、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、同一の周波数帯で通信可能な前記相手通信装置同士の空間分離度を判定する空間分離度判定手段と、前記通信周波数確認手段の確認結果と前記空間分離度判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、を備え、前記空間分離度判定手段の判定の結果、前記空間分離度が予め定められた閾値より大きい場合は、両方の相手通信装置と同一の周波数帯を使用して通信を行い、前記空間分離度が予め定められた閾値より小さい場合は、相手通信装置間で異なる周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信システムは、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、前記相手通信装置毎に周波数チャネル情報の信頼度を判定する信頼度判定手段と、前記通信周波数確認手段の確認結果と前記信頼度判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、を備え、前記通信周波数確認手段の確認と前記信頼度判定手段の判定の結果、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信システムは、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、前記相手通信装置毎に干渉量を判定する干渉量判定手段と、前記通信周波数確認手段の確認結果と前記干渉量判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、を備え、前記通信周波数確認手段の確認と前記干渉量判定手段の判定の結果、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信システムは、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、前記通信装置は、該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、前記相手通信装置が通信可能で該通信装置の通信範囲外にある通信装置の位置情報を共有するための位置情報記憶手段と、前記通信周波数確認手段の確認結果と前記位置情報記憶手段により共有している通信装置の位置情報に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、を備え、前記共有している通信装置の位置情報を基に該通信装置の通信範囲内に存在する前記相手通信装置を選択し、選択された前記相手通信装置を介して該通信装置の通信範囲外にある通信装置と通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信方法は、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、前記通信周波数確認手順の確認結果に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、を含み、前記通信周波数確認手順の確認結果、相手通信装置が複数の周波数帯で通信可能な場合は、高周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信方法は、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、同一の周波数帯で通信可能な前記相手通信装置同士の空間分離度を判定する空間分離度判定手順と、前記通信周波数確認手順の確認結果と前記空間分離度判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、を含み、前記空間分離度判定手順の判定の結果、前記空間分離度が予め定められた閾値より大きい場合は、両方の相手通信装置と同一の周波数帯を使用して通信を行い、前記空間分離度が予め定められた閾値より小さい場合は、相手通信装置間で異なる周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信方法は、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、前記相手通信装置毎に周波数チャネル情報の信頼度を判定する信頼度判定手順と、前記通信周波数確認手順の確認結果と前記信頼度判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、を含み、前記通信周波数確認手順の確認と前記信頼度判定手順の判定の結果、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信方法は、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、前記相手通信装置毎に干渉量を判定する干渉量判定手順と、前記通信周波数確認手順の確認結果と前記干渉量判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、を含み、前記通信周波数確認手順の確認と前記干渉量判定手順の判定の結果、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の無線通信方法は、１以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、前記相手通信装置が通信可能な自通信装置の通信範囲外にある通信装置の位置情報を共有するための位置情報記憶手順と、前記通信周波数確認手順の確認結果と前記位置情報記憶手順により共有している通信装置の位置情報に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、を含み、前記共有している通信装置の位置情報を基に自通信装置の通信範囲内に存在する前記相手通信装置を選択し、選択された前記相手通信装置を介して自通信装置の通信範囲外にある通信装置と通信を行う、ことを特徴とする。
本発明によれば、一の通信装置が通信を行う相手通信装置の通信可能周波数帯の特性、通信装置間の空間分離度、周波数チャネル情報の信頼度、相手通信装置の通信範囲との干渉量を考慮して通信を行う相手通信装置毎に使用する周波数帯域を適切に決定することにより、通信装置数の増大に伴う電波干渉の影響を受けずに効率的な通信を行うことができ、スループットが向上する無線通信システムを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による無線通信システムの構成を示した図である。
図１において、無線通信システムは、予め定められた特定の位置に設置され、複数の周波数帯を使用して通信を行うことができる複数周波数帯固定通信装置１０１−１〜１０１−２、複数の周波数帯を使用して通信することができ、通信装置の所有者によって移動する複数周波数帯通信装置１０２−１〜１０２−４、低周波数帯を使用して通信を行うことができ、通信装置の所有者によって移動する低周波数帯通信装置１０３−１〜１０３−２、高周波数帯を使用して通信を行うことができ、通信装置の所有者によって移動する高周波数帯通信装置１０４−１〜１０４−３から構成される。
また、図1においては、空間多重化技術等を用いてスループットを増大させることのできる低周波数帯域の通信範囲を低周波数帯通信範囲１０６−１、１０６−２で示し、前述の空間多重化技術等で使用する周波数より送受信を行う周波数を高くしてスループットを増大させることのできる高周波数帯域の通信範囲を高周波数帯通信範囲１０５−１〜１０５−６で示す。
なお、同一の通信範囲内の、各通信装置は互いに通信を行うことができるが、複数周波数帯固定通信装置１０１−１からの通信に注目して説明を行う。
例えば、複数周波数帯固定通信装置１０１−１は、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、１０２−３、および低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２と、低周波数帯通信範囲１０６−１内で通信が可能である。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１は、低周波数帯通信範囲１０６−１内に存在する通信装置と空間多重化技術、マルチユーザ検出、周波数分割多重技術、符号化多重技術等の多重化技術を用いることにより、同時に通信を行うことができる。
