JP2015076750A - 周波数選択装置、及び周波数選択方法 - Google Patents
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Abstract
Description
キャリアセンスを行う無線通信システムでは、使用する周波数帯が他の無線通信システムなどにより使用されていると、信号の衝突を避けるため信号の送信を行わない。そのため、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムは、連続した周波数帯が空き状態とならないとデータの送信を行えない。例えば、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムが、1チャネルを複数の拡張チャネルに分割した単位で周波数分散を行う無線通信システムと共存したときに、1チャネルの帯域幅の中で1つでも拡張チャネルが使用されていた場合、そのチャネルを利用することができない。このように、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムが、周波数分散を行う無線通信システムと共存した場合、十分な周波数帯が確保できず性能が劣化することがある。そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、極力、連続した周波数帯を残すように、分散後の使用周波数帯を選択する。これにより、共存する従来の無線通信システムのスループットなどの性能を改善する。
あるいは、信号受信時、通信装置1は、使用周波数選択部23が選択した周波数帯を通信先である送信側の他の通信装置へ通知する。そして、通信装置1は、送信側の他の通信装置から、通知した周波数帯に分散して配置されている信号をアンテナにより受信する。信号送受信部14は、アンテナにて受信した信号を低雑音増幅するとともにダウンコンバートして得られる信号に対して帯域制限を行った後に周波数変換部13へ入力する。周波数変換部13は、信号送受信部14から入力され、使用周波数選択部23が選択した周波数帯に分散して配置されている受信信号を抽出し、抽出した受信信号を一つの周波数帯域に合成して得られた受信信号を通信制御部12に入力する。
例えば、検出部21において図5に示すキャリアセンス結果を得る。同図に示すキャリアセンス結果においては、通信装置1が使用可能な周波数帯であるEX1ch−EX17chの拡張チャネルのうち、EX1ch−EX2ch、EX8ch−EX11ch、EX17chの拡張チャネルが空き周波数帯である。EX1ch−EX2chからなる連続空き周波数帯をB1、EX8ch−EX11chからなる連続空き周波数帯をB2、EX17chからなる連続空き周波数帯をB3とすると、連続空き周波数帯B1、B2、B3の帯域幅はそれぞれ、2拡張チャネル分、4拡張チャネル分、1拡張チャネル分である。つまり、連続空き周波数帯B3の帯域幅<連続空き周波数帯B1の帯域幅<連続空き周波数帯B2の帯域幅である。従って、使用周波数選択部23は、連続空き周波数帯B3の優先度>連続空き周波数帯B1の優先度>連続空き周波数帯B2の優先度順とする。さらに、連続する空き周波数帯の中では周波数の低い周波数帯の優先度を高くする場合、使用周波数選択部23は、EX1chの優先度>EX2chの優先度、EX8chの優先度>EX9chの優先度>EX10chの優先度>EX11chの優先度>EX12chの優先度順とする。従って、使用する拡張チャネルの優先順位は、高優先から順に、EX17ch、EX1ch、EX2ch、EX8ch、EX9ch、EX10ch、EX11chとなる。送信に必要な1チャネル分、すなわち、5拡張チャネル分である場合、使用周波数選択部23は、EX17ch、EX1ch、EX2ch、EX8ch、EX9chの拡張チャネルを、使用する周波数帯として選択する。
第1の拡張キャリアセンスの手法では、周波数選択装置2の検出部21は、周波数分散後において送信データの伝送に用いられ得る各周波数帯について、周波数変換部13における受信信号の信号パワー(以下、受信パワーという。)を測定することによりキャリアセンスを行う。送信データの伝送に用いられ得る各周波数帯、つまり、拡張キャリアセンスの対象となる予め定められた複数の周波数帯を合計した帯域幅は、送信データの送信に必要となる帯域幅以上である。検出部21による各周波数帯の空き判定では、自装置を備える周波数変換部13が送受信可能な周波数帯域において予め定められた複数の周波数帯ごとに、閾値以下の受信パワーであった場合に空きと判定し、閾値を超える受信パワーであった場合に使用中と判定する。ここで、送信データの伝送に用いる周波数帯域をN個に分割したとして、k番目(kは1以上の整数)の周波数帯の受信パワーに対する閾値Thkは、周波数変換部13を備えていない従来の通信装置などにおけるキャリアセンスの閾値Th0と、周波数変換前の周波数帯域の幅W0と、周波数変換後の周波数帯の幅Wkとに基づいて予め定められる。例えば、閾値Thkは次式(1)のように定める。
第2の拡張キャリアセンスの手法では、周波数選択装置2の検出部21は、自装置を備える周波数変換部13が送受信可能な周波数帯域すべてにおいて、受信パワーを測定することによりキャリアセンスを行う。第1の拡張キャリアセンスの手法と同様に、受信パワーが予め定められた閾値Thkよりも大きいときその周波数帯は使用中と判定し、受信パワーが閾値Thk以下であるときその周波数帯は空きと判定する。空きと判定した周波数帯Wkの合計が送信に必要な周波数帯の幅wr以上であるとき送信可能と判定し、周波数帯Wkの合計が送信に必要な周波数帯の幅wr未満であるとき送信不可と判定する。第2の拡張キャリアセンスの手法における周波数変換部13による判定は、次式(2)で表すことができる。
周波数分割・分散を行う無線通信システムでは、周波数変換方法によっては、周波数分割したときに、オーバーヘッドが生じて、使用する周波数帯域幅の和が、分割前の周波数帯域幅よりも大きくなることがある。このような方法で周波数分散を行うとき、分割数が多くなるとオーバーヘッドが多くなり、周波数利用効率が低下する。そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、極力、使用する周波数帯を分割数が少なくなるように選択する。これにより、分散後の使用周波数帯がより効率的に使用できるよう選択し、周波数分割によるオーバーヘッドをなるべく抑えて周波数利用効率を向上させる。
