JP2019029911A - 無線通信システムおよび無線通信品質評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無線通信基地局が互いに干渉し合う無線通信システムのスループットの評価アルゴリズムを改善する。【解決手段】所定のエリアに互いに干渉し合う無線通信装置が複数存在する無線通信システムのスループットを評価する無線通信品質評価方法において、無線通信装置が無線フレームの送信前にキャリアセンスフローと干渉電力に基づいて、高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を個別に判定し、そのキャリアセンス閾値で検出される複数の無線通信装置からの干渉電力を計算するときに、同時送信可能と想定される無線通信装置の合計受信電力値に基づいて、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再判定し、再判定された同時送信可能な無線通信装置の組合せに基づいて無線通信システムのスループットを計算する。【選択図】 図５

Description

本発明は、無線通信基地局と複数の無線通信端末が無線通信を行う無線通信システムであり、そのスループット評価を行う無線通信品質評価方法に関する。本明細書では、無線通信基地局と無線通信端末を総称して無線通信装置といい、必要に応じて無線通信基地局をＡＰと略称し、無線通信端末をＳＴＡと略称する。

近年、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定される無線ＬＡＮ規格に準拠した無線通信装置が急激に普及し、 2.4ＧHzや５ＧHzの免許不要帯を利用する無線通信装置が多数配置されるようになった。免許不要帯では事前のキャリアセンスにより送信予定のチャネルの状態を判定し、送信可能な状態の場合に送信を開始する。そのため、免許不要帯に多数の無線通信装置が混在している環境では、ある無線通信装置が送信している間に周辺の複数の無線通信装置が送信待機することとなり、スループットが低下する。

このため、免許不要帯で無線通信装置が混在している環境における無線通信品質を正確に把握する技術が注目されている。無線通信品質を正確に把握することで、トポロジの設計や無線通信システムおよび無線通信装置の設定に活用することができる。また、免許不要帯上での無線通信品質の評価や監視にも活用できると考えられる。さらに短時間で無線通信品質の評価を実行できれば繰り返し計算を要する最適化制御など、実用の幅を広げることができる。

ここで、無線通信装置がキャリアセンス閾値を制御することにより、特に免許不要帯などの複雑な干渉環境下においても干渉する無線通信端末数を最小限に抑えたり、積極的に送信機会を獲得したりすることで高いスループットを維持することが可能になり、このような無線通信システムが通信可能なエリアに対する周波数利用効率を向上させることが可能になる。

なお、最適なキャリアセンス閾値を算出する際は、例えば周辺の無線通信端末から送信される無線フレームの受信電力情報などを観測し、これらを収集する。収集された情報からスループットを概算する評価関数を生成し、必要ならば既定の制約のもとで評価関数を最大化する設定値を探索する手法がある。この際の評価関数の算出値と実際のスループット値の差分の大きさにより、最適なキャリアセンス閾値によって実際に得られるスループットと期待されるスループット値に差が生じてしまう。そのため、スループットの評価関数は精度が高いほど有効な制御に繋がると言える。

Bianchi, Giuseppe. "Performance analysis of the IEEE 802.11 distributed coordination function." IEEE Journal on selected areas in communications 18.3 (2000): 535-547. Liew, Soung Chang, et al. "Back-of-the-envelope computation of throughput distributions in CSMA wireless networks." IEEE Transactions on Mobile Computing 9.9 (2010): 1319-1331. IEEE Std802.11-2016, December 2016

スループット評価方法として、計算機を使った無線通信システムのシステムレベルシミュレータなどが考えられる。システムレベルシミュレータは、例えば無線ＬＡＮのアクセス制御の動作を模擬し、無線通信端末毎に無線フレーム送信のプロセスや伝搬路を経た無線フレームの受信電力値の計算やＳＩＮＲの計算、フレーム誤り判定を再現することで実際の無線ＬＡＮに非常に近いスループットを算出することが可能である。しかしながら、一般的にシステムレベルシミュレーションは互いに干渉する無線通信端末数が増大するほど計算機にかかる負荷が高く、高機能な計算機を使用しても結果を算出するまでに時間がかかってしまう。そのため、先にあげたような制御を実現する際に使われることはほとんどなく、より短時間でスループットの評価が可能な簡易的な計算アルゴリズムや解析計算が使われている。

