以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(一実施の形態)
IoT(Internet of Things)及び/又はM2M(Machine to Machine)では、低消費電力で広いエリアでの通信が可能なLPWA(Low Power Wide Area)と呼ばれる無線通信技術の利用が検討されている。
LPWAは、アンライセンスドバンド(例えば、920MHz帯)での運用が検討されている。LPWAには、複数の方式(規格)が存在する。例えば、LPWAの通信方式には、スペクトラム拡散方式を用いて通信を行う第1の通信方式と、スペクトラム拡散方式を用いずに通信を行う第2の通信方式とが含まれる。第1の通信方式には、例えば、「LoRa」と称される通信方式が含まれる。また、第2の通信方式には、例えば、「Wi−SUN(Wireless Smart Utility Network)」と称される通信方式が含まれる。
以下では、第1の通信方式の一例として、「LoRa」と称される通信方式(以下、「LoRa方式」と記載)を挙げ、第2の通信方式の一例として、「Wi−SUN」と称される通信方式(以下、「Wi−SUN方式」と記載)を挙げる。しかしながら、本開示は、LoRa方式とWi−SUN方式とに限定されない。
また、以下では、LoRa方式に基づいて動作する端末は、「LoRa端末」と記載され、Wi−SUN方式に基づいて動作する端末は、「Wi−SUN端末」と記載される。また、以下では、LoRa端末とWi−SUN端末との区別が無い場合、「端末」と記載されることがある。
LPWAの端末は、ユーザが所有する端末に限らず、様々な機器に搭載される。例えば、LPWAの端末は、テレビ、エアコン、洗濯機、及び、冷蔵庫等の家電機器、ならびに、車両等の移動輸送機関にも搭載される。
アンライセンスドバンドは、LPWAの他にも、例えば、Wi−fi(登録商標)やRFID(Radio Frequency IDentifier)等を含む様々なシステムが使用する。
そのため、例えば、LoRa端末及びWi−SUN端末等のLPWAの端末が通信に使用するチャネルを割当てる場合には、同一システム、及び、他のシステムからの干渉を考慮することが望まれる。
図1は、LPWAを含む無線システムの概要を示す図である。
図1には、グループ#1と、グループ#2と、グループ#3とが示される。各グループには、複数の装置が含まれる。
グループ#1と#2とは、どちらも、LPWAシステムである。ただし、グループ#1の各装置が属するネットワーク#1(NW#1)は、グループ#2の各装置が属するネットワーク#2(NW#2)と異なる。例えば、NW#1とNW#2とは、同一のLPWAシステムであり、互いに異なる事業者によって運用されるネットワークである。グループ#2のLPWAシステムは、グループ#1によって管理されないネットワーク(管理外ネットワーク)の無線システムである。
グループ#1には、NW#1に属し、NW#1と有線接続又は無線接続する装置が含まれる。例えば、グループ#1は、Wi−SUN方式の通信及びLoRa方式の通信をサポートする2つのゲートウェイ(GW#1及びGW#2)を含む。また、グループ#1は、Wi−SUN端末#1、LoRa端末#1、及び、電波干渉を測定する電波干渉モニタリング装置#1を含む。また、グループ#1は、NW#1を介して、2つのGW等を集中制御する制御装置#1を含む。
グループ#2には、NW#2に属し、NW#2と有線接続又は無線接続する装置が含まれる。例えば、グループ#2は、Wi−SUN方式の通信及びLoRa方式の通信をサポートする2つのゲートウェイ(GW#3及びGW#4)を含む。また、グループ#2は、Wi−SUN端末#2、LoRa端末#2、及び、電波干渉モニタリング装置#2を含む。また、グループ#2は、NW#2を介して、2つのGW等を集中制御する制御装置#2を含む。
なお、図1のグループ#1及びグループ#2における装置の数は一例であり、本開示はこれに限定されない。例えば、図1のグループ#1及びグループ#2に含まれる電波干渉モニタリング装置及び端末の数は、2以上であってもよいし、GWの数は、1であってもよいし、3以上であってもよい。また、各グループのNWには、他の装置が接続されてもよい。
また、グループ#1には、GW(GW#1及び/又は#2)と端末(Wi−SUN端末#1及び/又はLoRa端末#1)との無線通信を中継する中継局が含まれてよい。また、グループ#2においても、同様の中継局が含まれてよい。
グループ#3は、グループ#1の無線システム(LPWAシステム)と異なる無線システムである。グループ#3の無線システムは、グループ#1によって管理されない管理外ネットワークの無線システムである。グループ#3の無線システムは、例えば、RFID及びWi−fi等である。グループ#3には、RFIDリーダ/ライタ及びRFIDタグと、Wi−fiを使用する端末等が含まれる。なお、グループ#3の無線システムには、LTE(Long Term Evolution)システム、及び、レーダシステム等が含まれてよい。
なお、図1に示すネットワーク構成、及び/又は、装置の構成は一例であり、本開示はこれに限定されない。
例えば、図1では、LoRa端末とWi−SUN端末とは、別々の端末である例を示すが、端末は、LoRa方式とWi−SUN方式との両方に基づいて動作可能であってもよい。
また、図1では、1つのGWがWi−SUN方式の通信及びLoRa方式の通信をサポートする例を示すが、Wi−SUN方式の通信をサポートするGWと、LoRa方式の通信をサポートするGWとは、別の装置であってもよい。
また、図1では、GWと、電波干渉モニタリング装置と、制御装置とが別々の装置である例を示すが、GWと、電波干渉モニタリング装置と、制御装置との中で2つ以上が一体となってもよい。
なお、以下の説明における「基地局」は、GWと、電波干渉モニタリング装置とが一体となった装置に対応する。
また、図1に示す各ネットワークには、図1に示す装置と別の装置が含まれてよい。その場合、当該別の装置が、図1に示す装置の一部又は全部の機能を有してもよい。例えば、基地局とWi−SUN端末及び/又はLoRa端末との間に中継局が設けられる場合、当該中継局が、電波干渉モニタリング装置の機能を有してもよい。また、中継局は、GWの機能と電波干渉モニタリング装置の機能とを有してもよい。あるいは、中継局は、電波干渉モニタリング装置の機能を有し、GWの機能を有さなくてもよい。
グループ#1〜#3の各無線装置は、共通のシステム帯域(例えば、アンライセンスドバンド)を使用して、無線信号の送信及び/又は受信を行う。そのため、グループ#1〜#3に含まれる各無線装置は、他の無線装置からの干渉を受ける可能性がある。グループ#1に含まれる無線装置が受ける干渉を例に挙げて説明する。
例えば、グループ#1に含まれる無線装置(例えば、Wi−SUN端末#1)によって送信又は受信される信号は、グループ#1に含まれる他の無線装置(例えば、LoRa端末#2)において干渉を生じさせる。以下では、NW#1に属する無線装置がNW#1に属する他の無線装置から受ける干渉は、「管理内干渉」と記載されることがある。例えば、管理内干渉は、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1に属する無線装置が、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1に属する別の無線装置から受ける干渉に該当する。
また、例えば、グループ#2及び/又はグループ#3に含まれる無線装置(例えば、Wi−SUN端末#2及び/又はRFIDリーダ/ライタ)によって送信又は受信される信号は、グループ#1に含まれる無線装置(例えば、LoRa端末#1)において干渉を生じさせる。以下では、NW#1に属する無線装置が、NW#1に属さない無線装置から受ける干渉は、「管理外干渉」と記載されることがある。例えば、管理外干渉は、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1に属する無線装置が、NW#1に属さない無線装置から受ける干渉に該当する。
管理外干渉は、更に、干渉の要因に基づいて分類される。
例えば、グループ#2に含まれる無線装置(例えば、Wi−SUN端末#2)によって送信又は受信される信号は、グループ#1に含まれる無線装置(例えば、LoRa端末#1)において干渉を生じさせる。以下では、NW#1に属する無線装置がNW#2に属する無線装置から受ける干渉は、「管理外干渉」のうち、「電波干渉」と記載されることがある。例えば、「電波干渉」は、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1に属する無線装置が、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1と異なるNW#2に属する無線装置から受ける干渉に該当する。
また、例えば、グループ#3に含まれる無線装置(例えば、RFIDリーダ/ライタ)によって送信又は受信される信号は、グループ#1に含まれる無線装置(例えば、LoRa端末#1)において干渉を生じさせる。以下では、LPWAシステムの通信をサポートし、NW#1に属する無線装置が、LPWAシステムと異なる無線システムをサポートする無線装置から受ける干渉は、「管理外干渉」のうち、「環境雑音」と記載されることがある。
図1を例に挙げて示したように、LPWAシステムは、LPWAシステムと異なる無線システム、及び/又は、異なるネットワークに属する同じLPWAシステムと、共通のシステム帯域を使用する。そのため、GWにおける、LoRa端末及びWi−SUN端末等のLPWAの端末に対するチャネル割当てにあたって、各GWが割当てに使用するチャネルは、例えば、制御装置において設定される。
次に、図1のグループ#1を例に挙げて、制御装置#1が、GW#1及びGW#2に対して、各GWが配下の端末に割当てるチャネルの設定を説明する。なお、以下では、GWが配下の端末にチャネルを割当てることは、「チャネル割当て」と記載されることがある。
図2は、GWが割当てに使用するチャネルの設定の一例を示す図である。図2には、制御装置#1において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。
図2の横軸は、周波数を示す。図2において、システム帯域は、帯域F、帯域G、及び、帯域Hの3つの帯域を含む。帯域Fは、周波数f1から周波数fkまでの範囲であり、帯域Gは、周波数g1から周波数gmの範囲であり、帯域Hは、周波数h1から周波数hnの範囲及び周波数hn+1から周波数hpの範囲である。なお、kは1以上の整数であり、mは1以上の整数であり、nは1以上の整数であり、pはn以上の整数である。また、以下では、周波数f1をキャリア周波数とするチャネルは、「チャネルf1」と記載されることがある。他の周波数をキャリア周波数とするチャネルも、「チャネルf1」と同様の記載が用いられることがある。
そして、図2には、各チャネルにおける端末の割当ての有無、及び、割当てられる端末の種類が示される。なお、図2の縦軸は、電力を示すが、図2における各チャネルの電力(縦軸の大きさ)は、例示であり、本開示はこれに限定されない。例えば、図2では、各チャネルの電力が同一である例を示すが、各チャネルの電力は、同一でなくてもよい。
帯域Fにおいて、チャネルf1からチャネルfkの各チャネルは、Wi−SUN端末が割当てられるチャネルである。帯域Gにおいて、チャネルg1からチャネルgmの各チャネルは、Wi−SUN端末とLoRa端末の双方が割当てられてよいチャネルである。帯域Hにおいて、チャネルh1からチャネルhpまでの各チャネルは、LoRa端末が割当てられるチャネルである。
以下、Wi−SUN端末を割当てるチャネルは、「Wi−SUNチャネル」と記載され、Wi−SUN端末とLoRa端末の双方を割当ててよいチャネルは、「Wi−SUN/ LoRaチャネル」と記載され、LoRa端末を割当てるチャネルは、「LoRaチャネル」と記載されることがある。
制御装置#1は、GW#1及びGW#2に対して、各GWにおいて端末に割当てるチャネルを設定する。例えば、制御装置#1は、GW#1がGW#1の配下の端末に割当てるWi−SUNチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、LoRaチャネルを設定する。また、制御装置#1は、GW#2がGW#2の配下の端末にWi−SUNチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、LoRaチャネルを設定する。
図2では、GW#1に対して設定されるチャネルが、GW#2に対して設定されるチャネルと共通である。別言すると、図2は、GW#1とGW#2とが、同じチャネルを共用する例を示す。以下、GW#1とGW#2とにおいて共用されるチャネルは、「共用チャネル」と記載されることがある。
例えば、図2に示すように、GW#1とGW#2とが同じチャネルを共用する場合、端末の位置に応じて、干渉が増加する可能性がある。