以下、第1の実施形態との差分を中心に説明する。
まず、第1の実施形態と同様に、周波数選択通信装置である通信装置1aの周波数選択装置2において、検出部21が、信号送受信部14によって送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、空き周波数帯を(リアルタイムに)検出する。検出部21は、キャリアセンスの結果、送信可能と判断した場合、使用する候補となる周波数帯として、検出した空き周波数帯を帯域幅算出部22に出力する。帯域幅算出部22は、使用する周波数帯の候補である空き周波数帯の通知を検出部21から受けると、連続する空き周波数帯からなる連続空き周波数帯それぞれの帯域幅を算出する(ステップS201)。
キャリアセンスを行う無線通信システムでは、使用する周波数帯が他の無線通信システムなどにより使用されていると、信号の衝突を避けるため信号の送信を行わない。そのため、第1の実施形態にも記載したように、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムは、周波数分散を行う無線通信システムが1チャネルの帯域幅の中で1つでも拡張チャネルを使用していた場合、そのチャネルを利用することができない。これにより、十分な周波数帯が確保できず性能が劣化することがある。
一方、周波数変換方法によっては、周波数分割したときに、オーバーヘッドが生じて、使用する周波数帯域幅の和が、分割前の周波数帯域幅よりも大きくなることがある。このような方法で周波数分散を行うとき、第2の実施形態にも記載したように、分割数が多くなるとオーバーヘッドが多くなり、周波数利用効率が低下する。
そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、キャリアセンスにより連続した広い周波数帯を必要とする機器が検出されなかった場合は周波数分割数を最小とする方法により周波数帯を選択し、検出された場合はなるべく連続した広い周波数帯を残す方法により周波数帯を選択する。
以下、第1及び第2の実施形態との差分を中心に説明する。
まず、第1の実施形態と同様に、周波数選択通信装置である通信装置1bの周波数選択装置2bにおいて、検出部21bが、信号送受信部14によって送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、空きの周波数帯と使用中の周波数帯を(リアルタイムに)検出する。検出部21bは、キャリアセンスの結果、送信可能と判断した場合、使用する候補となる周波数帯として、検出した空き周波数帯を帯域幅算出部22に出力する。このとき同時に、検出部21bは、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器(無線通信システム)が共存しているか否かを検出する。検出部21bは、同時に使用されている連続した周波数帯の帯域幅の最大値が、予め定めた閾値より大きければ共存ありとし、閾値より小さければ共存なしとする。その他の例として、検出部21bは、全チャネルの信号を解析してヘッダ情報を読み取り、同じ通信装置が送信元である信号が使用している連続した周波数帯の帯域幅を同様に閾値と比較し、閾値より大きければ共存ありとし、小さければ共存なしとする方法がある(ステップS301)。
また、周波数選択装置2、2a、2bの検出部21は、周波数変換部13が備えてもよい。
11 外部通信インタフェース部
12 通信制御部
13 周波数変換部
14 信号送受信部
2、2a、2b 周波数選択装置
21、21b 検出部
22 帯域幅算出部
23、23a、23b 使用周波数選択部
Claims (10)
- 空きの周波数帯を検出する検出部と、
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備えることを特徴とする周波数選択装置。 - 空きの周波数帯を検出する検出部と、
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備えることを特徴とする周波数選択装置。 - 前記使用周波数選択部は、前記連続空き周波数帯の組み合わせのうち、使用する周波数帯を選択した後の空きの周波数帯が最も多く連続し、かつ、連続空き周波数帯の数が最も少ない組み合わせから、使用する周波数帯を選択する、
ことを特徴とする請求項2に記載の周波数選択装置。 - 空きの周波数帯を検出する検出部と、
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備えることを特徴とする周波数選択装置。 - 前記検出部は、使用中の周波数帯を検出し、使用中の周波数帯が連続している帯域幅に、閾値以上の帯域幅がある場合、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在すると判断する、
ことを特徴とする請求項4に記載の周波数選択装置。 - 前記使用周波数選択部は、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の周波数選択装置。 - 前記帯域幅算出部は、通信先の通信装置から通知された空きの周波数帯と前記検出部が検出した空きの周波数帯とを照合して得られた空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の周波数選択装置。 - 周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有することを特徴とする周波数選択方法。 - 周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有することを特徴とする周波数選択方法。 - 周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有することを特徴とする周波数選択方法。
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JP2013207557A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Advanced Telecommunication Research Institute International | 無線通信装置および無線通信方法 |
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