簡易的なスループット評価方法として非特許文献１に示されているマルコフチェーンを使った解析関数が広く知られている。この手法では対象となるエリアに存在する全ての無線通信装置が互いにキャリアセンスにより無線フレームを検出可能であり、送信タイミングが同一となってしまった場合には無線フレームの衝突が発生したと認識してフレーム誤りが生じることを想定している。そのため、多数の端末が互いにキャリアセンス範囲内に存在している環境で、例えば１台の無線通信基地局に対して複数の無線通信端末が上り方向の無線フレームを送信する環境においては有効な手段と考えられるが、かくれ端末やさらし端末などが発生したり、送信および宛先となる無線通信装置の組合せが何組も存在したりする環境では十分なスループット評価を実現できない可能性がある。

また、この課題を解決するため非特許文献２ではグラフ理論を応用し、エリア内の無線通信端末が全て互いにキャリアセンスによる無線フレームの検出が可能でないような複雑な干渉環境を想定している。また、互いに無線フレームを検出できない無線通信端末同士が同時に送信を開始した場合でもフレーム衝突とはならず、互いの干渉電力を考慮したＳＩＮＲを基にスループットを算出することができる。そのため、先に説明したキャリアセンス閾値の制御などによりスループット向上を図る場合は、評価関数として有効な手段と考えられる。ただし、非特許文献２の手法は、無線通信端末数が増大するにつれて実際の無線ＬＡＮのスループットからの誤差が大きくなってしまう課題がある。

ここで、無線ＬＡＮのキャリアセンスのフローは、図１３に示すように、受信レベルが受信感度より高いときに無線ＬＡＮのＰＨＹプリアンブルを復調し、正常に復調された場合はキャリアセンス閾値をＣＣＡ−ＳＤにしてチャネル状態を判定し、正常に復調されない場合はキャリアセンス閾値としてＣＣＡ−ＥＤを用いる。すなわち、無線ＬＡＮでチャネル状態を判定するために使用されるキャリアセンス閾値は、常にＣＣＡ−ＳＤではなく、干渉などによって無線ＬＡＮのＰＨＹプリアンブルが正常に復調されない場合はＣＣＡ−ＥＤを用いることとなっている。

一方、非特許文献２では、常にキャリアセンス閾値はいずれの干渉環境にある無線通信端末においても常にＣＣＡ−ＳＤを用いることを前提としている。また、同時に送信可能な無線通信端末数が増大した場合、干渉電力は複数の無線通信端末から観測されることになるが、非特許文献２ではキャリアセンスを行う際に到来する無線フレームの電力は各々１台ずつから到来するものと想定しているため、この点においても実世界との差が生じてしまうと考えられる。

本発明は、複数の無線通信基地局が互いに干渉し合う無線通信システムのスループットの評価アルゴリズムを改善するために、各無線通信基地局の干渉関係および合計干渉電力値を考慮し、システムレベルシミュレーションを用いることなく簡単にスループット評価が可能な無線通信システムおよび無線通信品質評価方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、所定のエリアに互いに干渉し合う無線通信装置が複数存在する無線通信システムのスループットを評価する無線通信品質評価方法において、複数の無線通信装置の受信電力値情報を収集し、無線通信装置間の受信電力値とキャリアセンス閾値に応じて同時送信可能な無線通信装置の組合せを判定する第１のステップと、無線通信装置が無線フレームの送信前にキャリアセンスフローと干渉電力に基づいて、高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を個別に判定する第２のステップと、第２のステップで判定されたキャリアセンス閾値で検出される複数の無線通信装置からの干渉電力を計算するときに、同時送信可能と想定される無線通信装置の合計受信電力値に基づいて、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再判定する第３のステップと、第３のステップで再判定された同時送信可能な無線通信装置の組合せに基づいて無線通信システムのスループットを計算する第４のステップとを有する。

第１の発明の無線通信品質評価方法において、第２のステップは、無線通信装置が現在設定しているキャリアセンス閾値を用いたキャリアセンスにより無線フレームを検出可能と判断できる送信元の無線通信装置について、他の無線通信装置と同時送信が可能であると判断できる無線通信装置の数を確認し、その数に応じて高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を判定する。