例えば、GW#1と接続する端末#Aと、GW#2と接続する端末#Bとが、同じ共用チャネルを用いて通信を行う場合を説明する。この場合、端末#AがGW#2に相対的に近い位置に存在すると、GW#2において、端末#Aから送信される信号によって生じる干渉が増加する。干渉が増加した場合、通信品質が劣化する可能性がある。あるいは、干渉が増加した場合、GW#2が、端末#Aからの送信を検知することによって、端末#Bの送信が不可となる可能性がある。
また、GW#1及びGW#2が属するNW#1と異なるネットワーク(例えば、NW#2(図1参照))において、端末#Aから送信される信号によって生じる管理外干渉が増加する可能性がある。
本開示の一実施例では、複数のGWにおいて共用されないチャネルを設定することによって、干渉の増加を抑制し、干渉抑圧効果を向上させる。
以下、複数のGWにおいて共用されないチャネルは、「非共用チャネル」と記載されることがある。例えば、GW#1とGW#2とにおける非共用チャネルは、GW#1とGW#2とのいずれか一方における、端末への割当てに使用されるチャネルである。この場合、非共用チャネルは、GW#1において占有されるチャネル、又は、GW#2において占有されるチャネルに相当する。
<基地局の構成>
図3は、本実施の形態に係る基地局100の構成例を示すブロック図である。基地局100は、受信部101と、復調/復号部102と、通信品質測定部103と、プリアンブル検出部104と、干渉分類部105と、割当制御部106と、制御信号生成部107と、符号化/変調部108と、送信部109と、を備える。
受信部101は、端末が送信した信号を受信し、受信した信号に所定の受信処理を行う。例えば、所定の受信処理は、端末に割当てたチャネルの周波数に基づいた、周波数変換処理(ダウンコンバート)を含む。端末に割当てたチャネルの周波数の情報は、例えば、割当制御部106から取得されてよい。
また、受信部101は、干渉測定(電波環境モニタリング)のために、使用可能な各チャネル(例えば、アンライセンスドバンドに含まれる各チャネル)において、信号を受信する。そして、受信部101は、受信した信号に所定の受信処理を行う。所定の受信処理は、例えば、各チャネルの周波数に基づく周波数変換処理を含む。
受信部101は、所定の受信処理を行った受信信号を復調/復号部102と、通信品質測定部103と、プリアンブル検出部104へ出力する。
復調/復号部102は、受信部101から取得した受信信号に対して、復調処理及び復号処理を行い、受信データを生成する。復調/復号部102は、受信データを、割当制御部106へ出力する。なお、受信データには、基地局100と同じNW(Network)に属する端末を識別する識別子が含まれてよい。また、受信信号の送信元の端末が、LoRa端末である場合、復調処理には、LoRa方式において用いられるスペクトラム拡散に対する逆拡散処理が含まれてもよい。
通信品質測定部103は、受信部101から取得した受信信号に基づいて、通信品質情報を生成する。通信品質情報は、例えば、受信信号の品質(例えば、Received Signal Strength Indicator(RSSI))であってよい。通信品質測定部103は、通信品質情報を割当制御部106へ出力する。
プリアンブル検出部104は、受信部101から取得した受信信号に、プリアンブルが含まれているか否かを検出する。また、プリアンブル検出部104は、プリアンブルが含まれている場合、受信信号に含まれているプリアンブルの種類を判定する。
例えば、プリアンブル検出部104は、LoRa方式に用いられるプリアンブルと受信信号との相関を算出する。プリアンブル検出部104は、算出した相関の結果に所定値以上のピークが生じた場合、LoRa方式に用いられるプリアンブルが受信信号に含まれている、と判定する。LoRa方式に用いられるプリアンブルが受信信号に含まれている場合、受信信号の送信元は、LoRa端末である、と判定される。
LoRa方式の例と同様に、プリアンブル検出部104は、Wi−SUN方式に用いられるプリアンブルと受信信号との相関を算出する。プリアンブル検出部104は、算出した相関に所定値以上のピークが生じた場合、Wi−SUN方式に用いられるプリアンブルが受信信号に含まれている、と判定する。Wi−SUN方式に用いられるプリアンブルが受信信号に含まれている場合、受信信号の送信元は、Wi−SUN端末である、と判定される。
なお、プリアンブル検出部104は、受信信号の送信元が基地局100の属するNWに含まるか否かに関わらず、プリアンブルの検出を行う。別言すれば、プリアンブル検出部104は、基地局100の属するNWに含まれないLoRa端末及びWi−SUN端末が送信した信号に含まれるプリアンブルの種類を判定してもよい。
また、プリアンブル検出部104は、LoRa方式に用いられるプリアンブルと受信信号との相関の結果、及び、Wi−SUN方式に用いられるプリアンブルと受信信号との相関の結果の両方に、所定値以上のピークが生じなかった場合、受信信号の送信元は、LoRa端末でもWi−SUN端末でもない、と判定する。
プリアンブル検出部104は、受信信号にプリアンブルが含まれているか否かを示す情報、及び、プリアンブルが受信信号に含まれている場合にはそのプリアンブルの種類を示す情報を、干渉分類部105へ出力する。また、プリアンブル検出部104は、受信部101から取得した受信信号を干渉分類部105へ出力する。
干渉分類部105は、例えば、各チャネルにおける干渉を分類する。例えば、干渉分類部105は、1つのチャネルにおける、所定時間の受信信号をモニタリングし、受信信号を、上述した、管理内干渉、電波干渉、及び、環境雑音に分類する。
例えば、干渉分類部105は、所定時間内の受信信号の送信元の違いを判別してもよい。干渉分類部105は、所定時間に対する、送信元毎の受信信号の時間の比率を算出し、各チャネルにおける干渉を分類する。例えば、干渉分類部105は、各チャネルの干渉において、支配的な干渉を生じさせる信号の送信元を分類してもよい。ここで、各チャネルにおいて、支配的な干渉とは、例えば、所定時間の受信信号のモニタリングの結果、所定時間のうち時間の占める割合が所定の割合以上であることに相当してもよい。
例えば、干渉分類部105は、プリアンブルが受信信号に含まれていない場合、受信信号の送信元がLPWAシステムと異なる無線システムをサポートする無線装置であり、当該受信信号が環境雑音に対応する、と判定する。
また、干渉分類部105は、プリアンブルが受信信号に含まれている場合、復調/復号部102から取得する受信信号の復号結果に基づいて、送信元の属するNWを判定する。例えば、例えば、干渉分類部105は、受信信号が正しく復号され、受信信号に識別子が含まれる場合、当該受信信号の送信元の属するNWが基地局100と同じNWである、と判定する。一方で、例えば、干渉分類部105は、受信信号が正しく復号されず、受信信号に識別子が含まれていない場合、当該受信信号の送信元の属するNWが基地局100と異なるNWである、と判定する。
また、干渉分類部105は、受信信号の送信元が、基地局100と同じNWに属するLoRa端末またはWi−SUN端末である場合、当該受信信号が管理内干渉に対応する、と判定する。干渉分類部105は、受信信号の送信元が、基地局100と異なるNWに属するLoRa端末またはWi−SUN端末である場合、当該受信信号が電波干渉に対応する、と判定する。
干渉分類部105は、各チャネルにおける干渉の分類結果を、割当制御部106へ出力する。各チャネルにおける干渉の分類結果には、各チャネルにおいて支配的な干渉の種類、及び、干渉電力の情報が含まれてよい。
割当制御部106は、干渉分類部105から取得した干渉の分類結果を、後述する制御装置200(図4参照)に送信してよい。また、割当制御部106は、通信品質情報を制御装置200に送信してよい。
割当制御部106は、制御装置200から受信するチャネル設定情報に基づいて、端末に割当てるチャネルを決定する。チャネル設定情報には、利用可能な帯域の各チャネルが、複数の基地局のそれぞれが共通して割当てに使用する共用チャネルであるか、又は、複数の基地局の1つが割当てに使用する非共用チャネルであるかを示す情報が含まれてよい。また、チャネル設定情報には、利用可能な帯域の各チャネルが、LoRaチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、Wi−SUNチャネルのいずれであるかを示す情報が含まれてよい。
なお、割当制御部106における、端末に割当てるチャネルの決定の例については、後述する。
割当制御部106は、端末に割当てたチャネルに関する情報を制御信号生成部107へ出力する。
また、割当制御部106は、端末とのデータ通信に関する制御を行う。例えば、復調/復号部102から取得した受信データを、図示しない上位局、又は、ネットワーク内の他の装置へ出力してもよい。また、割当制御部106は、上位局、又は、ネットワーク内の他の装置から取得した、端末宛の送信データを、符号化/変調部108へ出力する。端末宛の送信データには、宛先を示す識別子が含まれてもよい。
制御信号生成部107は、割当制御部106から取得した情報に基づいて、端末宛の制御信号を生成する。制御信号生成部107は、所定の信号処理(例えば、符号化処理及び変調処理)が施された制御信号を送信部109へ出力する。
符号化/変調部108は、割当制御部106から取得した送信データに対して、符号化処理及び変調処理を行い、送信信号を生成する。符号化/変調部108は、送信信号を送信部109へ出力する。なお、送信信号の送信先の端末が、LoRa端末である場合、変調処理には、LoRa方式において用いられるスペクトラム拡散処理が含まれてもよい。
送信部109は、符号化/変調部108から取得した送信信号に対して、所定の送信処理を行う。例えば、所定の送信処理は、端末に割当てたチャネルの周波数に基づいた、周波数変換処理(アップコンバート)を含む。端末に割当てたチャネルの周波数の情報は、例えば、割当制御部106から取得されてよい。
また、送信部109は、制御信号生成部107から取得した制御信号に対して、所定の送信処理を行う。例えば、所定の送信処理は、端末に制御信号を送信するためのチャネルの周波数に基づいた、周波数変換処理(アップコンバート)を含む。端末に制御信号を送信するためのチャネルとは、例えば、予め決められたチャネルであってもよいし、端末との通信に現時点で用いられているチャネルであってもよい。
なお、上述では、図2に示す構成が1つの基地局100に含まれる例を説明した。本開示はこれに限定されない。例えば、2つ以上の装置のいずれかが、図2に示す構成のそれぞれを含んでもよい。
例えば、図3の基地局100の構成は、受信部101と、復調/復号部102と、通信品質測定部103と、プリアンブル検出部104と、符号化/変調部108と、送信部109とを含む第1の装置、及び、干渉分類部105と、割当制御部106と、制御信号生成部107とを含む第2の装置に分けられてもよい。この場合、第1の装置と第2の装置とは、ネットワークを介して接続されてもよいし、直接接続されてもよい。第1の装置は、例えば、ゲートウェイと称されてもよい。第2の装置は、集約局、上位局、又は、制御装置等と称されてもよい。
また、上述した第1の装置は、LoRa端末に対して送受信される信号の信号処理、及び、Wi−SUN端末に対して送受信される信号の信号処理の両方を行ってもよい。あるいは、LoRa端末に対して送受信される信号の信号処理を行う第1の装置と、Wi−SUN端末に対して送受信される信号の信号処理を行う第1の装置とが、別々に設けられてもよい。
<制御装置の構成>
図4は、本実施の形態に係る制御装置200の構成例を示すブロック図である。制御装置200は、受信部201と、制御部202と、送信部203と、を備える。制御装置200は、例えば、図1における制御装置#1に対応し、基地局100(例えば、図1のGW#1及びGW#2)に対する集中制御(例えば、チャネル割当ての制御)を行う。
受信部201は、基地局100と接続する端末の位置に関する情報(端末の位置情報)を取得する。例えば、端末の位置情報は、端末がGPS等の衛星を用いて検出した情報であってもよい。この場合、受信部201は、基地局100を介して、端末から位置に関する情報を取得する。また、端末の位置情報は、基地局100が検出したRSSIであってもよい。この場合、受信部201は、基地局100が測定したRSSIを取得する。また、受信部201は、各チャネルにおける干渉の分類結果を基地局100から取得してもよい。
制御部202は、基地局100と接続する端末が与える干渉に関する端末情報を設定する。端末情報は、端末の位置に関する情報に対応してよい。例えば、端末の位置に応じて与える干渉が違うことを示してもよいし、端末が送信した信号の受信電力の違いを示してもよい。端末情報は、端末の数の割合を示してよい。
