JP3931063B2

JP3931063B2 - 移動通信チャネル設定方法

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Publication number: JP3931063B2
Application number: JP2001284099A
Authority: JP
Inventors: 晴子河東
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003092779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定的な基地局や中継局を設定せず、移動局等の無線通信装置を一時的に基地局や中継局として機能させ、ネットワークを構築するアドホックネットワーク（Adhoc Network）において、複数の無線ゾーンがオーバーラップする場合に、互いの混信を防止する上で必要なチャネル数を算出するための移動通信チャネル設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移動通信の使用形態には、トランシーバのように移動局同士が直接無線通信を行うものや、タクシー無線のように1つの基地局と移動局との間で通信を行うもの、あるいは自動車電話のようにサービスエリア内に多数配置した固定基地局によってセル状ゾーンを構成し、移動局が位置するゾーン内の基地局を介して通信を行うもの等がある。近年、普及が目覚ましいPHSを含む携帯電話システムは、上記三番目のシステムに属するものであるが、加入者の増加に伴いチャネル周波数の不足が顕著になり、新たな周波数帯域の割り当ての他、Ｗ−ＣＤＭＡのように極めて大きなチャネル容量が得られる新たな多重変調方式が採用されている。
【０００３】
更に、チャネル周波数を有効に利用するために互いに干渉しない間隔をもって同一チャネル周波数を繰り返し使用するようになっているが、そのための回線設計の良し悪しはチャネル周波数の利用率を左右し、いかに少ないチャネル数で相互干渉なくサービスエリア内を隙間なくカバーするかが重要な課題である。
【０００４】
図１６は、基地局が固定である従来の無線通信システムのゾーン構成を示したものである。同図において、１ｂはサービスエリア内に所定間隔をもって多数配置された基地局であって、それぞれの基地局１ｂを中心として六角形の無線ゾーン２をサービスエリアとして受け持ち、各無線ゾーン２内の移動局ＭＴはその中心の基地局１ｂを介して通信を行う。なお、それぞれの無線ゾーンの半径はＲ２であり、各ゾーン２は、基地局１ｂから発射される電波が所定レベルの電界強度にて到達する範囲と定義され、通常円形となるが、隣接ゾーンと接する部分は、自ゾーンと隣接ゾーンの平均受信電界強度がほぼ等しくなる点をゾーンの境界と定義しているので、同図に示すように六角形となる。ゾーン２の六角形の各頂点は、ゾーン２内で基地局１ｂからの距離が最も遠い所、即ち、受信電界強度が最低となるところであり、基地局から頂点までの距離がゾーン半径Ｒ２となる。
【０００５】
さて、このようにゾーン配置形（セル型とも云う）の移動通信網では、混信を避けるため互いに隣接するゾーンでは同一の周波数を使用することはできないが、周波数を効率的に利用するために、場所を変えて同じ周波数を繰返し使用することが可能である。電子情報通信学会発行「移動通信の基礎」第8章の「システム構成と制御」の項に詳述されているように、六角形のゾーン構成において繰返し数が３の場合、同図１６において太い実線にて囲んだ部分が繰返しエリアとなる。即ち、1つの繰返しエリアに注目すれば、斜線ゾーンの使用周波数をＦ１とし、その右上のゾーン周波数をＦ２、右横のゾーン周波数をＦ３として、互いに異なる三つの周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を割り当てれば互いに干渉することなく1つの繰返しエリアをカバーすることができ、更に、同一周波数を使用するゾーンが直接隣接しないように同様に周波数配置したエリアを繰返し配置することによって、サービス領域の全てをカバーすることができる。即ち、図１６において斜線のゾーン２が隣接しないように繰返しエリアを配置すれば、当該斜線ゾーンには同一の周波数を割り当てることができる。六角形ゾーンにおいては、上述したように繰返しエリアの最少ゾーン数は３となり、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の最低三つの周波数によって全てのゾーンをカバーすることができる。