第２の発明は、所定のエリアに互いに干渉し合う無線通信装置が複数存在する環境でスループットを評価する無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置の受信電力値情報を収集し、無線通信装置間の受信電力値とキャリアセンス閾値に応じて同時送信可能な無線通信装置の組合せを判定する情報収集手段と、無線通信装置が無線フレームの送信前にキャリアセンスフローと干渉電力に基づいて、高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を個別に判定するキャリアセンス閾値判定手段と、キャリアセンス閾値判定手段で判定されたキャリアセンス閾値で検出される複数の無線通信装置からの干渉電力を計算するときに、同時送信可能と想定される無線通信装置の合計受信電力値に基づいて、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再判定する同時送信判定手段と、同時送信判定手段で再判定された同時送信可能な無線通信装置の組合せに基づいて無線通信システムのスループットを計算するスループット計算とを備える。

第２の発明の無線通信システムにおいて、キャリアセンス閾値判定手段は、無線通信装置が現在設定しているキャリアセンス閾値を用いたキャリアセンスにより無線フレームを検出可能と判断できる送信元の無線通信装置について、他の無線通信装置と同時送信が可能であると判断できる無線通信装置の数を確認し、その数に応じて高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を判定する構成である。

本発明は、自律分散型のランダムアクセス制御により無線フレームの送信機会を獲得する無線通信システムの無線通信品質評価を実行するに当たり、実際の送信時間と比較して大幅に短時間で計算可能な評価アルゴリズムの計算精度を向上させることができる。

本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムの想定例１を示す図である。 本発明の無線通信システムの想定例２を示す図である。 グラフ理論を応用した通信品質の算出処理手順を示すフローチャートである。 本発明における評価アルゴリズムを反映した通信品質の算出処理手順を示すフローチャートである。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例１を示す図である。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例２を示す図である。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例３−１を示す図である。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例３−２を示す図である。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例４−１を示す図である。 本発明における通信品質の算出処理手順の具体例４−２を示す図である。 正規化スループットの例を示す図である。 無線ＬＡＮのキャリアセンスのフローを示すフローチャートである。

図１は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図１において、各無線通信装置１０と情報収集・計算装置２０は、それぞれの情報信号入出力部１１，２１を介して情報交換が可能な構成になっている。無線通信装置１０は、情報管理部１２および無線信号制御部１３により、干渉関係にある周辺の無線通信装置から受信された無線信号の受信電力値（ＲＳＳＩ）や宛先端末との通信品質情報（ＳＩＮＲなど）を収集し、情報信号入出力部１１から情報収集・計算装置２０に送信する。

情報収集・計算装置２０では、無線通信装置１０から送信された受信電力値などの情報を情報信号入出力部２１を介して情報管理部２２に収集し、接続されている無線通信装置ごとに管理する。さらに、計算部２３は、情報管理部２２に収集された情報に基づいて簡易評価アルゴリズムを使用して干渉環境の中の通信品質を計算する。このとき、さらに計算部２３において計算された通信品質に基づき、各無線通信装置１０の最適な設定値（キャリアセンス閾値）を算出することもできる。その場合、各無線通信装置１０は、情報信号入出力部１１から設定値を受け取り、情報管理部１２を介して無線信号制御部１３に設定を反映する。

図２は、本発明の無線通信システムの想定例１を示す。
図２において、情報収集・計算装置２０には、複数の無線通信装置１０ａ〜１０ｃが接続されている。情報収集・計算装置２０と無線通信装置１０ａ〜１０ｃとの間の情報信号伝達用の接続は実線で示している。また、各無線通信装置間の干渉信号は破線で示している。

図３は、本発明の情報通信システムの想定例２を示す。
図３において、情報収集・計算装置２０は、無線通信装置１０ａに組み込まれており、無線通信装置１０ｂ，１０ｃが接続されている。さらに、無線通信装置１０ａの情報収集も内部で実施され、計算そのものは無線通信装置１０ａの無線信号制御とは別に実施される。