例えば、端末情報は、基地局100と接続する端末の数に対する、基地局100と接続する端末の中で所定の条件を満たす端末の数との割合であってよい。所定の条件を満たす端末とは、例えば、基地局100から所定の距離内に存在する端末であってよい。あるいは、所定の条件を満たす端末とは、例えば、接続中の基地局100が受信した信号の受信電力(あるいは、受信品質(RSSI))が所定値より大きい場合の、当該信号を送信した端末であってよい。あるいは、所定の条件を満たす端末とは、例えば、接続中の基地局100と隣り合う基地局100が受信した信号の受信電力が所定値より大きい場合の、当該信号を送信した端末であってよい。
制御部202は、端末情報に基づいて、利用可能の各チャネルを、複数の基地局100のそれぞれが共通して割当てに使用する共用チャネル、又は、複数の基地局100の1つが割当てに使用する非共用チャネルに設定する。また、制御部202は、非共用チャネルのそれぞれについて、非共用チャネルを割当て可とする基地局100を設定する。また、制御部202は、利用可能な帯域の各チャネルを、LoRaチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、Wi−SUNチャネルのいずれかに設定する。
また、制御部202は、干渉の分類結果に基づいて、チャネルを、共用チャネル、又は、非共用チャネルに設定してもよい。
制御部202は、設定した結果を示すチャネル設定情報を、送信部203へ出力する。
送信部203は、チャネル設定情報を、基地局100へ送信する。
なお、図4に示した制御装置200の機能(処理)の一部又は全部は、図3に示した基地局100に含まれてよい。例えば、図4の制御部202の機能は、図3の割当制御部106の中に含まれてよい。
以上説明した基地局100及び制御装置200において、制御装置200が、基地局100に対して、基地局100のチャネル割当てに使用するチャネルを設定する。以下では、制御装置200におけるチャネル設定の第1〜第5の例を説明する。
<チャネル設定の第1の例>
図5は、本実施の形態におけるチャネル設定の第1の例を示す図である。図5には、制御装置200において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。なお、GW#1とGW#2とは、隣り合う2つの基地局100に対応する。
図5の横軸は、周波数を示す。図5に示す帯域F、帯域G、及び、帯域Hの範囲については、図2と同様である。また、図5には、各チャネルにおける端末の割当ての有無、及び、割当てられる端末の種類が示される。なお、図5の縦軸は、電力を示すが、図5における各チャネルの電力(縦軸の大きさ)は、例示であり、本開示はこれに限定されない。例えば、図5では、各チャネルの電力が同一である例を示すが、各チャネルの電力は、同一でなくてもよい。
図5では、帯域Fのチャネルが、非共用チャネルに設定され、帯域Gのチャネルが、共用チャネルに設定される。また、図5では、帯域Hが、帯域H1と帯域H2に分けられる。そして、帯域H1のチャネル(チャネルh1〜hn)が、共用チャネルに設定され、帯域H2のチャネル(チャネルhn+1〜hp)が、非共用チャネルに設定される。
図5に示すように、帯域H1の共用チャネルは、GW#1とGW#2との双方のチャネル割当てに使用される。帯域H2の非共用チャネルは、GW#1とGW#2とのいずれか一方のチャネル割当てに使用される。
例えば、図5では、チャネルh1〜hnは、GW#1とGW#2との双方のチャネル割当てに使用される。一方で、チャネルhn+1〜hpのうち、少なくとも、チャネルhn+1とチャネルhp−1とは、GW#1のチャネル割当てに使用され、少なくとも、チャネルhn+2とチャネルhpとは、GW#2のチャネル割当てに使用される。この場合、チャネルhn+1とチャネルhp−1とは、GW#1占有チャネルと称されてよく、チャネルhn+2とチャネルhpとは、GW#2占有チャネルと称されてよい。また、図5では省略されている、チャネルhn+2とチャネルhp−1との間のチャネルも、GW#1とGW#2とのいずれか一方のチャネル割当てに使用される。
なお、帯域F、帯域G、及び、帯域Hのサイズは、予め設定されてよい。また、帯域Hにおける、非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、予め設定されてよい。別言すると、図5に示す設定は、デフォルト設定に対応してよい。また、図5では、帯域Hにおいて、非共用チャネルと共用チャネルとが設定される例を示したが、帯域Gにおいて(Wi−SUN/LoRaチャネルの中で)、非共用チャネルと共用チャネルとが設定されてよい。
また、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、静的に設定されてよい。あるいは、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、動的に設定されてもよい。つまり、非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、可変であってもよい。非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合を可変にすることは、例えば、非共用チャネルの数、及び/又は、共用チャネルの数を可変にすることに相当する。
例えば、制御装置200は、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合を、端末が与える干渉に関する端末情報に基づいて、設定してよい。なお、端末における与干渉に関する端末情報とは、例えば、端末が送信した信号を、当該端末と接続中のGWによって受信された受信電力に基づいて、設定されてもよい。あるいは、端末における与干渉に関する端末情報とは、端末が送信した信号を、当該端末と接続中のGWと隣り合うGWによって受信された受信電力に基づいて、設定されてもよい。あるいは、端末における与干渉に関する端末情報とは、端末がGPS等を用いて取得した端末の位置情報に基づいて設定されてよい。
図5に示すように、利用可能なチャネルの一部を、非共用チャネルに設定することによって、干渉を生じさせる可能性が相対的に高い端末を、非共用チャネルに割当てることができるため、干渉抑圧効果を向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
例えば、LoRa端末は、相対的に通信距離が長いため、LoRaチャネルが非共用チャネルに設定されることによって、干渉抑圧効果を向上させることができる。
例えば、各GWは、接続する端末が他の装置に与える干渉(与干渉)の度合を示す与干渉情報に基づいて、端末を共用チャネル又は非共用チャネルに割当てる。次に、各GWが共用チャネルに端末を割当てる例を説明する。なお、以下では、LoRaチャネルが、共用チャネルに設定される場合に、共用チャネルにLoRa端末を割当てる例を説明する。
図6は、本実施の形態における共用チャネルへの割当ての第1の例を示す図である。
図6には、端末#1〜#7と、GW#1とGW#2と、GW#1とGW#2とのそれぞれの通信エリアAr1とAr2とが示される。そして、通信エリアAr1と通信エリアAr2とのそれぞれにおいて、共用チャネルに割当て可能な領域(割当て可の領域)と共用チャネルに割当て不可の領域とが示される。
共用チャネルに割当て可能な領域とは、当該領域に存在する端末からGWが受信する信号の受信電力が、所定値より大きい領域に相当する。共用チャネルに割当て不可の領域とは、当該領域に存在する端末からGWが受信する信号の受信電力が所定値以下となる領域に相当する。
例えば、図6において、通信エリアAr1内に存在する端末#1〜#3のうち、共用チャネルに割当て可の領域に存在する端末#1及び端末#2には、GW#1によって共用チャネルが割当てられる。一方で、共用チャネルに割当て不可の領域に存在する端末#3には、GW#1によって非共用チャネル(GW#1占有チャネル)が割当てられる。
同様に、図6において、通信エリアAr2内に存在する端末#4〜#7のうち、共用チャネルに割当て可の領域に存在する端末#4には、GW#2によって共用チャネルが割当てられる。一方で、共用チャネルに割当て不可の領域に存在する端末#5〜#7には、GW#2によって非共用チャネル(GW#2占有チャネル)が割当てられる。
例えば、各GWは、端末から受信する信号の電力に基づいて、端末に割当てるチャネル(共用チャネル又は非共用チャネル)を決定する。
このような共用チャネルに対する端末の割当てによって、異なる通信エリアに存在し、同じ共用チャネルを使用する端末間の距離が相対的に離れるため、互いの通信エリアに存在する端末間の干渉を低減できる。
なお、図6では、共用チャネルに割当て可能な領域と、共用チャネルに割当て不可の領域とが、GWにおける受信電力(当該GWに接続している端末から送信された信号の受信電力)によって規定される例を示した。例えば、端末とGWとの距離が端末間で同一であっても、通信エリア内の障害物等の影響によって、GWにおける受信電力は端末間で異なる場合がある。そのため、図6では、共用チャネルに割当て可能な領域が、円では無く、歪んだ形状を有する例を示している。
なお、共用チャネルに割当て可能な領域と、共用チャネルに割当て不可の領域とは、GWからの距離によって規定されてもよい。この場合、例えば、共用チャネルに割当て可能な領域とは、当該領域に存在する端末とGWとの距離が所定距離以下の領域に相当する。また、例えば、共用チャネルに割当て不可の領域とは、当該領域に存在する端末とGWとの距離が所定距離より大きい領域に相当する。
なお、共用チャネルに割当て可能な領域と共用チャネルに割当て不可の領域とが、GWからの距離によって規定される場合、領域の形状は、GWを中心とした円形であってよい。また、この場合、各GWは、GWと端末との距離を示す情報に基づいて、端末に割当てるチャネル(共用チャネル又は非共用チャネル)を決定してもよい。例えば、GWと端末との距離を示す情報は、端末の位置情報(例えば、座標)であってもよいし、端末から受信する信号の受信電力であってもよい。
なお、図6では、共用チャネルに割当て可の領域が、各GWについて1つである例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、共用チャネルに割当て可の領域が、更に分割されてもよい。
図7は、本実施の形態における共用チャネルへの割当ての第2の例を示す図である。
図7には、端末#1〜#7と、GW#1とGW#2と、GW#1とGW#2とのそれぞれの通信エリアAr1とAr2とが示される。そして、通信エリアAr1と通信エリアAr2とのそれぞれにおいて、共用チャネルに割当て可の第1領域(以下、「第1領域」と略記される)と共用チャネルに割当て可の第2領域(以下、「第2領域」と略記される)と共用チャネルに割当て不可の領域とが示される。
通信エリアAr1の第1領域は、GW#1から第1の距離以内の領域である。通信エリアAr1の第2領域は、GW#1から第1の距離より遠く第2の距離以内の領域である。通信エリアAr2の第1領域及び第2領域は、通信エリアAr1の第1領域及び第2領域と同様に、GW#2からの距離に基づいて設定される。
なお、通信エリアAr1の第1領域及び第2領域は、GW1からの距離の代わりに、GW1において端末から受信する信号の受信電力に基づいて規定されてもよい。例えば、受信電力が第1閾値より大きい信号を送信する端末が、第1領域に存在する端末に対応し、受信電力が第1閾値以下かつ第2閾値より大きい信号を送信する端末が、第2領域に存在する端末に対応してもよい。通信エリアAr2の第1領域及び第2領域も、同様であってよい。別言すると、通信エリアAr1の第1領域に存在する端末は、GW#1における当該端末からの受信電力が第1の範囲に含まれ、通信エリアAr1の第2領域に存在する端末は、GW#1における当該端末からの受信電力が第1の範囲よりも低い第2の範囲に含まれる。なお、通信エリアの第1領域及び第2領域が、受信電力に基づいて規定される場合、領域の形状は、図7のようなGWを中心とした同心円と異なる形状であってよい。
図7の第1領域と第2領域とに存在する端末には、共用チャネルが割当てられる。この場合、第1領域と第2領域とに存在する端末間での割当て方が異なってもよい。
例えば、通信エリアAr1の第1領域に存在する端末(例えば、端末#1)と通信エリアAr2の第2領域に存在する端末(例えば、端末#5)とには、同じ第1の共用チャネルが割当てられ、通信エリアAr1の第2領域に存在する端末(例えば、端末#2)と通信エリアAr2の第1領域に存在する端末(例えば、端末#4)とには、同じ第2の共用チャネルが割当てられる。なお、第1の共用チャネルと第2の共用チャネルとは、互いに異なる共用チャネルである。
なお、通信エリアAr1の第1領域に存在する端末#1と通信エリアAr2の第1領域に存在する端末#4とには、同じ共用チャネルが割当てられてよい。別言すると、通信エリアAr1の第2領域に存在する端末と通信エリアAr2の第2領域に存在する端末とには、異なる共用チャネルが割当てられてよい。