例えば、周波数分割多重技術として、１つの周波数帯域を複数の通信装置に分割して割り当てて伝送を行うＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing）があり、符号化多重技術として、複数の通信装置にそれぞれ符号を割り当てて伝送を行うＣＤＭ（Code Division Multiplexing）がある。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１は、低周波数帯通信範囲１０６−１内に存在する通信装置と空間多重化技術、マルチユーザ検出、周波数分割多重技術、符号化多重技術等の多重化技術を用いることにより、同時に通信を行うことができる。
例えば、周波数分割多重技術として、１つの周波数帯域を複数の通信装置に分割して割り当てて伝送を行うＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing）があり、符号化多重技術として、複数の通信装置にそれぞれ符号を割り当てて伝送を行うＣＤＭ（Code Division Multiplexing）がある。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−１は、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、および高周波数帯通信装置１０４−１と、高周波数帯通信範囲１０５−１、１０５−２、および１０５−３で高周波数帯通信が可能である。
なお、高周波数帯通信範囲１０５−１、１０５−２、１０５−３は、高い周波数を用いたことで通信可能距離は短く、低周波数帯の通信範囲に比べて通信できる範囲狭くなっているが、送受信範囲が狭く、また周波数帯も異なるため、低周波数帯を利用した通信との干渉が少ない。
なお、高周波数帯通信範囲１０５−１、１０５−２、１０５−３は、高い周波数を用いたことで通信可能距離は短く、低周波数帯の通信範囲に比べて通信できる範囲狭くなっているが、送受信範囲が狭く、また周波数帯も異なるため、低周波数帯を利用した通信との干渉が少ない。
本実施形態において、各通信装置は、周辺の通信装置が通信可能な周波数帯を確認する機能を有している。
例えば、該通信装置が利用可能な周波数帯で問い合わせ信号を送信し、応答があった通信装置をその周波数帯において通信可能な通信装置として認識する。各通信装置が、この方法による認識を行うことによってそれぞれ周辺の通信装置が通信可能な周波数帯を認識することができる。
例えば、該通信装置が利用可能な周波数帯で問い合わせ信号を送信し、応答があった通信装置をその周波数帯において通信可能な通信装置として認識する。各通信装置が、この方法による認識を行うことによってそれぞれ周辺の通信装置が通信可能な周波数帯を認識することができる。
＜第１実施形態＞
以下、第１の実施形態の通信装置について説明する。図２は、第１実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図２において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、低周波数帯通信部１、低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎ、高周波数帯通信部２、高周波数帯アンテナ２−１〜２−ｍ、通信切り替え部３、周波数帯域決定部４、送受信データ処理部５から構成される。また、周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１を備えている。
以下、第１の実施形態の通信装置について説明する。図２は、第１実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図２において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、低周波数帯通信部１、低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎ、高周波数帯通信部２、高周波数帯アンテナ２−１〜２−ｍ、通信切り替え部３、周波数帯域決定部４、送受信データ処理部５から構成される。また、周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１を備えている。
低周波数帯通信部１は、低周波数帯域を利用して空間多重化技術による通信処理を行い、相手通信装置と通信を行うブロックである。
低周波数帯通信部１は、通信切り替え部３から入力された送信データを低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信し、相手通信装置から低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信した受信データを通信切り替え部３に出力する。
また、周波数確認部４１から入力された問い合わせ信号を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信し、相手通信装置から低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信した問い合わせ信号に対する応答を周波数確認部４１に出力する。
また、相手通信装置からの問い合わせ信号を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信して周波数帯域決定部４に出力し、周波数帯域決定部４から入力された問い合わせ信号に対する応答を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信する。
低周波数帯通信部１は、通信切り替え部３から入力された送信データを低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信し、相手通信装置から低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信した受信データを通信切り替え部３に出力する。
また、周波数確認部４１から入力された問い合わせ信号を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信し、相手通信装置から低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信した問い合わせ信号に対する応答を周波数確認部４１に出力する。
また、相手通信装置からの問い合わせ信号を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して受信して周波数帯域決定部４に出力し、周波数帯域決定部４から入力された問い合わせ信号に対する応答を低周波数帯アンテナ１−１〜１−ｎを経由して相手通信装置に送信する。
高周波数帯通信部２は、高周波数帯域を利用して相手通信装置と通信を行うブロックである。
高周波数帯通信部２は、高周波数帯アンテナ２−１〜２−ｎが接続され、高周波数帯の周波数で通信する以外は、低周波数帯通信部１と同様の動作である。
高周波数帯通信部２は、高周波数帯アンテナ２−１〜２−ｎが接続され、高周波数帯の周波数で通信する以外は、低周波数帯通信部１と同様の動作である。
通信切り替え部３は、送受信データ処理部５が送受信する送受信データを低周波数帯通信部１、または高周波数帯通信部２との間で受け渡しを行うブロックである。
通信切り替え部３は、周波数帯域決定部４の周波数帯域の切り替え信号によって、低周波数帯域での送受信が指定されている場合は、低周波数帯通信部１と送受信データ処理部５との間で送受信データの受け渡しを行い、高周波数帯域での送受信が指定されている場合は、高周波数帯通信部２と送受信データ処理部５との間で送受信データの受け渡しを行う。
通信切り替え部３は、周波数帯域決定部４の周波数帯域の切り替え信号によって、低周波数帯域での送受信が指定されている場合は、低周波数帯通信部１と送受信データ処理部５との間で送受信データの受け渡しを行い、高周波数帯域での送受信が指定されている場合は、高周波数帯通信部２と送受信データ処理部５との間で送受信データの受け渡しを行う。