図４は、グラフ理論を応用した通信品質の算出処理手順を示す。
図４において、収集された受信電力値と受信元の情報から各無線通信装置に対するContention graphを作成する（Ｓ11）。Contention graphは、各無線通信装置が互いに同じチャネル上で競合するか否かを０と１で示すグラフである。例えば、図２に示すような３台の無線通信装置１０ａ〜１０ｃがあるとき、互いに干渉するか否かを３×３の行列形式で示したグラフである。あるContention graphの値をｋ_ij（０または１）、ｉを受信する無線通信装置、ｊを送信する無線通信装置とすると、無線通信装置ｉにおいて無線通信装置ｊからの信号の受信電力値が当該無線通信装置ｉのキャリアセンス閾値（ＣＣＡ−ＳＤ）よりも高い場合に１とし、低い場合は０とする。０と判定された無線通信装置ｊの無線信号は検出しないため、無線通信装置ｉと無線通信装置ｊは同時送信が可能であると判定できる。

次に、当該Contention graphを参照し、同時送信可能な組合せ（ＩＳ：Independent Set ）を全て算出し、その組合せの中で無線通信装置の数が最大の組合せを全て探索する（Ｓ12）。次に、正規化スループットを算出する（Ｓ13）。正規化スループットは、Ｓ12で求めた組合せが１組だけの場合は組合せに含まれる無線通信装置を１、含まれない無線通信装置を０とする。また、複数の組合せが存在する場合は、組合せ内に各無線通信装置が含まれる回数ｎ_i に対して全組合せの数ｎを割ることで、各無線通信装置の正規化スループットとする。この正規化スループットは送信機会獲得頻度に相当し、１の場合は、他の無線通信装置の干渉を検出することなくチャネルの送信権をいつでも獲得可能な状態を示す。逆に０の場合は、チャネルの送信権を獲得しようとキャリアセンスを継続しても常にチャネル判定がビジーとなり、送信権を獲得できない状態を示す。

次に、Ｓ13で求まった正規化スループットに対して、当該無線通信装置のリンクの物理層伝送レートとＭＡＣ効率を掛けてスループットに変換する（Ｓ14）。物理層伝送レートは、宛先端末から送信される無線信号を基に送信時の通信品質やＳＩＮＲを予測してＭＣＳを設定してもよいし、予め定めているＭＣＳを用いてもよい。また、ＭＡＣ効率は予測されるトラヒック、もしくは観測されたトラヒックからフレーム時間長を計算して予測してもよい。

図４に示す通信品質の算出処理手順では、無線通信装置の１対１での互いの検出状況を考えた場合のContention graphを作成し、それに基づいて同時送信の組合せを決定している。そのため、さらし端末や隠れ端末のような干渉環境を考慮した通信品質の概算を可能にしている。しかし、一方で１対１での干渉関係しか考慮していないため、複数の無線通信装置が干渉し合っている環境では実際の通信品質と差が生じてしまう。

これに対し、本発明における評価アルゴリズムを反映した通信品質の算出処理手順を図５に示す。ここでは、図４の通信品質の算出処理手順を基本にしながら複数の改良点を加えることでより、実際の無線通信装置に近い通信品質の概算を可能としている。

図５において、まず計算を開始するに当たり（Ｓ21）、各無線通信装置間で測定されたＲＳＳＩ値を集計してＲＳＳＩマップを作成する（Ｓ22）。ＲＳＳＩ値は情報収集可能な無線通信装置から収集する。このとき、２つの無線通信装置で通信伝搬路の可逆性を考慮し、一方の無線通信装置で測定されるＲＳＳＩ値を他方の無線通信装置で観測されるＲＳＳＩ値として扱ってもよい。

次に、用意したＲＳＳＩマップから図４のＳ11と同様の方法でContention graphを作成する（Ｓ23）。次に、Contention graphで使用するキャリアセンス閾値の見直しを実施する繰り返し計算を実行する（Ｓ24〜Ｓ27）。キャリアセンス閾値の見直しでは、例えば無線信号送信前に実施するキャリアセンスに関して、ＣＣＡ−ＳＤまたはＣＣＡ−ＥＤのいずれをチャネル状態の判定に使用するか決定する。