【０００６】
図１６を使用して説明した六角形ゾーンにおいて、繰返しエリアのゾーン数が３の場合に、混信なくネットワークを構築するために必要な周波数の数を求めるフローチャートが図１７である。六角形ゾーンにおける繰返しエリアのゾーン数は、３の他に４、７、９等の値をとることができ、繰返しエリア内のゾーン数が大きくなればなるほど干渉は小さくなるが、必要とする周波数の数が多くなり、その利用効率は小さくなる。同様に六角形ゾーンにおいて繰返しエリアのゾーン数が４の場合のゾーン構成を図１８に、その場合の必要周波数の数を求めるフローチャートを図１９に示す。なお、六角形以外のゾーン形状や繰返しエリアのゾーン数及び必要周波数に関しては、上記電子情報通信学会発行「移動通信の基礎」第8章に詳しく説明されているので、ここでの説明は省略する。
【０００７】
以上説明したゾーン構成は、基地局が固定されたものであったが、近年、アドホックネットワークと称される新たなシステムが注目されている。アドホックネットワークは、従来の固定的な基地局配置に代わり、例えば、比較的距離と時間が近接した状況において、一時的に集合した移動局間でデータの送受信を行うための通信手段を提供するシステムである。その形態は種々のものが考えられるが、例えば、状況に応じて移動局のなかから選択した所要のものに基地局としての機能を持たせ、周囲の他の移動局間と通信を行うもの、あるいは、サービスゾーン中に位置する全ての移動局や固定局に無線中継機能を持たせネットワークを構築し、順次隣接する他の移動局に情報を転送しながら目的の移動局端末に情報を伝達するものである。従来の固定基地局方式のネットワークが半永久的なものであるとすれば、アドホックネットワークは、一時的に必要に応じて構築されるネットワークである。特に近年、携帯通信端末とパーソナルコンピュータとの結合によって、移動しながら各種データ通信を行う場面が多くなったが、アドホックネットワークはこのような場面においてもその利便性が有望視されている。同様のシステムはブルーツース（Bluetooth）においても提案されており、アドホックネットワークは新たな通信インフラとして、今後色々な使用形態の発掘や発展が期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、アドホックネットワークにおいては、状況に対応して適宜、移動局や他の一般的な固定局の中から選定した無線局を基地局として機能させ、周辺の他の局と通信回線を構成するもの、あるいはサービスゾーン中の全ての無線通信装置を連結してネットワークを構築するものであるから、従来のように基地局１ｂが固定であり、しかも、基地局１ｂが統制制御局等と別個に有線で接続されていることを前提としたゾーン構成方法は適用できない。即ち、図１６乃至図１８によって説明した従来のゾーン構成方法では、基地局が有線による通信系や中継用に設けられた無線系によって通信統制局等と接続されていたので、単に、隣接する基地局間の使用チャネル周波数を異なるように構成すれば良く、比較的問題は少なかった。
【０００９】
しかしながら、アドホックネットワークのように、通常は一端末局として使用される移動局や固定局を基地局や中継局として機能させ、従来と同様にサービスゾーンを確保するシステムにおいては、各基地局として設定された局への通信回線も、通常使用される無線チャネル周波数を使用することになり、更に、設定した基地局間で、順次情報を転送しながら所要の基地局を介して目的とする移動局等の無線通信装置に情報を伝達することになるので、近隣の無線通信装置までの電波の到達性、混信発生の可能性の検討、多数の無線ゾーンがオーバーラップする場合の無線回線設計等、ゾーンの大きさや周波数繰返しの設計が必要であり、基地局配置には極めて複雑な回線設計が必要となる。