周波数帯域決定部４は、相手通信装置と通信する際に使用する周波数帯域を決定するブロックである。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果に応じて通信に使用する周波数帯域を決定し、周波数帯域の切り替え信号を通信切り替え部３に出力する。
また、決定した周波数帯域の情報を低周波数帯通信部１、高周波数帯通信部２に伝える。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果に応じて通信に使用する周波数帯域を決定し、周波数帯域の切り替え信号を通信切り替え部３に出力する。
また、決定した周波数帯域の情報を低周波数帯通信部１、高周波数帯通信部２に伝える。
また、周波数帯域決定部４は、相手通信装置の制御部（例えば、相手通信装置が同様の構成である場合は、相手通信装置の周波数帯域決定部）と使用する周波数帯域の情報を共有し、複数の通信装置間で使用する周波数帯域の調整を行う。
周波数確認部４１は、相手通信装置との通信で使用できる周波数帯を確認するブロックである。
周波数確認部４１は、相手通信装置との通信を開始する前に相手通信装置に対して問い合わせ信号を出力し、該問い合わせ信号に対する相手通信装置の応答信号から使用する周波数帯域での伝搬特性と送受信電力を求め、求められた伝搬特性と送受信電力の情報を周波数帯域決定部４に伝える。
周波数確認部４１は、相手通信装置との通信を開始する前に相手通信装置に対して問い合わせ信号を出力し、該問い合わせ信号に対する相手通信装置の応答信号から使用する周波数帯域での伝搬特性と送受信電力を求め、求められた伝搬特性と送受信電力の情報を周波数帯域決定部４に伝える。
送受信データ処理部５は、該通信装置が送受信したデータを該通信装置の通信以外の機能、例えば、受信したデータが画像データである場合は、画像表示機能を含むブロックである。
次に、第１実施形態の通信装置によって通信を行う場合について説明する。図３は、第１実施形態の通信装置を図１の各通信装置に適用し、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が通信できる低周波数帯通信範囲１０６−１に注目した場合の無線通信システムの構成を示した図である。
図３（Ａ）において、低周波数帯通信範囲１０６−１内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、１０２−３、低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２、および高周波数帯通信装置１０４−１の６つの通信装置が存在する。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１は、予め低周波数帯通信範囲１０６−１内の通信装置に対して低周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、低周波数帯通信範囲１０６−１内の存在している低周波数帯で通信できる通信装置を確認する。
これにより、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、１０２−３、低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２の存在が確認される。
また、高周波数帯通信範囲１０５−１、１０５−２、１０５−３に対する高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、高周波数帯通信装置１０４−１の存在が確認される。
この低周波数帯での問い合わせ信号に対する応答、および高周波数帯での問い合わせ信号に対する応答により、上記６つの通信装置の状態、すなわち図３（Ａ）の状態を確認する。
これにより、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、１０２−３、低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２の存在が確認される。
また、高周波数帯通信範囲１０５−１、１０５−２、１０５−３に対する高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、高周波数帯通信装置１０４−１の存在が確認される。
この低周波数帯での問い合わせ信号に対する応答、および高周波数帯での問い合わせ信号に対する応答により、上記６つの通信装置の状態、すなわち図３（Ａ）の状態を確認する。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認した伝搬特性と送受信電力によって上記通信装置と通信する際に使用する周波数帯域を決定する。
すなわち、図３（Ｂ）のように通信可能な周波数帯が複数存在する複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２との通信は、高周波数帯通信回線１０８−１、１０８−２を使用することを決定する。
また、通信可能な周波数帯が低周波数帯のみである低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２および、複数周波数帯通信装置１０２−３との通信は、低周波数帯の通信回線１０７−１〜１０７−３を使用して通信を行うことを決定する。
なお、通信可能な周波数帯が高周波数帯のみである高周波数帯通信装置１０４−１との通信は、高周波数帯通信回線１０８−３を使用することを決定する。
すなわち、図３（Ｂ）のように通信可能な周波数帯が複数存在する複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２との通信は、高周波数帯通信回線１０８−１、１０８−２を使用することを決定する。
また、通信可能な周波数帯が低周波数帯のみである低周波数帯通信装置１０３−１、１０３−２および、複数周波数帯通信装置１０２−３との通信は、低周波数帯の通信回線１０７−１〜１０７−３を使用して通信を行うことを決定する。
なお、通信可能な周波数帯が高周波数帯のみである高周波数帯通信装置１０４−１との通信は、高周波数帯通信回線１０８−３を使用することを決定する。
このことにより、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が同時に低周波数帯域で通信を行う通信装置が６つから３つに減少させることができ、低周波数帯での空間多重数を少なくすする、すなわちそれぞれの通信装置により多くの帯域を割り当てることができ、各通信装置に対するスループットを向上することができる。
＜第２実施形態＞
以下、第２の実施形態の通信装置について説明する。図４は、第２実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図４において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に空間分離度判定部４２を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
以下、第２の実施形態の通信装置について説明する。図４は、第２実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図４において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に空間分離度判定部４２を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果、および空間分離度判定部４２の判定結果に応じて使用する周波数帯域を決定する。
空間分離度判定部４２は、複数周波数帯固定通信装置１０１が相手通信装置と通信を行う際に相手通信装置同士の空間的な分離度を後述する空間分離度の判定方法によって判定するブロックである。
空間分離度判定部４２は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答から、複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内で任意の２つの通信装置の組み合わせ全てに対して通信装置同士の空間分離度を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