この場合、制御装置200は、共用チャネルにおいて、第1領域の端末に割当てるチャネル(第1領域共用チャネル)と、第2領域の端末に割当てるチャネル(第2領域共用チャネル)とを設定する。そして、制御装置200は、2つのGWそれぞれについて、2つの領域とチャネルとの対応関係を入れ替えた設定を行う。各GWは、第1領域に存在する端末を、第1領域共用チャネルに割当て、第2領域に存在する端末を第2領域共用チャネルに割当てる。
そして、例えば、GWは、端末の位置情報(あるいは、端末から受信した信号の受信電力)に基づいて、端末に割当てるチャネル(共用チャネル又は非共用チャネル)を決定する。
このような共用チャネルに対する端末の割当てによって、異なる通信エリアに存在し、同じ共用チャネルを使用する端末間の距離が相対的に離れるため、互いの通信エリアに存在する端末間の干渉を低減でき、干渉抑制効果と周波数利用効率の向上を実現できる。
なお、図7では、割当て可の領域が、2つに分けられる例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、割当て可の領域は、GWからの距離等に応じて、3つ以上に分けられてもよい。この場合、例えば、一方のGWにおいて最も近い領域に存在する端末と、他方のGWにおいて最も離れた領域に存在する端末とが、同じ共用チャネルに割当てられてよい。同様に、一方のGWにおいて2番目に近い領域に存在する端末と、他方のGWにおいて最も離れた領域に存在する端末とが、同じ共用チャネルに割当てられてよい。
共用チャネルへの割当て方法は、図6及び図7に限られない。例えば、GWにおいて測定される、当該GWと接続していない端末の信号の受信電力に基づいて、割当て可の領域と、割当て不可の領域とが分けられてもよい。
図8は、本実施の形態における共用チャネルへの割当ての第3の例を示す図である。
図8には、端末#1〜#7と、GW#1とGW#2と、GW#1とGW#2とのそれぞれの通信エリアAr1とAr2が示される。そして、通信エリアAr1と通信エリアAr2とのそれぞれにおいて、共用チャネルに割当て可の領域と共用チャネルに割当て不可の領域とが示される。
図8では、GW#1において受信される、GW#1と接続していない端末の信号の受信電力に基づいて、通信エリアAr2の割当て可の領域と、割当て不可の領域とが分けられている。同様に、GW#2において測定される、GW#2と接続していない端末の信号の受信電力に基づいて、通信エリアAr1の割当て可の領域と、割当て不可の領域とが分けられている。そのため、通信エリアAr1において、GW#2から相対的に離れている左端側に偏った割当て可の領域が設定される。同様に、通信エリアAr2において、GW#1から相対的に離れている右端側に偏った、割当て可の領域に設定される。
例えば、GW#1は、隣り合うGW#2から、GW#1と接続する端末が送信した信号の受信電力に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、GW#1と接続する端末に割当てるチャネル(共用チャネル又は非共用チャネル)を決定してよい。
このような割当てによって、異なる通信エリアに存在し、同じ共用チャネルを使用する端末の干渉をより低減できる。
なお、図8において、通信エリアAr1とAr2との境界周辺の領域が、共用チャネルに割当て可の領域に設定されてよい。
図9は、本実施の形態における共用チャネルへの割当ての第4の例を示す図である。
図9では、図8に示した割当て可の領域(図9では、共用チャネルに割当て可の第3領域に対応)に加えて、通信エリアAr1とAr2とのそれぞれの境界周辺の領域が、共用チャネルに割当て可の第4領域に設定される。
ここで、第3領域に存在する端末と、第4領域に存在する端末とには、異なる共用チャネルが割当てられる。
この場合、制御装置200は、共用チャネルにおいて、第3領域の端末に割当てるチャネル(第3領域共用チャネル)と、第4領域の端末に割当てるチャネル(第4領域共用チャネル)とを設定する。各GWは、例えば、GWと端末との距離を示す情報に基づいて、第3領域に存在する端末を、第3領域共用チャネルに割当て、第4領域に存在する端末を第4領域共用チャネルに割当てる。なお、第3領域共用チャネルと第4領域共用チャネルとは、互いに異なる共用チャネルであってよい。
例えば、GW#1は、隣り合うGW#2から、GW#1と接続する端末が送信した信号の受信電力に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、GW#1と接続する端末に割当てるチャネル(共用チャネル又は非共用チャネル)を決定してよい。
このような割当てによって、異なる通信エリアに存在し、同じ共用チャネルを使用する端末の干渉をより低減できる。また、通信エリアの境界周辺に存在する端末が、同じ共用チャネルを使用することによって、当該端末が、GW#1とGW#2が、当該端末との信号の送受信を協調して行うことができるため、通信エリアの境界周辺に存在する端末の通信品質の劣化を抑制できる。
次に、上述したチャネル設定の第1の例における制御装置200及び基地局100の処理の流れを説明する。
図10は、チャネル設定の第1の例における制御装置200の処理の流れを示すフローチャートである。例えば、図10に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよい。
制御装置200(例えば、制御部202)は、利用可能な帯域の中から、第1チャネル群、第2チャネル群、及び、第3チャネル群の3つのチャネル群を設定する(S101)。また、ここでは、制御装置200は、割当てられる端末の種類(LoRa端末及び/又はWi−SUN端末)を各チャネルに設定する。
例えば、図5に示した例では、第1チャネル群は、帯域Gに含まれるWi−SUN/LoRaチャネルのグループに対応し、第2チャネル群は、帯域Hに含まれるWi−SUNチャネルのグループに対応し、第3チャネル群は、帯域Fに含まれるLoRaチャネルのグループに対応する。なお、各チャネル群に含まれるチャネルの数は、特に限定されない。
次に、制御装置200は、第1チャネル群の各チャネルを共用チャネルに設定する(S102)。
次に、制御装置200は、パラメータaを設定する(S103)。パラメータaは、端末における与干渉に関する端末情報の一例である。例えば、パラメータaは、GWと接続する端末の総数に対する、GWから所定の距離以内に存在する端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信する端末)の数の割合である。なお、以下では、GWから所定の距離以内に存在する端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信する端末)は、「GW付近の端末」と記載されることがある。パラメータaが大きいほど、GW付近の端末数が多いことを示す。
ここで、制御装置200は、各GWから取得する、接続中の端末の数、及び、接続中の端末の位置の情報(あるいは、受信電力等のGWと端末との距離を示す情報)に基づいて、パラメータaを設定する。パラメータaを設定する場合の対象となる端末は、LoRa端末及びWi−SUN端末の両方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。例えば、LoRaチャネルが共用チャネルに設定される場合、パラメータaは、GWと接続するLoRa端末の総数に対する、GWから所定の距離以内に存在するLoRa端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信するLoRa端末)の数の割合であってよい。
また、制御装置200は、複数のGWそれぞれに接続中の端末の数及び位置に基づいて、パラメータaを設定してよい。例えば、パラメータaは、複数のGWそれぞれに接続中の端末の総数に対する、各GWから所定の距離以内に存在する端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信する端末)の数の割合であってよい。
あるいは、制御装置200は、GW毎にパラメータaを設定してよい。そして、複数のパラメータaのうち、最小値又は最大値が、S104以降の処理に適用されてよい。あるいは、複数のパラメータaの平均値が以降の処理に適用されてよい。
次に、制御装置200は、パラメータaが第1閾値よりも大きいか否かを判定する(S104)。
aが第1閾値より大きい場合(S104にてYES)、制御装置200は、第2チャネル群の中でX個を共用チャネルに設定する(S105)。この場合、共用チャネルに設定したX個のチャネルを除いた第2チャネル群のチャネルは、非共用チャネルに設定されてよい。なお、Xは、1以上の整数である。
aが第1閾値以下の場合(S104にてNO)、制御装置200は、第2チャネル群の中でY個を共用チャネルに設定する(S106)。この場合、共用チャネルに設定したY個のチャネルを除いた第2チャネル群のチャネルは、非共用チャネルに設定されてよい。なお、Yは0以上X未満の整数である。
次に、制御装置200は、第3チャネル群の各チャネルを非共用チャネルに設定する(S107)。
制御装置200は、設定した非共用チャネルのそれぞれについて、使用可能なGWを1つ設定する(S108)。S108の処理によって、例えば、制御装置200は、非共用チャネルが、どのGWにおいて割当て可のチャネルであるかを設定する。
制御装置200は、設定した結果を示すチャネル設定情報を各GWに送信する(S109)。そして、図10に示すフローは終了する。
図10に示すフローにおいて、S103〜S106の処理によって、第2チャネル群における、共用チャネルと非共用チャネルとの割合が、動的に設定される。例えば、aが第1閾値より大きい場合、aが第1閾値以下の場合と比較して、GW付近に存在する端末の数が多いため、共用チャネルの数が多く設定される。
なお、図10に示すフローでは、共用チャネルの数がX又はYの2つのいずれかに設定される例を示したが、共用チャネルの数は、3つ以上の中から設定されてよい。この場合、aと比較される閾値が2つ以上設けられてもよい。
図11は、チャネル設定の第1の例における基地局100の処理の流れを示すフローチャートである。例えば、図11に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよいし、後述するチャネル設定情報を受信することをトリガに開始されてもよい。なお、基地局100は、図5〜図9に示したGW#1及び#2に対応する。
基地局100は、チャネル設定情報を受信する(S201)。
基地局100は、利用可能なチャネルの全てに対する割当て処理が完了したか否かを判定する(S202)。
割当て処理が完了していない場合(S202にてNO)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、割当て処理が完了していないチャネル(以下、「チャネルz」と記載する)が存在する場合、基地局100は、チャネルzに対してS203以降の割当て処理を実行する。一方で、割当て処理が完了した場合(S202にてYES)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、割当て処理が完了していないチャネルが存在しない場合、図11に示すフローを終了する。
基地局100は、チャネルzがLoRaチャネルか否かを判定する(S203)。
チャネルzがLoRaチャネルである場合(S203にてYES)、基地局100は、チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルであるかを判定する(S204)。
チャネルzが共用チャネルでも無く、割当て可チャネルでも無い場合(S204にてNO)、例えば、チャネルzが他のGWにおいて割当て可のチャネルである場合、チャネルzに端末を割当てずに、S202の処理が実行される。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S204にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末を割当てる(S205)。そして、S202の処理が実行される。
なお、S205の処理では、チャネルzが共用チャネルである場合と、チャネルzが割当て可チャネルである場合とで、割当て方法が異なってもよい。例えば、図6〜図9に示したような、共用チャネルへの割当て方法が適用されてよい。
チャネルzがLoRaチャネルでは無い場合(S203にてNO)、基地局100は、チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルか否かを判定する(S206)。
チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルである場合(S206にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末又はWi−SUN端末を割当てる(S207)。そして、S202の処理が実行される。
チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルでは無い場合(S206にてNO)、すなわち、チャネルzがWi−SUNチャネルである場合、基地局100は、チャネルzにWi−SUN端末を割当てる(S208)。そして、S202の処理が実行される。
以上説明したように、チャネル設定の第1の例では、利用可能なチャネルの一部(例えば、LoRaチャネルのチャネル群の一部)を、非共用チャネルに設定することによって、干渉を生じさせる可能性が相対的に高い端末を、非共用チャネルに割当てることができるため、干渉抑圧効果を向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
また、チャネル設定の第1の例では、端末の位置に関する端末情報(例えば、端末の座標、又は、GWにおける受信電力)に基づいて、共用チャネルと非共用チャネルとの割合を設定する。この設定により、干渉を生じさせる可能性が相対的に高い端末の数等に基づいて、非共用チャネルの割合を設定できるため、干渉抑圧効果を更に向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
<チャネル設定の第2の例>
チャネル設定の第1の例では、LoRaチャネルを含む帯域Hの中に、共用チャネルから構成される帯域H1と非共用チャネルから構成される帯域H2とが設定される例を示したが、本開示はこれに限定されない。チャネル設定の第2の例では、Wi−SUNチャネルを含む帯域Fの中に、共用チャネルと非共用チャネルとが、設定される例を説明する。
図12は、本実施の形態におけるチャネル設定の第2の例を示す図である。図12では、図5と同様に、制御装置200において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。なお、GW#1とGW#2とは、隣り合う2つの基地局100に対応する。
図12では、図5と同様に、帯域Gのチャネルが、共用チャネルに設定される。また、図12では、図5と同様に、帯域Hが、帯域H1と帯域H2に分けられ、帯域H1のチャネル(チャネルh1〜hn)が、共用チャネルに設定され、帯域H2のチャネル(チャネルhn+1〜hp)が、非共用チャネルに設定される。そして、図12では、図5と異なり、帯域Fが、帯域F1と帯域F2に分けられる。そして、帯域F1のチャネル(チャネルf1〜f4)が、共用チャネルに設定され、帯域F2のチャネル(チャネルf5〜fk)が、非共用チャネルに設定される。
図12に示すように、帯域F1及び帯域H1の共用チャネルは、GW#1とGW#2との双方の割当てに使用される。帯域F2及び帯域H2の非共用チャネルは、GW#1とGW#2とのいずれか一方の割当てに使用される。
なお、帯域F、帯域G、及び、帯域Hのサイズは、予め設定されてよい。また、帯域F及び帯域Hにおける、非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、予め設定されてよい。別言すると、図12に示す設定は、デフォルト設定に対応してよい。
また、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、静的に設定されてよい。あるいは、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、動的に設定されてもよい(つまり、可変であってもよい)。また、帯域Fにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、静的に設定されてよい。あるいは、帯域Hにおける非共用チャネルの数と共用チャネルの数との割合は、動的に設定されてもよい(つまり、可変であってもよい)。帯域Fにおける共用チャネルの数と非共用チャネルの数との割合と、帯域Hにおける共用チャネルの数と非共用チャネルの数との割合とは、独立して設定されてよい。
図12に示すように、LoRaチャネルのチャネル群と、Wi−SUNチャネルのチャネル群との両方に、非共用チャネルを設定することによって、干渉を生じさせる可能性が相対的に高いLoRa端末及びWi−SUN端末を、非共用チャネルに割当てることができるため、干渉抑圧効果を更に、向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
例えば、帯域Fの共用チャネルの数(つまり、Wi−SUNチャネルの中の共用チャネルの数)は、帯域Hの共用チャネルの数(つまり、LoRaチャネルの中の共用チャネルの数)よりも少なく設定されてよい。
例えば、Wi−SUN端末は、LoRa端末と比較して干渉に対する耐性が低いため、Wi−SUNチャネルの中の共用チャネルの数をLoRaチャネルの中の共用チャネルの数よりも少なく設定されることによって、干渉抑圧効果を向上させることができる。
例えば、各GWは、接続する端末が他の装置に与える干渉(与干渉)の度合を示す与干渉情報に基づいて、端末を共用チャネル又は非共用チャネルに割当てる。次に、各GWが共用チャネルに端末を割当てる例を説明する。
図13は、本実施の形態における共用チャネルへの割当ての第5の例を示す図である。
図13には、端末#1〜#7と、GW#1とGW#2と、GW#1とGW#2とのそれぞれの通信エリアAr1とAr2が示される。そして、通信エリアAr1と通信エリアAr2とのそれぞれにおいて、第5領域と第6領域と共用チャネルに割当て不可の領域(割当て不可の領域)とが示される。
通信エリアAr1の第5領域は、GW#1から第5の距離以内の領域である。通信エリアAr1の第6領域は、GW#1から第5の距離より遠く第6の距離以内の領域である。通信エリアAr2の第5領域及び第6領域は、通信エリアAr1の第5領域及び第6領域と同様に、GW#2からの距離に基づいて設定される。
第5領域は、例えば、LoRa端末及びWi−SUN端末の双方に共用チャネルの割当て可の領域に対応する。第6領域は、例えば、LoRa端末に共用チャネルの割当て可の領域に対応する。別言すると、第6領域は、Wi−SUN端末に共用チャネルの割当て不可の領域に対応する。
図13の第5領域に存在するLoRa端末及びWi−SUN端末には、共用チャネルが割当てられる。例えば、通信エリアAr1の第5領域に存在する端末(端末#1)がLoRa端末である場合、当該LoRa端末には、帯域H1(図12参照)の共用チャネルが割当てられ、通信エリアAr1の第5領域に存在する端末がWi−SUN端末である場合、当該Wi−SUN端末には、帯域F1の共用チャネルが割当てられる。
図13の第6領域に存在するLoRa端末には、共用チャネルが割当てられるが、第6領域に存在するWi−SUN端末には、共用チャネルが割当てられない。例えば、通信エリアAr1の第6領域に存在する端末(端末#2)がLoRa端末である場合、当該LoRa端末には、帯域H1の共用チャネルが割当てられる。一方で、通信エリアAr1の第6領域に存在する端末が端末Wi−SUN端末である場合、当該Wi−SUN端末には、帯域F1の共用チャネルが割当てられない代わりに、帯域F2の非共用チャネルが割当てられてよい。
LoRa端末は、Wi−SUN端末と比較して、干渉に対する耐性が強く、通信範囲も広い。そのため、LoRa端末に共用チャネルを割当て可の領域(図13における第5領域と第6領域)が、Wi−SUN端末に共用チャネルを割当て可の領域(図13における第5領域)よりも広げられてよい。
次に、上述したチャネル設定の第2の例における制御装置200及び基地局100の処理の流れを説明する。
図14は、チャネル設定の第2の例における制御装置200の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図14において、図10と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。例えば、図14に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよい。
図14のフローチャートは、図10におけるS107の処理がS301〜S304の処理に置き換わっている。
S105又はS106の処理の後、制御装置200は、パラメータbを設定する(S301)。パラメータbは、端末における与干渉に関する端末情報の一例である。例えば、パラメータbは、GWと接続する端末の総数に対する、GWから所定の距離以内に存在する端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信する端末)の数の割合である。パラメータbが大きいほど、GW付近の端末数が多いことを示す。
ここで、制御装置200は、各GWから取得する、接続中の端末の数、及び、接続中の端末の位置の情報(あるいは、受信電力の情報)に基づいて、パラメータbを設定する。パラメータbを設定する場合の対象となる端末は、LoRa端末及びWi−SUN端末の両方であってもよいし、いずれか一方であってもよい。例えば、パラメータbは、GWと接続するWi−SUN端末の総数に対する、GWから所定の距離以内に存在するWi−SUN端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信するWi−SUN端末)の数の割合であってよい。
また、制御装置200は、複数のGWそれぞれに接続中の端末の数及び位置に基づいて、パラメータbを設定してよい。例えば、パラメータbは、複数のGWそれぞれに接続中の端末の総数に対する、各GWから所定の距離以内に存在する端末(あるいは、受信電力が所定値より大きい信号を送信する端末)の数の割合であってよい。
あるいは、制御装置200は、GW毎にパラメータbを設定してよい。そして、複数のパラメータbのうち、最小値又は最大値が、S302以降の処理に適用されてよい。あるいは、複数のパラメータbの平均値が以降の処理に適用されてよい。
例えば、パラメータbは、パラメータaと同様であってもよい。
次に、制御装置200は、パラメータbが第2閾値よりも大きいか否かを判定する(S302)。第2閾値は、第1閾値と同じであってもよいし、異なってもよい。
bが第2閾値より大きい場合(S302にてYES)、制御装置200は、第3チャネル群の中でXx個を共用チャネルに設定する(S303)。この場合、共用チャネルに設定したXx個のチャネルを除いた第3チャネル群のチャネルは、非共用チャネルに設定されてよい。なお、Xxは、1以上の整数である。また、Xxは、Xと異なってもよい。
bが第2閾値以下の場合(S302にてNO)、制御装置200は、第3チャネル群の中でYy個を共用チャネルに設定する(S304)。この場合、共用チャネルに設定したYy個のチャネルを除いた第3チャネル群のチャネルは、非共用チャネルに設定されてよい。なお、Yyは0以上X未満の整数である。また、Yyは、Yと異なってもよい。
そして、図10と同様に、S108以降の処理が実行される。
図14に示すフローにおいて、S301〜S304の処理によって、第3チャネル群における、共用チャネルと非共用チャネルとの割合が、動的に設定される。例えば、bが第2閾値より大きい場合、aが第2閾値以下の場合と比較して、GW付近に存在する端末の数が多いため、共用チャネルの数が多く設定される。
図15は、チャネル設定の第2の例における基地局100の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図15において、図11と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。例えば、図15に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよいし、チャネル設定情報を受信することをトリガに開始されてもよい。
図15のフローチャートは、図11に対して、S401の処理が追加されている。
チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルでは無い場合(S206にてNO)、すなわち、チャネルzがWi−SUNチャネルである場合、基地局100は、チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルであるかを判定する(S401)。
チャネルzが共用チャネルでも無く、割当て可チャネルでも無い場合(S401にてNO)、例えば、チャネルzが他のGWにおいて割当て可のチャネルである場合、チャネルzに端末を割当てずに、S202の処理が実行される。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S401にてYES)、基地局100は、チャネルzにWi−SUN端末を割当てる(S208)。そして、S202の処理が実行される。
なお、S205及びS208の処理では、チャネルzが共用チャネルである場合、例えば、図6〜図9に示したような、共用チャネルへの割当て方法が適用されてよい。あるいは、図13に示した、共用チャネルへの割当て方法が適用されてよい。