【００１０】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、アドホックネットワークのように、通常使用する無線チャネルを用いる無線通信装置を基地局や中継局として機能させ、これら多数の無線局を順次転送しながら目的とする無線端末装置と通信を行うシステムにおいても適用可能な移動通信チャネル設定方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明にかかる移動通信チャネル設定方法は、複数の無線通信装置間において順次中継することにより目的とする無線通信装置間の相互通信を確保するアドホックネットワーク構築に際し、それぞれの無線通信装置の無線ゾーンが重なり合う場合の混信を防止するために必要なチャネル数の設定処理において、当該ネットワークを各無線ゾーン中央にのみ固定基地局を配置したセル方式ネットワークと見做した上で繰返しゾーン数と必要なチャネル数を求める処理と、当該アドホックネットワークを構成する各無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得た数値を上記必要チャネル数に乗算することによって最終的に必要なチャネル数を得る処理とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかる移動通信チャネル設定方法によれば、以上のような処理手順を備えたので、アドホックネットワーク無線システムのように、配置された無線通信装置の全てが基地局として機能し、互いの電波が到達する範囲が複雑にオーバーラップする場合においても、互いに干渉や混信を防止する上で必要なチャネル数を論理的に求めることができる。
【００１３】
つぎの発明にかかる移動通信チャネル設定方法では、上記の発明において、無線通信装置が正三角形の網状メッシュ上に近似的に配置されており、それぞれの無線通信装置の電波が所定の電界強度をもって到達する無線ゾーンの形状が、中心から頂点までの距離が上記三角メッシュの一辺の長さと等しい正六角形となっている場合において、上記無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得られる数を３としたことを特徴とする。
【００１４】
この発明にかかる移動通信チャネル設定方法によれば、上記発明において、一般的に多用される六角形ゾーンについて具体的に処理を実行することが可能である。特に、基本的なネットワーク構成についての移動通信チャネル設定方法であり、この処理をサブルーチン化しておくことによって、種々のバリエーションに迅速に適応可能となる。
【００１５】
つぎの発明にかかる移動通信チャネル設定方法では、上記の発明において、上記無線通信装置が一辺長Ｄの正三角形の網状メッシュ上に近似的に配置されており、上記無線ゾーン中に複数の無線通信装置が含まれ、該無線ゾーンの形状が中心から頂点までの距離をＲ２とする六角形であって、上記Ｒ２がＤのＳ倍であるとき、当該ネットワークを各無線ゾーン中央にのみ固定基地局を配置したセル方式ネットワークと見做した際に必要とする上記チャネル数と、各無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得る数値３と、Ｓの二乗値とを乗じて最終的に必要なチャネル数を求める処理を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この発明にかかる移動通信チャネル設定方法によれば、上記発明において、一つの無線ゾーン中に多数の無線通信装置が含まれ、それぞれの電波が複雑に重なり合う場合においても、互いに干渉や混信を防止する上で必要なチャネル数を論理的に求めることができる。
【００１７】