また、空間分離度の判定結果は、通常の通信時においても送信または受信時の通信状態により常に更新する。
空間分離度判定部４２は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答から、複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内で任意の２つの通信装置の組み合わせ全てに対して通信装置同士の空間分離度を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
また、空間分離度の判定結果は、通常の通信時においても送信または受信時の通信状態により常に更新する。
次に、第２実施形態の通信装置によって通信を行う場合について説明する。図５は、第２実施形態の通信装置を図１の各通信装置に適用し、低周波数帯通信範囲１０６−１の一部に注目した場合の無線通信システムの構成を示した図である。
図５（Ａ）において、低周波数帯通信範囲１０６−１内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、低周波数帯通信装置１０３−１の３つの通信装置が存在する。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１は、低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、上記３つの通信装置の状態、すなわち図５（Ａ）の状態を確認する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の空間分離度判定部４２は、周波数確認部４１が出力した低周波数帯での問い合わせ信号に対する応答と高周波数帯での問い合わせ信号に対する応答から複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内で任意の２つの通信装置の組み合わせで全ての場合における空間分離度を判定する。
空間分離度の判定方法は、例えば、文献（H.C.Lin，“Spatial correlations in adaptive arrays”，IEEE Trans. Antenna & Propagation，pp. 212−213，March. 23）に示されるように、２個のベクトル間の内積により相似度合いを示す空間相関を算出し、この空間相関が１に近くなると空間分離度は低く、０．９程度のよりも小さければ空間分離度は高いと判定する。
このことにより、空間相関を予め設定された閾値によって空間分離度を判定が可能となる。
このことにより、空間相関を予め設定された閾値によって空間分離度を判定が可能となる。
例えば、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と低周波数帯通信装置１０３−１の通信を１つのベクトルとし、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と複数周波数帯通信装置１０２−１の通信をもう１つのベクトルとして、空間相関を算出して空間分離度を判定する。
同様に、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と低周波数帯通信装置１０３−１の通信を１つのベクトルとし、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と複数周波数帯通信装置１０２−２の通信をもう１つのベクトルとして、空間相関を算出して空間分離度を判定する。
同様に、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と低周波数帯通信装置１０３−１の通信を１つのベクトルとし、複数周波数帯固定通信装置１０１−１と複数周波数帯通信装置１０２−２の通信をもう１つのベクトルとして、空間相関を算出して空間分離度を判定する。
この結果、例えば、図５（Ｂ）において、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２は共に高周波数帯での通信（高周波数帯通信範囲１０５−１、および１０５−２）が可能であるが、複数周波数帯通信装置１０２−１は、低周波数帯通信装置１０３−１との距離が離れているため空間分離度が予め定められた値よりも高いと判定され、複数周波数帯通信装置１０２−２は、低周波数帯通信装置１０３−１との距離が近いため、空間分離度が予め定められた値よりも低いと判定される。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認した伝搬特性と送受信電力および空間分離度判定部４２の判定した空間分離度の判定結果によって上記通信装置と通信する際に使用する周波数帯域を決定する。
すなわち、図５（Ｂ）のように低周波数帯通信装置１０３−１との空間分離度が低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１で通信を行っている低周波数帯通信装置１０３−１との干渉を避けるため、高周波数帯通信回線１０８−２を使用することを決定する。
また、低周波数帯通信装置１０３−１との空間分離度が高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１で通信を行っている低周波数帯通信装置１０３−１の干渉が少ないため低周波数帯通信回線１０７−４を使用して通信を行うことを決定する。
また、その後の通信（送受信）においても空間分離度の判定を行い、判定結果を更新する。
すなわち、図５（Ｂ）のように低周波数帯通信装置１０３−１との空間分離度が低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１で通信を行っている低周波数帯通信装置１０３−１との干渉を避けるため、高周波数帯通信回線１０８−２を使用することを決定する。
また、低周波数帯通信装置１０３−１との空間分離度が高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１で通信を行っている低周波数帯通信装置１０３−１の干渉が少ないため低周波数帯通信回線１０７−４を使用して通信を行うことを決定する。
また、その後の通信（送受信）においても空間分離度の判定を行い、判定結果を更新する。
このように、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が各通信装置との通信を行う際に空間分離度の高い通信装置との通信は低周波数帯域で通信を行い、空間分離度の低い通信装置には、高周波数帯域を割り当てることによって、周波数帯域間の干渉を抑えることが可能となり、各通信装置に対するスループットを向上することができる。
＜第３実施形態＞
以下、第３の実施形態の通信装置について説明する。図６は、第３実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図６において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に信頼度判定部４３を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
以下、第３の実施形態の通信装置について説明する。図６は、第３実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図６において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に信頼度判定部４３を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果、および信頼度判定部４３の判定結果に応じて使用する周波数帯域を決定する。
信頼度判定部４３は、複数周波数帯固定通信装置１０１が相手通信装置と通信を行う際に相手通信装置の周波数チャネル情報の信頼度を判定するブロックである。
信頼度判定部４３は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答からそれぞれの通信装置の周波数チャネル情報を取得し、取得した周波数チャネル情報から信頼度を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