まず、Ｓ23で作成したContention graphを利用し、特定の条件をクリアする無線通信装置の数をカウントすることでキャリアセンス閾値を更新する（Ｓ25）。ある無線通信装置ＡＰのキャリアセンス閾値を判定する場合、前述の特定の条件をクリアするとは以下の２つのいずれかに合致する無線通信装置の数がＮ台以上の場合に、ＡＰのキャリアセンス閾値をＣＣＡ−ＥＤとする（Ｓ26）。

(1) ＡＰが検出できる（＝Contention graphの値が１である）無線通信装置のうち、Contention graphに含まれる他の無線通信装置と同時送信可能である（＝Contention graphの値が０である）。

(2) ＡＰが検出不可の無線通信装置であっても、当該無線通信装置が他の無線通信装置と同時送信可能である場合に、ＡＰで観測される干渉電力値の合計値がＡＰのキャリアセンス閾値を上回っている。

このキャリアセンス閾値の見直しをContention graphに含まれる全ての無線通信装置で実施し、全無線通信装置に関するキャリアセンス閾値を前回と同じ結果になるまで繰り返し計算するか、規定値回数まで繰り返し計算する（Ｓ27）。

以上のようにキャリアセンス閾値の見直しが全無線通信装置で完了したら、更新したキャリアセンス閾値を基にContention graphを再度作成する（Ｓ28）。また、図４のＳ12と同様の方法で、更新したContention graphから同時送信可能な無線通信装置の組合せの中で無線通信装置が最大数となる組合せを探索する（Ｓ29）。

次に、更新したContention graphを基に、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再探索する（Ｓ30〜Ｓ34）。まず、Ｓ29で探索した無線通信装置の組合せが全て同時送信した場合に各無線通信装置が受信する合計のＲＳＳＩ値を計算してＲＳＳＩマップに上書きする（Ｓ31）。次に、更新したＲＳＳＩマップを基に再度Contention graphを作成する（Ｓ32）。このとき作成したContention graphは、無線通信装置が１対１で干渉した場合の検出関係ではなく、複数の無線通信装置で同時送信した場合の合計干渉電力で考慮しているため、Ｓ28で作成したContention graphとは異なる結果となる場合がある。

次に、新しく更新したContention graphから同時送信可能な無線通信装置の組合せの中で、無線通信装置が最大数となる組合せを探索する（Ｓ33）。この同時送信可能な無線通信装置の組合せを用いて、再度Ｓ31から同時送信可能な無線通信装置の組合せを再探索し、前回と同じ結果になるまで繰り返し計算するか、規定値回数まで繰り返し計算する（Ｓ34）。

さらに、このように繰り返し計算により最終的に決定した同時送信する無線通信装置の組合せから正規化スループットを計算する（Ｓ35）。本ステップでは、図４のＳ13と同様の計算を行うことにより、送信機会獲得頻度である正規化スループットを算出する。最後に同時送信時に受ける干渉電力の合計値と宛先となる無線通信装置からの受信電力からＳＩＮＲを計算し（Ｓ36）、最適なＭＣＳを決定する（Ｓ37）。また、割り当てられたＭＣＳからＭＡＣ効率（＝データ送信のために必要な時間に対するデータ送信用の無線信号の時間長の割合）を決定し、正規化スループットからスループットに変換する（Ｓ38）。

以下、図５の本発明における通信品質の算出処理手順の具体例について、図６〜図１２を参照して説明する。

図６において、ＡＰ−ａ，ＡＰ−ｂ，ＡＰ−ｃが隣接して配置され、それぞれのＣＣＡ−ＳＤ（−82dBｍ）によるキャリアセンス範囲が形成されている。各ＡＰと通信するＳＴＡは省略している。Ｓ22で作成されるＲＳＳＩマップおよびＳ23で作成されるContention graphを図６に示す。ここでは、ＡＰ−ａからＡＰ−ｂは検出可能だが、ＡＰ−ｃは検出できない。また、ＡＰ−ｃからＡＰ−ｂは検出可能だが、ＡＰ−ａは検出できない。また、ＡＰ−ｂからＡＰ−ａおよびＡＰ−ｃはともに検出可能である。そのため、ＣＣＡ−ＳＤのみを考慮する非特許文献２の従来方法では、ＡＰ−ｂはさらし端末となり、同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｃとなり、｛ａ，ｃ｝と表記する。