つぎの発明にかかる移動通信チャネル設定方法によれば、上記の発明において、上記無線通信装置の少なくとも一部が不規則に配置されている場合において、無線通信装置の配置位置を正三角形の網状メッシュに近似する処理を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この発明にかかる移動通信チャネル設定方法によれば、ネットワークの対象となる無線通信装置が、不規則に配置された場合においても、これを近似的にメッシュ状に配置した上で、上記各発明にかかる処理を実行することによって、互いに干渉や混信を防止する上で必要なチャネル数を論理的に求めることができるので、実際に即した無線通信装置の配置に対して、迅速にアドホックネットワークを構築することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる移動通信チャネル設定方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１である移動通信チャネル設定方法を説明するための図であって、アドホックネットワーク無線通信システムの無線通信装置とゾーン構成を模式的に示したネットワーク図である。図１において、白丸にて表した１ａは全て等間隔に配置された移動局等の無線通信装置であって、六角形２は上記無線通信装置１ａを基地局として設定した場合の無線ゾーンを示し、Ｒ２はこの無線ゾーンの半径である。なお、図１では、六角形のゾーン２の中心に位置する無線通信装置１ａを基地局として、そのゾーンのみを示しているが、六角形ゾーン２の各頂点に位置するその他の無線通信装置１ａについてもそれぞれが中心となる六角形のゾーンを備えている。このネットワークにおいて、六角形ゾーン２の中心と各頂点それぞれに位置する無線通信装置１ａを結べば、一辺の長さＤの三角メッシュ状に配置されているパタンとみなすことができる。この実施の形態においては、三角メッシュの一辺の長さＤとゾーン半径Ｒ２は等しい。具体的には、無線サービスエリア内に多数点在する無線通信装置の位置を検知し、その中から基地局として機能させるものを選定した上で、同図に示すようにメッシュ状の位置を設定する場合や、サービスエリア内の全ての無線通信装置を対象に同様のメッシュを想定する場合等、種々のものが考えられる。
【００２１】
なお、この実施の形態においては、次の仮定を前提として説明するが、発明の実施に際してはこれに限定されない。
【００２２】
第一に、アドホックネットワークの無線通信装置１ａは通常は移動するが、ここでは少なくともネットワーク構築の間は同一地点に留まり、移動しないものとする。
【００２３】
第二に、ゾーン２は六角形ゾーン中心の基地局１ａから電波が届く範囲、即ち、受信電界強度（受信電力）が閾値以上となる範囲と定義する。
【００２４】
第三に、従来方式の場合と異なり、ある無線通信装置１ａのゾーン２は、他の無線通信装置１ａのゾーン２とオーバーラップすることを許容する。但し、ゾーン２は円形ではなく従来と同様六角形とする。
【００２５】
第四に、無線通信装置１ａのアンテナは水平面無指向性アンテナとし、六角形のオムニゾーンとする。
【００２６】
第五に、同一周波数繰返しエリア内のゾーン数は、多ければ干渉が小さくなるが、ここでは必要最小限となるゾーン数とする。
【００２７】
既に説明したように、図１６に示す従来のネットワークでは、基地局１ｂが固定であり、図示を省略した統制局等と基地局１ｂ間とは、通常の移動通信回線とは別個に有線若しくは中継用無線回線等で接続されていることが前提となっている。従って、ゾーン２がサービス領域を隙間無く覆っていれば、移動局ＭＴはいずれかの基地局１ｂを介して無線通信路の設定が可能であった。しかし、図１に示すアドホックネットワークでは、基地局や中継局として機能する無線通信装置間１ａへの回線接続も他の無線通信装置から送信される通常の移動通信回線用無線で行なうことを想定しているので、基地局に隣り合う無線通信装置１ａは、最も遠い場合でもゾーン半径Ｒ２の地点、即ち、ゾーン２の中心の基地局から電波が届く範囲である、六角形の頂点に位置する必要がある。ゾーン２の六角形の各頂点は、ゾーン２内で基地局１ｂからの距離が最も遠く、受信電界強度が通信に必要な最小限の値となるところである。