また、周波数チャネル情報の信頼度の判定結果は、通常の通信時においても送信または受信時の周波数チャネル情報により常に更新する。
信頼度判定部４３は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答からそれぞれの通信装置の周波数チャネル情報を取得し、取得した周波数チャネル情報から信頼度を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
また、周波数チャネル情報の信頼度の判定結果は、通常の通信時においても送信または受信時の周波数チャネル情報により常に更新する。
次に、第３実施形態の通信装置によって通信を行う場合について説明する。図７は、第３実施形態の通信装置を図１の各通信装置に適用し、低周波数帯通信範囲１０６−１の一部に注目した場合の無線通信システムの構成を示した図である。
図７（Ａ）において、低周波数帯通信範囲１０６−１内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、低周波数帯通信装置１０３−１の３つの通信装置が存在する。
なお、複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１、複数周波数帯通信装置１０２−２と低周波数帯通信装置１０３−１の空間分離度に差はないとする。
なお、複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１、複数周波数帯通信装置１０２−２と低周波数帯通信装置１０３−１の空間分離度に差はないとする。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１は、低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、上記３つの通信装置の状態、すなわち図７（Ａ）の状態を確認する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が送信方向の通信を行う場合、信頼度判定部４３は、周波数確認部４１が出力した低周波数帯での問い合わせ信号に対する応答と高周波数帯での問い合わせ信号に対する応答の送信方向の周波数チャネル情報からそれぞれの通信装置の信頼度を判定する。
例えば、周波数チャネル情報の信頼度は、同じ通信装置の周波数チャネル情報を以前取得した時からの経過時間、前回取得した周波数チャネル情報と今回取得した周波数チャネル情報との変動量、予め設定された時間間隔で周波数チャネル情報取得して周波数チャネル情報内に含まれる位置情報から通信装置の移動量を算出し、予め定められた値と比較することにより判定する。
この結果、例えば、図７（Ｂ）において、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２は共に高周波数帯での通信（高周波数帯通信範囲１０５−１、および１０５−２）が可能であるが、複数周波数帯通信装置１０２−１は、送信方向の周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた値よりも高く、複数周波数帯通信装置１０２−２は、送信方向の周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた値よりも低いと判定される。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認した伝搬特性と送受信電力、および信頼度判定部４３の判定した周波数チャネル情報の信頼度の判定結果によって、上記通信装置と通信する際に使用する周波数帯域を決定する。
すなわち、図７（Ｂ）のように信頼度の高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、高周波数帯通信回線１０８−１を使用することを決定する。
また、信頼度の低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１、および１０７−５を使用して通信を行うことを決定する。
また、その後の通信（送受信）においても周波数チャネル情報による信頼度の判定を行い、判定結果を更新する。
すなわち、図７（Ｂ）のように信頼度の高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、高周波数帯通信回線１０８−１を使用することを決定する。
また、信頼度の低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−１、および１０７−５を使用して通信を行うことを決定する。
また、その後の通信（送受信）においても周波数チャネル情報による信頼度の判定を行い、判定結果を更新する。
このように、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が各通信装置との通信を行う際に周波数チャネル情報の信頼度の高い通信装置に高周波数帯域を割り当て、信頼度の低い通信装置には低周波数帯域を割り当てることによって、各通信装置の信頼度に合った通信装置を決定することが可能となり、周波数を効率的に利用することができる。
＜第４実施形態＞
以下、第４の実施形態の通信装置について説明する。図８は、第４実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図８において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に干渉量判定部４４を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
以下、第４の実施形態の通信装置について説明する。図８は、第４実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図８において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に干渉量判定部４４を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果、および干渉量判定部４４の判定結果に応じて使用する周波数帯域を決定する。
干渉量判定部４４は、複数周波数帯固定通信装置１０１が相手通信装置と通信を行う際に該複数周波数帯固定通信装置１０１と同一の周波数帯域で通信を行っている他の複数周波数帯固定通信装置１０１（例えば、複数周波数帯固定通信装置１０１−２）との干渉量を判定するブロックである。
干渉量判定部４４は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答時に得られる干渉情報から同一の周波数帯域を持つ他の通信装置との干渉量を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
干渉量判定部４４は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する複数周波数帯固定通信装置１０１の通信範囲内の全ての通信装置の応答時に得られる干渉情報から同一の周波数帯域を持つ他の通信装置との干渉量を判定し、周波数帯域決定部４に判定結果を伝える。
次に、第４実施形態の通信装置によって通信を行う場合について説明する。図９は、第４実施形態の通信装置を図１の各通信装置に適用し、低周波数帯通信範囲１０６−１と複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信できる低周波数帯通信範囲１０６−２の一部に注目した場合の無線通信システムの構成を示した図である。
図９（Ａ）において、低周波数帯通信範囲１０６−１内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２、低周波数帯通信装置１０３−１の３つの通信装置が存在する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信できる低周波数帯通信範囲１０６−２内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、低周波数帯通信装置１０３−１の２つの通信装置が存在する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信できる低周波数帯通信範囲１０６−２内には、複数周波数帯通信装置１０２−１、低周波数帯通信装置１０３−１の２つの通信装置が存在する。