以上説明したように、チャネル設定の第2の例では、利用可能なチャネルの中で、LoRaチャネルのグループとWi−SUNチャネルのグループとのそれぞれの一部を、非共用チャネルに設定することによって、干渉を生じさせる可能性が相対的に高いLoRa端末及びWi−SUN端末とのそれぞれを、非共用チャネルに割当てることができるため、干渉抑圧効果を更に向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
<チャネル設定の第3の例>
上述した各例は、2つのGWの一方のGWに接続する端末が、他方のGW及び/又は他方のGWと接続する端末に対する干渉について示した。本開示はこれに限定されない。チャネル設定の第3の例では、他の要因によって生じる干渉を抑圧する設定について説明する。
図16は、本実施の形態におけるチャネル設定の第3の例を示す図である。図16では、図12と同様に、制御装置200において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。なお、GW#1とGW#2とは、隣り合う2つの基地局100に対応する。
図16では、図12と同様のGW#1とGW#2とにおけるチャネル割当ての例を示すが、図16では、共用チャネルに設定されたチャネルg1、g2、h1、及び、h2において、管理外干渉が生じている点で、図12と異なる。
例えば、管理外干渉が検出されたチャネルg1、g2、h1、及び、h2について、制御装置200は、チャネルg1、g2、h1、及び、h2が共用チャネルである場合でも、当該チャネルをGW間で共用しないチャネル(つまり、非共用チャネル)に設定する。あるいは、制御装置200は、管理外干渉が検出された当該チャネルを優先して非共用チャネルに設定する。
例えば、図16では、GW#2において、チャネルg1とg2とは、チャネル割当てに使用されるが、GW#1において、チャネルg1とg2とは、チャネル割当てに使用されない。また、図16では、GW#1において、チャネルh1とh2とは、チャネル割当てに使用されるが、GW#2において、チャネルh1とh2とは、チャネル割当てに使用されない。
なお、管理外干渉が検出されたチャネルをチャネル割当てに使用する場合、GWは、管理外干渉が検出されたチャネルを特定の端末に割当ててよい。特定の端末は、GWの位置に相対的に近い端末であってよい。例えば、特定の端末は、GWの位置から所定の範囲内に存在する端末であってよい。
図16では、GW#2において、チャネルg1とg2とは、チャネル割当てに使用される。この場合、チャネルg1とg2とは、GW#2の位置から所定の範囲内に存在する端末に割当てられてよい。同様に、図16では、GW#1において、チャネルh1とh2とは、チャネル割当てに使用される。この場合、チャネルh1とh2とは、GW#1の位置から所定の範囲内に存在する端末に割当てられてよい。
ここで、所定の範囲は、管理外干渉が検出されたチャネルに応じて設定されてよい。例えば、管理外干渉がWi−SUNチャネルの中の共用チャネル(例えば、図16のチャネルf1)において検出された場合の所定の範囲は、管理外干渉がLoRaチャネルの中の共用チャネル(例えば、図16のチャネルh1)において検出された場合よりも小さくてよい。
このような設定によって、周波数利用効率の向上と、干渉抑圧効果の向上とを実現できる。例えば、管理外干渉の大きいチャネルが、複数のGW間で共用されないことによって、管理外干渉の影響(管理外NWから受ける干渉の影響)を低減できる。また、管理外干渉の大きいチャネルに、GWに相対的に近い位置の端末が割当てられることによって、当該GWと隣り合うGWに与える当該端末からの干渉が低減でき、管理外NWに対する干渉(管理外NWに与える干渉)も低減できる。
次に、上述したチャネル設定の第3の例における制御装置200及び基地局100の処理の流れを説明する。
図17は、チャネル設定の第3の例における制御装置200の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図17に示すフローチャートは、例えば、図14に示したフローチャートの前に実行される処理を示す。
制御装置200は、システム帯域に含まれるチャネル毎の干渉の分類結果を、複数のGWから取得する(S501)。
制御装置200は、システム帯域に含まれるチャネルの中から、干渉が所定量よりも少ないチャネルを決定する(S502)。S502にて決定したチャネルは、利用可能なチャネルに対応する。
制御装置200は、利用可能な全チャネルの設定処理が完了したか否かを判定する(S503)。
設定処理が完了していない場合(S503にてNO)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、設定処理が完了していないチャネル(以下、「チャネルzz」と記載する)が存在する場合、制御装置200は、チャネルzzに対してS504以降の設定処理を実行する。
制御装置200は、チャネルzzにおいて管理外干渉が支配的か否かを判定する(S504)。例えば、制御装置200は、複数のGWから取得する干渉の分類結果に基づき、チャネルzzにおける管理外干渉が所定値以上の場合、チャネルzzにおいて管理外干渉が支配的である、と判定してよい。なお、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、管理外干渉の干渉量が異なる場合、最も大きい管理外干渉の干渉量が判断対象であってよい。
チャネルzzにおいて管理外干渉が支配的では無い場合(S504にてNO)、制御装置200は、チャネルzzに対する設定を行わずに、S503の処理が実行される。
チャネルzzにおいて管理外干渉が支配的である場合(S504にてYES)、制御装置200は、チャネルzzを非共用チャネルに設定する(S505)。そして、S503の処理が実行される。
なお、S505の処理において、チャネルzzについて、割当てられる端末の種類(LoRa端末及び/又はWi−SUN端末)を設定してもよい。
あるいは、S505の処理において、チャネルzzについて、使用可能なGWを設定してもよい。例えば、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、管理外干渉の干渉量が複数のGWの分類結果の間で異なる場合、最も小さい管理外干渉の干渉量の分類結果に対応するGWが、チャネルzzについて、使用可能なGWに設定されてよい。
設定処理が完了した場合(S503にてYES)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、割当て処理が完了していないチャネルが存在しない場合、図17に示すフローを終了する。そして、例えば、図14のS101以降の処理が実行される。
なお、S505の処理において、非共用チャネルに設定されたチャネルzzは、図14のS101以降の処理において、設定対象のチャネルから除外されてもよい。
図18は、チャネル設定の第3の例における基地局100の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図18において、図15と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。例えば、図18に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよいし、チャネル設定情報を受信することをトリガに開始されてもよい。
図18のフローチャートは、図15に対して、S601、S602、及び、S603の処理が追加されている。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S204にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さいか否かを判定する(S601)。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さくない場合(S601にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さい場合(S601にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末を割当てる(S205)。そして、S202の処理が実行される。
チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルである場合(S206にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さいか否かを判定する(S602)。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さくない場合(S602にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さい場合(S602にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末又はWi−SUN端末を割当てる(S207)。そして、S202の処理が実行される。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S401にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さいか否かを判定する(S603)。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さくない場合(S603にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける管理外干渉が所定値より小さい場合(S603にてYES)、基地局100は、チャネルzにWi−SUN端末を割当てる(S208)。そして、S202の処理が実行される。
なお、S205及びS208の処理では、チャネルzが共用チャネルである場合、例えば、図6〜図9に示したような、共用チャネルの割当て方法が適用されてよい。あるいは、図13に示した、共用チャネルの割当て方法が適用されてよい。あるいは、S205及びS208の処理では、チャネルzが、管理外干渉が相対的に大きい場合、管理外NWに対する干渉を低減するため、基地局100付近の端末が、当該チャネルzに割当てられてよい。
以上説明したように、チャネル設定の第3の例では、利用可能なチャネルの中で、検出された干渉の分類結果に基づいて、非共用チャネルに設定することによって、干渉抑圧効果を更に向上させることができる。例えば、チャネル設定の第3の例では、管理外干渉が支配的なチャネルを、共用チャネルに設定しないことによって、管理外NWへの干渉を抑圧できる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
なお、チャネル設定の第3の例では、第2の例(例えば、図12)において、管理外干渉が生じている例を示したが、例えば、第1の例(例えば、図5)において、管理外干渉が生じた場合も、同様に、管理外干渉が支配的なチャネルが、非共用チャネルに設定されてよい。
<チャネル設定の第4の例>
チャネル設定の第3の例では、管理外干渉の大きさに基づいたチャネル設定が追加される例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、管理外干渉が、電波干渉であるか、あるいは、環境雑音であるかに応じて、設定を変更してもよい。
図19は、本実施の形態におけるチャネル設定の第4の例を示す図である。図19では、図16と同様に、制御装置200において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。なお、GW#1とGW#2とは、隣り合う2つの基地局100に対応する。
図19では、図16と同様のGW#1とGW#2とにおけるチャネル割当ての例を示すが、図19では、共用チャネルに設定されたチャネルg1、g2、h1、及び、h2において、生じている管理外干渉が電波干渉である点と共用チャネルに設定されたチャネルf1〜f3において環境雑音が生じている点で、図16と異なる。
図19の例では、チャネルf1における環境雑音が、GW#1によって検出され、チャネルf2、f3における環境雑音が、GW#2によって検出される。
図16では、管理外干渉が検出されたチャネルが共用チャネルである場合でも、制御装置200は、当該チャネルをGW間で共用しないチャネル(つまり、非共用チャネル)に設定変更した。図19では、検出された管理外干渉が電波干渉である場合、制御装置200は、当該チャネルを非共用チャネルに設定する一方で、検出された管理外干渉が環境雑音である場合、制御装置200は、当該チャネルを共用チャネルに設定してよい。あるいは、検出された管理外干渉が環境雑音である場合、制御装置200は、当該チャネルを共用チャネルに設定可能として扱ってよい。