【００２８】
移動通信網では、周波数を効率的に利用するために、場所を変えて同じ周波数を繰返し使用するが、全装置に同一の情報を送信する以外は、混信を避けるため互いに隣接するゾーンでは同一の周波数を使用することはできない。図１に示す六角形ゾーン２において必要な周波数の数は、図１６の場合と同様に３となるが、これは、以下のようにして求めることができる。
【００２９】
即ち、互いに隣接するゾーンでは同一周波数の使用を禁止した場合にサービスエリア内において必要な周波数の数を求める方法は、隣接するゾーンを同一の色で彩色しないものとした場合に必要な色の数を求める彩色問題解法手段を適用することができる。彩色問題においては、各ゾーン内にゾーンを代表する点１個を設定し、隣接するゾーンに対して、ゾーン境界とただ１回交わるような線で代表点を結んで得られる双対グラフを求め、接続されている代表点を同一の色で彩色しないものとする点の塗り分けとして考えればよい。
【００３０】
この方法は、岩波数学辞典「４色問題の項」に詳しく説明されているので、ここでの説明は省略するが、図１に示す六角形のゾーン２をゾーンの中心の無線通信装置１ａで代表させた双対グラフは、図２の黒丸点ｖｔｄ１と点線ｅｇｄ１とによって構成されるグラフとなる。図２において、白丸点ｖｔと実線ｅｇは、図１の六角形ゾーン２の頂点と辺であり、点線ｅｇｄ１を共有する黒丸点ｖｔｄ１が同一の色とならないように塗り分けるには、最低３色必要であるから、結果的に図１の六角形ゾーン２の塗り分けにも、３色必要となる。
【００３１】
ところで、図１に示した六角形ゾーン２は、ゾーン中心の無線通信装置１ａの電波が届く範囲であって、六角形ゾーン２の頂点の無線通信装置１ａに関するゾーンは、図１には記載を省略し、また、図２においては、図１に図示されているゾーン２に対する双対グラフのみを中心の黒丸点ｖｔｄ１と点線ｅｇｄ１により示したが、アドホックネットワークでは、更に、六角形ゾーンの各頂点に位置する無線通信装置１ａに関しても同様の六角形のゾーンが存在するので、その全てを加味した上での干渉を検討する必要がある。これは、既に説明したように、六角形ゾーン２は基地局１ａとして設定した全ての無線通信装置についてそれぞれを中心として設定されるべきものであるからであって、この点が、有線通信回線等で結ばれた固定的基地局からなる従来のネットワークと大きく異なり、従来の回線設計が適用できない理由である。
【００３２】
そこで、この発明では、図１の六角形ゾーン２の各頂点に位置する無線通信装置１ａについてもゾーンを設定し、それぞれの無線通信装置１ａに関しても、図２と同様な双対グラフを描くと、図３と図４に示すとおりとなる。
【００３３】
図３は、六角形ゾーンの一つおきの頂点に配置された三つの無線通信装置である斜線点ｖｔｄ２と、これらを結ぶ丸点線ｅｇｄ２とによって構成される双対グラフであり、斜線点ｖｔｄ２に位置する無線通信装置１ａを中心基地局としたゾーンに対応する双対グラフである。同様に、図４は六角形ゾーンの他の頂点の白丸点ｖｔｄ３と、これを結ぶ一点差線ｅｇｄ３とから構成される双対グラフであり、白丸点ｖｔｄ３に対応する無線通信装置１ａを中心としたゾーンに対応する。図２と図３と図４の双対グラフを重ねて示したのが図５である。
【００３４】
既に説明したように、図２の黒丸点ｖｔｄ１の塗り分けには、最低３色必要であったが、同様に、図３の斜線点ｖｔｄ２と図４は白丸点ｖｔｄ３の塗りわけにも、それぞれ最低３色必要である。図５に示すように、黒丸点ｖｔｄ１と斜線点ｖｔｄ２と白丸点ｖｔｄ３は互いにゾーン半径Ｒ２の距離にあるため、それぞれの３色は更に異なる色にする必要があり、結果的に、全部で３×３＝９色が必要となる。即ち、アドホックネットワークにおいて、図示した六角形ゾーンでは、相互干渉を避けるために隣接するゾーンで同一周波数を用いないようにするためには、９つの周波数が必要となる。
【００３５】