複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１は、低周波数帯通信範囲１０６−１と低周波数帯通信範囲１０６−２の両方の低周波数帯送受信範囲に含まれている。
このことにより、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信する低周波数帯域の通信が、複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１に干渉電力として受信され、干渉が起こる可能性がある。
複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１からの低周波数帯での問い合わせ信号に応答する際に複数周波数帯固定通信装置１０１−２の低周波数帯域の通信による干渉情報を知らせる。
このことにより、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信する低周波数帯域の通信が、複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１に干渉電力として受信され、干渉が起こる可能性がある。
複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１からの低周波数帯での問い合わせ信号に応答する際に複数周波数帯固定通信装置１０１−２の低周波数帯域の通信による干渉情報を知らせる。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１は、低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、上記３つの通信装置の状態と、複数周波数帯通信装置１０２−１と低周波数帯通信装置１０３−１の干渉情報、すなわち図９（Ａ）の状態を確認する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の干渉量判定部４４は、周波数確認部４１が出力した低周波数帯での問い合わせ信号に対する応答と高周波数帯での問い合わせ信号に対する応答から干渉情報を得て同一の周波数帯域を持つ他の通信装置（例えば、複数周波数帯固定通信装置１０１−２）との干渉量を判定する。
例えば、図９（Ｂ）において、複数周波数帯通信装置１０２−１、１０２−２は共に高周波数帯での通信（高周波数帯通信範囲１０５−１、および１０５−２）が可能であるが、複数周波数帯通信装置１０２−１は、低周波数帯通信範囲１０６−２内に位置しているため、低周波数帯域で通信を行うと干渉が起こる可能性が予め定められた値よりも高いと判定され、複数周波数帯通信装置１０２−２は、低周波数帯通信範囲１０６−２外であるため、干渉が起こる可能性が予め定められた値よりも低いと判定される。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認した伝搬特性と送受信電力、および干渉量判定部４４の判定した干渉量の判定結果によって上記通信装置と通信する際に使用する周波数帯域を決定する。
すなわち、図９（Ｂ）のように干渉が起こる可能性が高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信する低周波数帯域の通信との干渉を避けるため、複数周波数帯固定通信装置１０１−２との干渉が少ない高周波数帯通信回線１０８−１を使用することを決定する。
また、干渉が起こる可能性が低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−４で通信を行うことを決定する。
すなわち、図９（Ｂ）のように干渉が起こる可能性が高い複数周波数帯通信装置１０２−１との通信は、複数周波数帯固定通信装置１０１−２が通信する低周波数帯域の通信との干渉を避けるため、複数周波数帯固定通信装置１０１−２との干渉が少ない高周波数帯通信回線１０８−１を使用することを決定する。
また、干渉が起こる可能性が低い複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、低周波数帯通信回線１０７−４で通信を行うことを決定する。
このように、複数周波数帯固定通信装置１０１−１が各通信装置との通信を行う際に干渉が起こる可能性が高い（干渉量が多い）通信装置との通信は、低周波数帯域との干渉が少ない高周波数帯域を割り当て、干渉が起こる可能性が低い（干渉量が少ない）通信装置との通信は、低周波数帯域を割り当てることによって、各通信装置間の干渉を抑えることが可能となり、各通信装置に対するスループットを向上することができる。
＜第５実施形態＞
以下、第５の実施形態の通信装置について説明する。図１０は、第５実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図１０において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に位置情報記憶部４５を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
以下、第５の実施形態の通信装置について説明する。図１０は、第５実施形態の複数周波数帯固定通信装置１０１の構成を示したブロック図である。図１０において、複数周波数帯固定通信装置１０１は、周波数帯域決定部４に位置情報記憶部４５を備え、その他の構成および動作は、図２に示した複数周波数帯固定通信装置１０１の構成と同様である。
周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果、および位置情報記憶部４５が記憶している位置情報に基づいて、複数周波数帯固定通信装置１０１の送受信範囲内の通信装置を介して、送受信範囲外に位置する通信装置と通信を行う際に使用する周波数帯域を決定する。
位置情報記憶部４５は、複数周波数帯固定通信装置１０１の送受信範囲内の相手通信装置が通信を行うことができる複数周波数帯固定通信装置１０１の送受信範囲外に位置する他の通信装置の位置情報を記憶するブロックである。
位置情報記憶部４５は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する相手通信装置の応答時に相手通信装置から送られてきた情報に含まれる送受信範囲外の通信装置の情報と送受信範囲内の通信装置とを関連付けて記憶し、周波数帯域決定部４からの要求に従って記憶されている通信装置の情報を周波数帯域決定部４に伝える。
位置情報記憶部４５は、周波数確認部４１が出力した問い合わせ信号に対する相手通信装置の応答時に相手通信装置から送られてきた情報に含まれる送受信範囲外の通信装置の情報と送受信範囲内の通信装置とを関連付けて記憶し、周波数帯域決定部４からの要求に従って記憶されている通信装置の情報を周波数帯域決定部４に伝える。
次に、第５実施形態の通信装置によって通信を行う場合について説明する。図１１は、第５実施形態の通信装置を図１の各通信装置に適用し、低周波数帯通信範囲１０６−１と低周波数帯通信範囲１０６−１の外部に位置する通信装置に注目した場合の無線通信システムの構成を示した図である。
図１１（Ａ）において、低周波数帯通信範囲１０６−１内には、複数周波数帯通信装置１０２−２、１０２−３の２つの通信装置が存在する。
また、低周波数帯通信範囲１０６−１の外部には、複数周波数帯通信装置１０２−２が通信できる高周波数帯通信装置１０４−２と複数周波数帯通信装置１０２−３が通信できる複数周波数帯通信装置１０２−４が存在する。
また、低周波数帯通信範囲１０６−１の外部には、複数周波数帯通信装置１０２−２が通信できる高周波数帯通信装置１０４−２と複数周波数帯通信装置１０２−３が通信できる複数周波数帯通信装置１０２−４が存在する。
複数周波数帯通信装置１０２−２は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１からの低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号に応答する際に高周波数帯で通信可能な高周波数帯通信装置１０４−２が存在するという情報を知らせる。