例えば、図19では、チャネルg1、g2、h1、及び、h2において検出された管理外干渉が電波干渉であるため、図16と同様に、チャネルg1、g2、h1、及び、h2は、GW#1とGW#2のいずれか一方のチャネル割当てに使用される。
一方で、図19では、共用チャネルであるチャネルf1〜f3において検出された管理外干渉が環境雑音であるため、チャネルf1〜f3は、GW#1とGW#2の両方のチャネル割当てに使用される。
このような設定によって、周波数利用効率の向上と、干渉抑圧効果の向上とを実現できる。例えば、環境雑音が検出されたチャネルを共用することによって、周波数利用効率は更に向上する。また、電波干渉が検出されたチャネルを共用しないことによって、管理外ネットワークに対する干渉抑圧効果が向上する。
次に、上述したチャネル設定の第4の例における制御装置200及び基地局100の処理の流れを説明する。
図20は、チャネル設定の第4の例における制御装置200の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図20に示すフローチャートは、例えば、図14に示したフローチャートの前に実行される処理を示す。また、図20において、図17と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。
設定処理が完了していない場合(S503にてNO)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、設定処理が完了していないチャネル(チャネルzz)が存在する場合、制御装置200は、チャネルzzに対してS701以降の設定処理を実行する。
制御装置200は、チャネルzzにおいて電波干渉が支配的か否かを判定する(S701)。例えば、制御装置200は、複数のGWから取得する干渉の分類結果に基づき、チャネルzzにおける電波干渉が所定値以上の場合、チャネルzzにおいて電波干渉が支配的である、と判定してよい。なお、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、電波干渉の干渉量が異なる場合、最も大きい電波干渉の干渉量が判断対象であってよい。
チャネルzzにおいて電波干渉が支配的では無い場合(S701にてNO)、制御装置200は、チャネルzzに対する設定を行わずに、S503の処理が実行される。
チャネルzzにおいて電波干渉が支配的である場合(S701にてYES)、制御装置200は、チャネルzzを非共用チャネルに設定する(S702)。そして、S503の処理が実行される。
なお、S702の処理において、チャネルzzについて、割当てられる端末の種類(LoRa端末及び/又はWi−SUN端末)を設定してもよい。
あるいは、S702の処理において、チャネルzzについて、使用可能なGWを設定してもよい。例えば、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、電波干渉の干渉量が複数のGWの分類結果の間で異なる場合、最も小さい電波干渉の干渉量の分類結果に対応するGWが、チャネルzzについて、使用可能なGWに設定されてよい。
設定処理が完了した場合(S503にてYES)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、設定処理が完了していないチャネルが存在しない場合、図20に示すフローを終了する。そして、例えば、図14のS101以降の処理が実行される。
なお、S702の処理において、非共用チャネルに設定されたチャネルzzは、図14のS101以降の処理において、設定対象のチャネルから除外されてもよい。
図21は、チャネル設定の第4の例における基地局100の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図21において、図15と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。例えば、図21に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよいし、チャネル設定情報を受信することをトリガに開始されてもよい。
図21のフローチャートは、図15に対して、S801、S802、及び、S803の処理が追加されている。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S204にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける干渉が条件Aを満たすか否かを判定する(S801)。ここで、条件Aを満たすとは、チャネルzにおいて電波干渉が支配的であり、かつ、電波干渉が所定値より小さいという第1の条件と、チャネルzにおいて環境雑音が支配的であるという第2の条件との2つの条件のいずれかを満たすことに相当する。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たさない場合(S801にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たす場合(S801にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末を割当てる(S205)。そして、S202の処理が実行される。
チャネルzがWi−SUN/LoRaチャネルである場合(S206にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける干渉が条件Aを満たすか否かを判定する(S802)。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たさない場合(S802にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たす場合(S802にてYES)、基地局100は、チャネルzにLoRa端末又はWi−SUN端末を割当てる(S207)。そして、S202の処理が実行される。
チャネルzが共用チャネル又は割当て可チャネルである場合(S401にてYES)、基地局100は、チャネルzにおける干渉が条件Aを満たすか否かを判定する(S803)。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たさない場合(S803にてNO)、S202の処理が実行される。
チャネルzにおける干渉が条件Aを満たす場合(S803にてYES)、基地局100は、チャネルzにWi−SUN端末を割当てる(S208)。そして、S202の処理が実行される。
以上説明したように、チャネル設定の第4の例では、利用可能なチャネルの中で、検出された干渉の分類結果に基づいて、非共用チャネルに設定することによって、干渉抑圧効果を更に向上させることができる。例えば、チャネル設定の第4の例では、電波干渉が支配的なチャネルを、共用チャネルに設定しないことによって、管理外NWへの干渉を抑圧できる。また、環境雑音が支配的なチャネルを共用チャネルに設定可能とすることによって、周波数利用効率を向上させることができる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
なお、チャネル設定の第4の例では、第2の例(例えば、図12)において、電波干渉及び環境雑音が生じている例を示したが、例えば、第1の例(例えば、図5)において、電波干渉及び環境雑音が生じた場合も、同様の設定が実施されてよい。
<チャネル設定の第5の例>
チャネル設定の第4の例では、環境雑音が検出されたチャネルを複数のGW間で共用する例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、環境雑音の優先度に基づいて、環境雑音が検出されたチャネルを複数のGW間で共用するか否かを決定してもよい。
図22は、本実施の形態におけるチャネル設定の第5の例を示す図である。図22では、図19と同様に、制御装置200において設定されたチャネル設定に基づく、GW#1における端末へのチャネル割当ての例と、GW#1における端末へのチャネル割当ての例とが示される。なお、GW#1とGW#2とは、隣り合う2つの基地局100に対応する。
図22では、図19と同様のGW#1とGW#2とにおけるチャネル割当ての例を示すが、図22では、共用チャネルに設定されたチャネルf1〜f3において生じている環境雑音の優先度が区別されている点で、図19と異なる。
図22の例では、図19と同様に、チャネルf1における環境雑音が、GW#1によって検出され、チャネルf2及びf3における環境雑音が、GW#2によって検出される。そして、図22の例では、チャネルf1における環境雑音が優先度の低い環境雑音であり、チャネルf2及びf3における環境雑音が、優先度の低い環境雑音である。
図19では、環境雑音が検出されたチャネルが共用チャネルに設定されている場合、制御装置200は、当該チャネルをGW間で共用する、と決定した。図22では、検出された環境雑音が優先度の高い場合、制御装置200は、当該チャネルをGW間で共用しない、と決定し、検出された環境雑音が優先度の低い場合、制御装置200は、当該チャネルをGW間で共用する、と決定する。
例えば、図22では、チャネルf1において検出された環境雑音の優先度が低いため、チャネルf1は、GW#1とGW#2の両方のチャネル割当てに使用される。
一方で、図22では、チャネルf2及びf3において検出された環境雑音の優先度が高いため、チャネルf2及びf3は、GW#2のチャネル割当てに使用されず、GW#1のチャネル割当てに使用される。
図22では、GW#1において、チャネルf2とf3とは、チャネル割当てに使用される。この場合、チャネルf2とf3とは、GW#1の位置から所定の範囲内に存在する端末に割当てられてよい。
ここで、所定の範囲は、優先度の高い環境雑音が検出されたチャネルに応じて設定されてよい。例えば、優先度の高い環境雑音がWi−SUNチャネルの中の共用チャネル(例えば、図22のチャネルf2とf3)において検出された場合の所定の範囲は、優先度の高い環境雑音がLoRaチャネルの中の共用チャネル(例えば、図22のチャネルh1)において検出された場合よりも小さくてよい。
ここで、環境雑音の優先度の判定の一例について説明する。
図23は、環境雑音の優先度の判定の一例を示す図である。
図23には、時間軸方向において設定される基地局100の信号送信区間と、信号無送信区間とが示される。また、信号無送信区間に対する高速フーリエ変換(FFT)等の時間−周波数変換の結果の一例が示される。時間−周波数変換の結果における横軸は、周波数を示し、縦軸は周波数成分毎の受信電力を示す。なお、信号無送信区間は、信号受信区間、及び/又は、電波干渉モニタリング区間に対応してよい。
例えば、基地局100は、時間−周波数変換の結果に基づいて、信号無送信区間に信号送信に用いられた周波数帯域を推定する。
例えば、基地局100は、時間−周波数変換の結果を、周波数軸方向にm個の処理単位P1〜Pmに分割する。そして、基地局100は、分割した処理単位毎に、受信電力の最大値と最小値とを決定する。
そして、基地局100は、各処理単位における受信電力の最大値と最小値とを比較することによって、当該処理単位が信号送信に用いられたか否かを判定する。
例えば、基地局100は、処理単位Pj(jは1以上m以下の整数)において、受信電力の最大値max(Pj)と最小値min(Pj)との間に、α×max(Pj)>min(Pj)の関係が成り立つ場合、処理単位Pjが信号送信に用いられた周波数帯域である、と判定する。なお、αは、判定に係る重み付け係数である。例えば、αは、0より大きい係数である。
基地局100は、処理単位P1〜Pmのそれぞれについて、信号送信に用いられたか否かを判定することによって、信号送信に用いられた周波数帯域を決定し、当該周波数帯域に対応する無線システム(環境雑音システム)を決定する。そして、基地局100は、決定した環境雑音システムの優先度を決定する。
なお、基地局100は、システム帯域において信号を送信する他の無線システムの周波数帯域に関する情報、及び、当該他の無線システムの優先度に関する情報を予め有していてよい。
次に、上述したチャネル設定の第5の例における制御装置200及び基地局100の処理の流れを説明する。
図24は、チャネル設定の第5の例における制御装置200の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図24に示すフローチャートは、例えば、図14に示したフローチャートの前に実行される処理を示す。また、図24において、図17と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。
設定処理が完了していない場合(S503にてNO)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、設定処理が完了していないチャネル(チャネルzz)が存在する場合、制御装置200は、チャネルzzに対してS901以降の設定処理を実行する。