図６は、この実施の形態における、必要周波数の数を求める手順をフローチャートで表したものである。図１に示した実施形態例においては、結局図５に示すように、基地局となる無線通信装置１ａの全ては、隣接する無線通信装置と互いに距離Ｒ２離れた位置にあり、中心から頂点までの距離がＲ２となる正三角形の各頂点を順次ずらしながら連結したメッシュ上に配列したものとなる。従って、図６に示すフローのように、一辺の長さＤがゾーン半径Ｒ２の三角メッシュである場合の周波数の数を求めればよい。そこで、既に図１７において説明したフロー、即ち、基地局が六角形ゾーンの中心にのみ存在する場合の必要周波数の設定処理を実行し、必要な周波数の数＝３を求める（ステップＳ１１）。次に、ステップＳ１１の結果得た数３を３倍し、９を得る（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２において乗算した数３は、上述したように双対グラフを用いた彩色問題解法手法を利用した結果得られた値である。乗算値３は、理論的には、図１６の基地局固定の場合の、ゾーン半径Ｒ２と基地局間距離Ｄの比Ｄ／Ｒ２の二乗が３であることに起因する。
【００３６】
上記の説明では、必要周波数の数を求めたが、無線通信において電波が届くゾーン内で混信が発生しないようにするためには、周波数多重通信において異なる周波数を用いる方法の他に、時分割多重通信（ＴＤＭＡ）において異なる時間スロットを用いる方法、またはスペクトル拡散通信やコード多重変調（ＣＤＭＡ）等において異なる符号やコードを用いる方法等種々の手段が知られており、この発明では、周波数の数に限らず、これら他の方法によりチャネルを区別する場合のチャネル数の算出にも適用できる。このことは、後述する他の実施形態例においても共通して適用できる事項である。
【００３７】
実施の形態２．
図７は、この発明に基づく移動通信チャネル設定方法の他の実施形態例を示す図であって、アドホックネットワーク無線通信システムの無線通信装置とゾーン構成を模式的に示したものである。同図７において、１ａは全て無線通信装置であって、太い実線で示した六角形２は1つの無線ゾーンを示し、Ｒ２はこの無線ゾーンの半径、Ｄは無線通信装置１ａの離間距離である。この実施形態例が上記図１に示したものと異なる点は、無線ゾーンの半径Ｒ２と、無線通信装置１ａ間の離間距離Ｄが異なっており、ＤがＲ２の半分となっている点である。即ち、一つの六角形無線ゾーン２の中に、１９個の無線通信装置１ａが属しており、図１に示す7個の無線通信装置が属する場合に比べ、はるかに多くなっている。このように多数の無線通信装置を1つの無線ゾーン含めて回線設計を行う場合としては、例えば、同一ゾーンに属する局が1つの集団として特定の情報を共有する場合や、一つの無線通信装置の通信範囲内に他の局が密集して配置されている場合等が考えられるが、この場合の回線設計は、更に複雑なものとなる。なお、この実施の形態においても、実施の形態１と同様の仮定を設定して説明するものとし、また、図７においても六角形のゾーン２の中心に位置する無線通信装置１ａのゾーンのみを示しており、他の無線通信装置１ａのゾーンは記載されていない点は、上記図1乃至図５に示した例と同様である。
【００３８】
以下、この実施形態例において必要周波数の数を求める方法を説明する。今、図７に示した無線通信装置の配置パタンを整理し易いように分解すると、無線通信装置１ａとゾーン２の配置は、上記図１にて白丸点で示した実施の形態１の無線通信装置１ａをずらして重ね合わせたものとみなすことができる。即ち、図１の白丸点１ａのパタンと、図８に示す黒丸点１ａ２のパタンと、図９に示す斜線点１ａ３のパタンと、図１０に示す横縞点１ａ４のパタンとを重ね合わせると、図１１に示すように白丸点１ａ１、黒丸点１ａ２、斜線点１ａ３、横縞点１ａ４の集合体となり、これは上記図７の配置パタンとなる。そこで、それぞれのパタンに関して必要な周波数を求め、合計すれば目的とする値を得ることができる。実施の形態１で示したように、図１の白丸点の塗り分けには９色必要であったので、これと同様の図８、図９、図１０のそれぞれのパタンについても９色必要となる。従って、図７の塗り分けには、図１１に示すように、その４倍の９×４＝３６色が必要となることがわかる。ここで図７が図１の４倍となるのは、図７の無線通信装置１ａ間の距離が図１の場合の半分となっているためである。このことを広げて考えれば、無線通信装置１ａ間の距離が無線ゾーン半径のＳ分の一である場合は、Ｓの二乗倍の周波数が必要となることがわかる。