また、複数周波数帯通信装置１０２−３は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１からの低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号に応答する際に低周波数帯または高周波数帯で通信可能な複数周波数帯通信装置１０２−４が存在するという情報を知らせる。
また、複数周波数帯通信装置１０２−３は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１からの低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号に応答する際に低周波数帯または高周波数帯で通信可能な複数周波数帯通信装置１０２−４が存在するという情報を知らせる。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数確認部４１は、低周波数帯での問い合わせ信号、および高周波数帯での問い合わせ信号を出力し、その問い合わせ信号に対する応答により、上記低周波数帯通信範囲１０６−１内の２つの通信装置の状態と、低周波数帯通信範囲１０６−１外の通信装置の位置情報、および使用できる周波数帯の情報、すなわち図１１（Ａ）の状態を確認する。
また、複数周波数帯固定通信装置１０１−１の位置情報記憶部４５は、低周波数帯通信範囲１０６−１外の通信装置の位置情報、周波数帯情報と、複数周波数帯通信装置１０２−２、および複数周波数帯通信装置１０２−３を関連付けて記憶する。
複数周波数帯固定通信装置１０１−１の周波数帯域決定部４は、周波数確認部４１の確認結果および位置情報記憶部４５の記憶している通信装置の情報に基づいて低周波数帯通信範囲１０６−１内の通信装置（複数周波数帯通信装置１０２−２、１０２−３）との通信に使用する周波数帯域を決定する。
すなわち、図１１（Ｂ）のように高周波数帯通信装置１０４−２との通信において、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、複数周波数帯通信装置１０２−２と高周波数帯通信装置１０４−２間の通信が高周波数帯通信回線１０８−４でのみ可能であるため、干渉を避けるため、干渉の可能性が少ない低周波数帯通信回線１０７−５を使用することを決定する。
また、複数周波数帯通信装置１０２−４との通信において、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−３との通信は、複数周波数帯通信装置１０２−３と複数周波数帯通信装置１０２−４間で高周波数帯通信回線１０８−５の通信が可能であるため、干渉を避けるため、干渉の可能性が少ない低周波数帯通信回線１０７−３を使用することを決定する。
すなわち、図１１（Ｂ）のように高周波数帯通信装置１０４−２との通信において、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−２との通信は、複数周波数帯通信装置１０２−２と高周波数帯通信装置１０４−２間の通信が高周波数帯通信回線１０８−４でのみ可能であるため、干渉を避けるため、干渉の可能性が少ない低周波数帯通信回線１０７−５を使用することを決定する。
また、複数周波数帯通信装置１０２−４との通信において、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−３との通信は、複数周波数帯通信装置１０２−３と複数周波数帯通信装置１０２−４間で高周波数帯通信回線１０８−５の通信が可能であるため、干渉を避けるため、干渉の可能性が少ない低周波数帯通信回線１０７−３を使用することを決定する。
このように、低周波数帯通信範囲１０６−１内の相手通信装置を介して低周波数帯通信範囲１０６−１外にある他の通信装置との通信を行う際に異なる周波数帯域を使用し、低周波数帯通信範囲１０６−１内の通信と、低周波数帯通信範囲１０６−１外の通信における電波の干渉を抑えることが可能となり、各通信装置に対するスループットを向上することができる。
なお、高周波数帯通信回線１０８−４、および１０８−５は、低周波数帯通信回線１０７−５、１０７−３に対して、倍以上の周波数で、かつ周波数分割多重技術を用いた通信を行うことが望ましい。
また、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−２、１０２−３は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１からの信号を復調し、他の通信装置による干渉を除去する機能を備え、低周波数帯通信範囲１０６−１内の通信と、低周波数帯通信範囲１０６−１外の通信の周波数を変換する周波数変換機能を備える。
また、中継を行う複数周波数帯通信装置１０２−２、１０２−３は、複数周波数帯固定通信装置１０１−１からの信号を復調し、他の通信装置による干渉を除去する機能を備え、低周波数帯通信範囲１０６−１内の通信と、低周波数帯通信範囲１０６−１外の通信の周波数を変換する周波数変換機能を備える。
上記では、複数周波数帯固定通信装置１０１の周波数帯域決定部４内の周波数確認部４１と、空間分離度判定部４２、信頼度判定部４３、干渉量判定部４４、位置情報記憶部４５はそれぞれ別の実施形態で説明を行ったが、これら周波数確認部４１、空間分離度判定部４２、信頼度判定部４３、干渉量判定部４４、位置情報記憶部４５の機能は、同じ通信装置内に同時に搭載することも可能である。
以下、本実施形態の通信装置において通信を行う場合の処理手順について説明する。図１２は、本実施形態の通信装置における処理手順を示したフローチャートである。図１２において、周波数帯域決定部４には、上記全ての機能を同時に搭載した場合である。
まず、周波数確認部４１は、ステップＳ１において、相手通信装置との通信で使用できる周波数帯を確認するため、相手通信装置に対して問い合わせ信号を出力し、該問い合わせ信号に対する相手通信装置の応答から相手通信装置との通信で使用できる周波数帯を確認する。
次に、ステップＳ２において、空間分離度判定部４２は、相手通信装置同士の空間的な分離度を、信頼度判定部４３は、相手通信装置の周波数チャネル情報の信頼度を、干渉量判定部４４は、相手通信装置と同一の周波数帯域との干渉量をそれぞれ判定する。
また、位置情報記憶部４５は、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信を行うことができる通信範囲外に位置する他の通信装置の位置情報を記憶する。
また、位置情報記憶部４５は、通信範囲内に存在する相手通信装置が通信を行うことができる通信範囲外に位置する他の通信装置の位置情報を記憶する。
次に、ステップＳ３において、周波数帯域決定部４は、空間分離度判定部４２、信頼度判定部４３、干渉量判定部４４の判定結果、および位置情報記憶部４５の記憶している位置情報に基づいて通信を行う周波数帯を決定する。
次に、ステップＳ４において、通信装置１０１は、周波数帯域決定部４の決定した周波数帯で通信を開始する。
上記に述べたとおり、本実施形態によれば、相手通信装置の通信可能周波数帯の特性や通信装置間の空間分離度、周波数チャネル情報の信頼度、相手通信装置の通信範囲との干渉量によって通信範囲内の状態を確認することができ、相手通信装置毎に通信に使用する適切な周波数帯域を決定することができるので、通信装置数が増大した場合でも電波干渉の影響を受けずに効率的な通信を行うことができ、スループットの効率が低下しない無線通信システムを提供することが可能となる。
なお、上記では、複数周波数帯固定通信装置１０１に各実施形態の機能を搭載して通信する周波数帯を切り替える構成としたが、複数の周波数帯で通信を行うことができる通信装置、例えば、複数周波数帯通信装置１０２によって通信する周波数帯を切り替える構成とすることも可能である。
また、上記実施形態の機能を搭載した通信装置が同一の通信範囲内に複数存在する場合は、その通信装置同士で情報の共有化を行い通信する周波数帯の切り替えや、同一の通信範囲内の１つが該通信範囲内の周波数帯の切り替えを管理し、その他の通信装置は周波数帯の切り替えを管理する該通信装置が切り替えた（設定した）周波数帯で通信を行う構成とすることも可能である。