制御装置200は、チャネルzzにおいて電波干渉が支配的か否かを判定する(S901)。例えば、制御装置200は、複数のGWから取得する干渉の分類結果に基づき、チャネルzzにおける電波干渉が所定値以上の場合、チャネルzzにおいて電波干渉が支配的である、と判定してよい。なお、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、電波干渉の干渉量が異なる場合、最も大きい電波干渉の干渉量が判断対象であってよい。
チャネルzzにおいて電波干渉が支配的である場合(S901にてYES)、制御装置200は、チャネルzzを非共用チャネルに設定する(S902)。そして、S503の処理が実行される。
チャネルzzにおいて電波干渉が支配的では無い場合(S901にてNO)、制御装置200は、チャネルzzにおいて環境雑音が支配的か否かを判定する(S903)。
チャネルzzにおいて環境雑音が支配的である場合(S903にてYES)、制御装置200は、支配的な環境雑音の優先度が所定の優先度よりも高いか否かを判定する(S904)。例えば、所定の優先度とは、制御装置200を含むネットワークがサポートする無線システムの優先度であってよい。
支配的な環境雑音の優先度が所定の優先度よりも高い場合(S904にてYES)、制御装置200は、チャネルzzを非共用チャネルに設定する(S905)。そして、S503の処理が実行される。
チャネルzzにおいて環境雑音が支配的では無い場合(S903にてNO)、又は、支配的な環境雑音の優先度が所定の優先度よりも高くない場合(S904にてNO)、チャネルzzの設定を行わずに、S503の処理が実行される。
なお、S902及びS905の処理において、チャネルzzについて、割当てられる端末の種類(LoRa端末及び/又はWi−SUN端末)を設定してもよい。
あるいは、S902の処理において、チャネルzzについて、使用可能なGWを設定してもよい。例えば、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、電波干渉の干渉量が複数のGWの分類結果の間で異なる場合、最も小さい電波干渉の干渉量の分類結果に対応するGWが、チャネルzzについて、使用可能なGWに設定されてよい。
あるいは、S905の処理において、チャネルzzについて、使用可能なGWを設定してもよい。例えば、複数のGWから取得する干渉の分類結果において、環境雑音の干渉量が複数のGWの分類結果の間で異なる場合、最も小さい環境雑音の干渉量の分類結果に対応するGWが、チャネルzzについて、使用可能なGWに設定されてよい。
設定処理が完了した場合(S503にてYES)、すなわち、利用可能なチャネルのうち、設定処理が完了していないチャネルが存在しない場合、図24に示すフローを終了する。そして、例えば、図14のS101以降の処理が実行される。
なお、S902及びS905の処理において、非共用チャネルに設定されたチャネルzzは、図14のS101以降の処理において、設定対象のチャネルから除外されてもよい。
図25は、チャネル設定の第5の例における基地局100の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図25において、図21と同様の処理については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。例えば、図25に示すフローチャートは、所定時間毎に開始されてよいし、チャネル設定情報を受信することをトリガに開始されてもよい。
図25のフローチャートでは、図21におけるS801、S802、及び、S803が、それぞれ、S1001、S1002、及び、S1003に置き換えられている。詳細には、図21の「条件Aを満たす」が、図25では「条件Bを満たす」に置き換わっている点を除いて、図25の処理は、図21と同様である。そのため、ここでは、条件Bについて説明し、図25の他の説明は、省略する。
条件Bを満たすとは、チャネルzにおいて電波干渉が支配的であり、かつ、電波干渉が所定値より小さいという第3の条件と、チャネルzにおいて環境雑音が支配的であり、かつ、支配的な環境雑音の優先度が所定の優先度よりも高くないという第4の条件との2つの条件のいずれかを満たすことに相当する。
なお、チャネルzにおいて、電波干渉あるいは優先度が高い環境雑音が相対的に大きい場合、管理外NW並びに優先度が高い他システムに対する干渉を低減するため、基地局100付近の端末が、当該チャネルzに割当てられてよい。
以上説明したように、チャネル設定の第5の例では、利用可能なチャネルの中で、検出された干渉の分類結果に基づいて、非共用チャネルに設定することによって、干渉抑圧効果を更に向上させることができる。例えば、チャネル設定の第5の例では、電波干渉が支配的なチャネルを、共用チャネルに設定しないことによって、管理外NWへの干渉を抑圧できる。また、環境雑音が支配的なチャネルにおいて、環境雑音の優先度に基づいて、共用チャネルに設定可能とするか否かを区別することによって、優先度の高い環境雑音に該当する無線システムへの干渉を抑圧できる。また、干渉を生じさせる可能性が相対的に低い端末を、共用チャネルに割当てることができるため、周波数利用効率を向上させることができる。
なお、チャネル設定の第5の例では、第2の例(例えば、図12)において、電波干渉及び環境雑音が生じている例を示したが、例えば、第1の例(例えば、図5)において、電波干渉及び環境雑音が生じた場合も、同様の設定が実施されてよい。
なお、上記の実施の形態におけるチャネル設定の第1〜第5の例では、Wi−SUNチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、LoRaチャネルの3通りのチャネルが、それぞれ、周波数方向に連続して設定される例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、3通りのチャネルの少なくとも1つは、周波数方向において離散した位置に設定されてよい。
また、上記の実施の形態におけるチャネル設定の第1〜第5の例では、Wi−SUNチャネルから成るチャネルのグループ、Wi−SUN/LoRaチャネルから成るチャネルのグループ、及び、LoRaチャネルから成るチャネルのグループが、それぞれ、帯域F、帯域G、及び、帯域Hに設定されるが、本開示はこれに限定されない。例えば、1つのグループに含まれるチャネルが、周波数方向において離散した位置に設定されてよい。
また、上記の実施の形態におけるチャネル設定の第1〜第5の例では、Wi−SUNチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、LoRaチャネルの3通りのチャネルが、それぞれ、3つの帯域(3つのチャネルのグループ(チャネル群))と対応した例を示したが、本開示はこれに限定されない。3通りのチャネルが、それぞれ、3つの帯域(3つのチャネルのグループ(チャネル群))と対応しなくてもよい。例えば、1つのチャネルのグループの中に、3通りのチャネルのうち、2通り以上のチャネルが含まれてよい。
また、上記の実施の形態では、Wi−SUNチャネル、Wi−SUN/LoRaチャネル、及び、LoRaチャネルの3通りのチャネルが設定される例を示したが、本開示はこれに限定されない。3通りのチャネルの内、設定されるチャネルは、1通り又は2通りであってもよい。
また、上記の実施の形態では、主に、隣り合う2つのGWのそれぞれがチャネル割当てに使用するチャネルを、制御装置200が設定する例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御装置200は、互いに隣り合う3つ以上のGWのそれぞれがチャネル割当てに使用するチャネルを、制御装置200が設定してもよい。この場合、制御装置200は、3つ以上のGWの全てにおいて共用される共用チャネルと、3つ以上のGWの一部において共用される非共用チャネルと、3つ以上のGWの1つが使用する非共用チャネルと、を設定してもよい。
また、上述した実施の形態、および、各バリエーションでは、通信方式としてLoRa方式およびWi−SUN方式を例に挙げて説明したが、本開示はこれらに限定されない。LoRa方式は、スペクトラム拡散を行う任意の通信方式、例えば、CDMA(Code Division Multiple Access)通信方式に置換されてよい。また、Wi−SUN方式は、スペクトラム拡散を行わない任意の通信方式、例えば、WLAN(Wireless Local Area Network)等に使用されているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)通信方式に置換されてよい。更に、スペクトラム拡散を行う任意の通信方式、あるいは、スペクトラム拡散を行わない任意の通信方式のいずれか1つの通信方式を用いる場合においても、本開示は適用されてよい。例えば、WLANのみを用いる場合において、本開示は適用されてよい。
また、上記の実施の形態において、端末の位置の情報とは、GPS等を用いて得られた座標の情報であってもよいし、GWが端末から受信した信号の受信電力(例えば、RSSI)に基づくGWと端末との距離を含んでもよい。
また、上記の実施の形態において、「所定値」、「閾値」等の用語は、予め設定された値を指す用語の一例であり、同じ「所定値」、「閾値」という用語が、同じ値に対応しなくてもよい。
なお、上記実施の形態における「・・・部」という表記は、「・・・回路(circuitry)」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
また、上記実施の形態における「チャネル」という表記は、「周波数」、「周波数チャネル」、「帯域」、「バンド」、「キャリア」、「サブキャリア」、又は、「(周波数)リソース」といった他の表記に置換されてもよい。
本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。
上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるLSIとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのLSI又はLSIの組み合わせによって制御されてもよい。LSIは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部又は全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。LSIはデータの入力と出力を備えてもよい。LSIは、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本開示は、通信機能を持つあらゆる種類の装置、デバイス、システム(通信装置と総称)において実施可能である。通信装置の、非限定的な例としては、電話機(携帯電話、スマートフォン等)、タブレット、パーソナル・コンピューター(PC)(ラップトップ、デスクトップ、ノートブック等)、カメラ(デジタル・スチル/ビデオ・カメラ等)、デジタル・プレーヤー(デジタル・オーディオ/ビデオ・プレーヤー等)、着用可能なデバイス(ウェアラブル・カメラ、スマートウオッチ、トラッキングデバイス等)、ゲーム・コンソール、デジタル・ブック・リーダー、テレヘルス・テレメディシン(遠隔ヘルスケア・メディシン処方)デバイス、通信機能付きの乗り物又は移動輸送機関(自動車、飛行機、船等)、及び上述の各種装置の組み合わせがあげられる。
通信装置は、持ち運び可能又は移動可能なものに限定されず、持ち運びできない又は固定されている、あらゆる種類の装置、デバイス、システム、例えば、スマート・ホーム・デバイス(家電機器、照明機器、スマートメーター又は計測機器、コントロール・パネル等)、自動販売機、その他IoT(Internet of Things)ネットワーク上に存在し得るあらゆる「モノ(Things)」をも含む。
通信には、セルラーシステム、無線LANシステム、通信衛星システム等によるデータ通信に加え、これらの組み合わせによるデータ通信も含まれる。
また、通信装置には、本開示に記載される通信機能を実行する通信デバイスに接続又は連結される、コントローラやセンサー等のデバイスも含まれる。例えば、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスが使用する制御信号やデータ信号を生成するような、コントローラやセンサーが含まれる。
また、通信装置には、上記の非限定的な各種装置と通信を行う、あるいはこれら各種装置を制御する、インフラストラクチャ設備、例えば、基地局、アクセスポイント、その他あらゆる装置、デバイス、システムが含まれる。
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
以上、本開示の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。