このＡＰ−ａとＡＰ−ｃが同時送信可能と仮定し、図５のＳ30〜Ｓ34で同時送信の組合せを再計算しても、同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｃとなり、Ｓ29の結果と同じになる。このとき、正規化スループットは図１２の(1) のようになり、ＡＰ−ａおよびＡＰ−ｃのみが送信機会を獲得するという結果になる。

一方で、図６の構成において、Ｎ＝１以上として図５のＳ24〜Ｓ27で実施するキャリアセンス閾値の判定を行った場合、全ＡＰのキャリアセンス閾値をＣＣＡ−ＥＤに更新することになる。実際に全ＡＰがフルバッファのトラヒックがかかった状態で動作すると、さらし端末となっているように思われるＡＰ−ｂに対してＡＰ−ａとＡＰ−ｃが各々のタイミングで送信を開始するため、ＡＰ−ｂはいずれかのＰＨＹプリアンブルの復調に失敗する可能性が高く、図１３のキャリアセンスフローによってＣＣＡ−ＥＤでチャネル状態を判定することになる。同様の閾値見直しをＡＰ−ａ、ＡＰ−ｃにも行うことにより、全ＡＰの閾値はＣＣＡ−ＥＤと判定される。

図７，図８，図１０は、全ＡＰのキャリアセンス閾値がＣＣＡ−ＥＤ（−62dBｍ）であった場合のキャリアセンス範囲を示している。ここでは、全ＡＰが１対１の干渉の際は互いに検出することがない位置関係にあり、各ＡＰが単独送信した場合のContention graphは図７，図８，図１０に示す通りであり、正規化スループットは図１２の(2) のように全ＡＰが送信機会を常に獲得するため１となる。ただし、図８のＡＰ−ｂとＡＰ−ｃ、図１０のＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃの互いの受信電力値は、ＣＣＡ−ＥＤよりやや小さい−63dBｍとなっている。

ここで、同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃとなり、この組合せで同時送信可能と仮定し、図５のＳ30〜Ｓ34で同時送信の組合せを再計算する。図７の構成では同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃとなり、Ｓ29の結果と同じになる。

一方、図８の構成はＡＰ−ｂとＡＰ−ｃが近接しているため、同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃから、図５のＳ30〜Ｓ34の再計算によって同時送信の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｂ、またはＡＰ−ａとＡＰ−ｃとなる。この結果により２通りの同時送信パターンがあるので、それぞれについてＳ30〜Ｓ34の２回目の計算を行う。このとき、装置間の干渉検出関係に加えて、同時送信した場合の合計干渉電力が考慮される。キャリアセンス閾値の見直しを行った時点のContention graphからは全ＡＰが同時に送信することが可能になっているため、全ＡＰが同時に送信された場合に各ＡＰで観測される受信電力値を計算する。ここでは、ＡＰ−ｂとＡＰ−ｃが互いにＣＣＡ−ＥＤよりわずかに弱い−63dBｍの信号を受信する場合、図９に示すように、ＡＰ−ａとＡＰ−ｂが同時送信することで観測されるＡＰ−ｃの受信電力が−61dBｍとなり、同じくＡＰ−ａとＡＰ−ｃが同時送信することで観測されるＡＰ−ｂの受信電力が−60dBｍとなる場合、結局３台が同時に送信することができないと考えられる。そのため、真に同時送信可能な組み合わせはＡＰ−ａとＡＰ−ｂの組合せと、ＡＰ−ａとＡＰ−ｃの組合せの２通りになる。この結果により、正規化スループットは図１２の(3) のようにＡＰ−ａは１であるが、ＡＰ−ｂとＡＰ−ｃは互いに送信機会を分け合うため、0.5 ずつとなる。