なお、上述した実施形態における通信装置１０１の一部、例えば、周波数帯域決定部４の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
１０１，１０１−１，１０１−２ 複数周波数帯固定通信装置 １０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４ 複数周波数帯通信装置 １０３−１，１０３−２ 低周波数帯通信装置 １０４−１，１０４−２，１０４−３ 高周波数帯通信装置 １０５−１，１０５−２，１０５−３，１０５−４，１０５−５，１０５−６ 高周波数帯通信範囲 １０６−１，１０６−２ 低周波数帯通信範囲 １０７−１，１０７−２，１０７−３，１０７−４，１０７−５ 低周波数帯通信回線 １０８−１，１０８−２，１０８−３，１０８−４，１０８−５ 高周波数帯通信回線 １ 低周波数帯通信部 １−１〜１−ｎ 低周波数帯アンテナ ２ 高周波数帯通信部 ２−１〜２−ｍ 高周波数帯アンテナ ３ 通信切り替え部 ４ 周波数帯域決定部 ５ 送受信データ処理部 ４１ 周波数確認部 ４２ 空間分離度判定部 ４３ 信頼度判定部 ４４ 干渉量判定部 ４５ 位置情報記憶部
Claims (10)
- １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、
前記通信周波数確認手段の確認結果に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、
を備え、
前記通信周波数確認手段の確認結果、相手通信装置が複数の周波数帯で通信可能な場合は、高周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、
同一の周波数帯で通信可能な前記相手通信装置同士の空間分離度を判定する空間分離度判定手段と、
前記通信周波数確認手段の確認結果と前記空間分離度判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、
を備え、
前記空間分離度判定手段の判定の結果、
前記空間分離度が予め定められた閾値より大きい場合は、両方の相手通信装置と同一の周波数帯を使用して通信を行い、
前記空間分離度が予め定められた閾値より小さい場合は、相手通信装置間で異なる周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、
前記相手通信装置毎に周波数チャネル情報の信頼度を判定する信頼度判定手段と、
前記通信周波数確認手段の確認結果と前記信頼度判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、
を備え、
前記通信周波数確認手段の確認と前記信頼度判定手段の判定の結果、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、
前記相手通信装置毎に干渉量を判定する干渉量判定手段と、
前記通信周波数確認手段の確認結果と前記干渉量判定手段の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、
を備え、
前記通信周波数確認手段の確認と前記干渉量判定手段の判定の結果、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムにおいて、
前記通信装置は、
該通信装置の通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手段と、
前記相手通信装置が通信可能で該通信装置の通信範囲外にある通信装置の位置情報を共有するための位置情報記憶手段と、
前記通信周波数確認手段の確認結果と前記位置情報記憶手段により共有している通信装置の位置情報に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手段と、
を備え、
前記共有している通信装置の位置情報を基に該通信装置の通信範囲内に存在する前記相手通信装置を選択し、
選択された前記相手通信装置を介して該通信装置の通信範囲外にある通信装置と通信を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、
通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、
前記通信周波数確認手順の確認結果に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、
を含み、
前記通信周波数確認手順の確認結果、相手通信装置が複数の周波数帯で通信可能な場合は、高周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、
通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、
同一の周波数帯で通信可能な前記相手通信装置同士の空間分離度を判定する空間分離度判定手順と、
前記通信周波数確認手順の確認結果と前記空間分離度判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、
を含み、
前記空間分離度判定手順の判定の結果、
前記空間分離度が予め定められた閾値より大きい場合は、両方の相手通信装置と同一の周波数帯を使用して通信を行い、
前記空間分離度が予め定められた閾値より小さい場合は、相手通信装置間で異なる周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、
通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、
前記相手通信装置毎に周波数チャネル情報の信頼度を判定する信頼度判定手順と、
前記通信周波数確認手順の確認結果と前記信頼度判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、
を含み、
前記通信周波数確認手順の確認と前記信頼度判定手順の判定の結果、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記周波数チャネル情報の信頼度が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、
通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、
前記相手通信装置毎に干渉量を判定する干渉量判定手順と、
前記通信周波数確認手順の確認結果と前記干渉量判定手順の判定結果とに応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、
を含み、
前記通信周波数確認手順の確認と前記干渉量判定手順の判定の結果、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より高い場合は、高い周波数帯を使用して通信を行い、
前記相手通信装置が複数の周波数帯域で通信可能であり、かつ前記干渉量が予め定められた閾値より低い場合は、低い周波数帯を使用して通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。 - １以上の周波数帯域で通信可能な複数の通信装置からなる無線通信システムの通信方法において、
通信範囲内に存在する相手通信装置が通信可能な周波数帯を確認する通信周波数確認手順と、
前記相手通信装置が通信可能な自通信装置の通信範囲外にある通信装置の位置情報を共有するための位置情報記憶手順と、
前記通信周波数確認手順の確認結果と前記位置情報記憶手順により共有している通信装置の位置情報に応じて通信する周波数帯域を決定する周波数帯域決定手順と、
を含み、
前記共有している通信装置の位置情報を基に自通信装置の通信範囲内に存在する前記相手通信装置を選択し、
選択された前記相手通信装置を介して自通信装置の通信範囲外にある通信装置と通信を行う、
ことを特徴とする無線通信方法。
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| JP2008157035A JP2009303066A (ja) | 2008-06-16 | 2008-06-16 | 無線通信システムおよび無線通信方法 |
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