図１０の構成は、ＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃが均等に近接しているため、同時送信の組合せのうち装置数最大の組合せはＡＰ−ａとＡＰ−ｂとＡＰ−ｃとなるが、図５のＳ30〜Ｓ34の再計算によって、全ＡＰが同時に送信された場合に各ＡＰで観測される受信電力値はＣＣＡ−ＥＤより大きい−60dBｍとなり、同時送信の組合せはなしとなる。次に、同時送信の組合せＡＰ−ａとＡＰ−ｂ、ＡＰ−ａとＡＰ−ｃ、ＡＰ−ｂとＡＰ−ｃについて、図５のＳ30〜Ｓ34の再計算を行う。このとき、図１１に示すように、ＡＰ−ａとＡＰ−ｂが同時送信することで観測されるＡＰ−ｃの受信電力が−60dBｍとなり、ＡＰ−ａとＡＰ−ｃが同時送信することで観測されるＡＰ−ｂの受信電力が−60dBｍとなり、ＡＰ−ｂとＡＰ−ｃが同時送信することで観測されるＡＰ−ａの受信電力が−60dBｍとなり、３台の同時送信はできないが、それぞれ２台の同時送信が可能となる。

すなわち、同時送信可能な組合せのうち装置数最大の組合せは、ＡＰ−ａとＡＰ−ｂ、ＡＰ−ａとＡＰ−ｃ、ＡＰ−ｂとＡＰ−ｃのみとなり、図５のＳ30〜Ｓ34の繰り返し計算を行っても同じ結果になる。

１０ 無線通信装置
１１ 情報信号入出力部
１２ 情報管理部
１３ 無線信号制御部
２０ 情報収集・計算装置
２１ 情報信号入出力部
２２ 情報管理部
２３ 計算部

Claims (4)

1. 所定のエリアに互いに干渉し合う無線通信装置が複数存在する無線通信システムのスループットを評価する無線通信品質評価方法において、
   前記複数の無線通信装置の受信電力値情報を収集し、無線通信装置間の受信電力値とキャリアセンス閾値に応じて同時送信可能な無線通信装置の組合せを判定する第１のステップと、
   前記無線通信装置が無線フレームの送信前にキャリアセンスフローと干渉電力に基づいて、高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を個別に判定する第２のステップと、
   前記第２のステップで判定されたキャリアセンス閾値で検出される複数の無線通信装置からの干渉電力を計算するときに、同時送信可能と想定される無線通信装置の合計受信電力値に基づいて、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再判定する第３のステップと、
   前記第３のステップで再判定された同時送信可能な無線通信装置の組合せに基づいて前記無線通信システムのスループットを計算する第４のステップと
   を有することを特徴とする無線通信品質評価方法。
2. 請求項１に記載の無線通信品質評価方法において、
   前記第２のステップは、前記無線通信装置が現在設定しているキャリアセンス閾値を用いたキャリアセンスにより無線フレームを検出可能と判断できる送信元の無線通信装置について、他の無線通信装置と同時送信が可能であると判断できる無線通信装置の数を確認し、その数に応じて高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を判定する
   ことを特徴とする無線通信品質評価方法。
3. 所定のエリアに互いに干渉し合う無線通信装置が複数存在する環境でスループットを評価する無線通信システムにおいて、
   前記複数の無線通信装置の受信電力値情報を収集し、無線通信装置間の受信電力値とキャリアセンス閾値に応じて同時送信可能な無線通信装置の組合せを判定する情報収集手段と、
   前記無線通信装置が無線フレームの送信前にキャリアセンスフローと干渉電力に基づいて、高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を個別に判定するキャリアセンス閾値判定手段と、
   前記キャリアセンス閾値判定手段で判定されたキャリアセンス閾値で検出される複数の無線通信装置からの干渉電力を計算するときに、同時送信可能と想定される無線通信装置の合計受信電力値に基づいて、同時送信可能な無線通信装置の組合せを再判定する同時送信判定手段と、
   前記同時送信判定手段で再判定された同時送信可能な無線通信装置の組合せに基づいて前記無線通信システムのスループットを計算するスループット計算と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
   前記キャリアセンス閾値判定手段は、前記無線通信装置が現在設定しているキャリアセンス閾値を用いたキャリアセンスにより無線フレームを検出可能と判断できる送信元の無線通信装置について、他の無線通信装置と同時送信が可能であると判断できる無線通信装置の数を確認し、その数に応じて高い頻度で使用されると推定できるキャリアセンス閾値を判定する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。

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