【００３９】
図１２は、上述したように、無線通信装置１ａが一辺の長さがＤである三角メッシュ上に配置されており、六角形ゾーン２のゾーン半径Ｒ２と三角メッシュの一辺長Ｄとの比（Ｄ／Ｒ２）が１／Ｓの場合に、必要な周波数の数を求める手順を示したフローチャートである。
【００４０】
同図１２において、上記算出を行うために、先ず上記図６を用いて説明したフローによって、一辺の長さＤがゾーン半径Ｒ２と同じである三角メッシュにおける必要周波数の数を求める（ステップＳ２１）。このステップＳ２１においては、図１７にて説明したフローを実行し（図１７ステップＳ０１）、必要周波数の数＝３を求める。次に図６に示したフローに戻って（図６ステップＳ１２）これを３倍し、９を得る。更に、図１２に戻ってこれをＳの二乗倍し（ステップＳ２２）、必要な周波数の数として３６を得る。
【００４１】
実施の形態３．
以上の実施形態例においては、無線通信装置１ａが理想的な六角形パタン上に配列された場合を説明したが、実際のアドホックネットワーク構築に際しては、必ずしもこのように配列されるとは限らず、むしろランダムな間隔をもって配列される場合が一般的である。
【００４２】
図１３は、本発明の更に他の実施形態例を示す図であって、実際のアドホックネットワーク構築に際して有用な回線設定方法例として、上述した実施の形態１と実施の形態２にて示した方法を適用する例を示す。
【００４３】
図１３に示すように、無線通信装置１ａがランダムな間隔にて点在する場合、適宜選定した無線通信装置１ａを中心として半径Ｒ２の円を描き、これを無線ゾーン２とする。図１３は、回線設定手順を説明するための概要図であり、全ての無線通信装置１ａについてゾーン２を示しているわけではなく、例として３個のゾーンを示したものである。
【００４４】
先ず、図１３に示した多数の無線通信装置１ａそれぞれの位置を検知する。それぞれの位置を検知する手段は、例えば、各無線通信装置にＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）装置や、現用のＰＨＳ端末装置のように位置検知機能をもった装置を付加しておけばよい。あるいは、それぞれの位置は互いの相対的位置が判明すればよいので、各無線通信装置が隣接するもの同士互いに通信した結果得る複数の受信電界強度データに基づいて比較的正確な相対的位置を知ることもできる。なお、ネットワーク構築の対象となる無線通信装置が、例えば、家庭や事務所等に設定され、その住所が予め分かっている場合は、特に位置検出手段は必要ではない。
【００４５】
マップ上で各無線通信装置の位置が判明すれば、それに基づいて、例えば、図１４に示すように近似的なネットワーク図を描くことができる。この際、１ａは無線通信装置、Ｒ２は無線ゾーン半径であるが、無線通信装置１ａの離間距離Ｄは、上記図１３に示した実際の無線通信装置１ａの配置から検知した最小のものにしておけば、余裕をもって混信を防止することができる。なお、図１４に示したネットワークは近似的なものであるので、実際にはこの図に示すように各無線通信装置が整然と配列されたものにはならず、場所によっては、該当する無線通信装置が存在しないこともあり得る。この場合は例えば、その地点を迂回するルートを経て、更に隣の無線通信装置に情報を伝達する等の措置を講じればよく、このような対応は、無線装置を制御するソフトウエアによって十分対応可能であろう。また、各無線通信装置の位置がそれぞれネットワーク位置からずれる可能性も有るので、ある程度の誤差を加味した設計や、これらの誤差を補正する手段を併用することも考えられる。
【００４６】
上記図１４では、変形実施形態例として、無線通信装置間の距離Ｄは無線ゾーン半径Ｒ２の三分の一の例を示している。この例においても上記実施形態例と同様の仮定を適用した上で、必要な周波数の数を求めるものとする。
【００４７】
図１５は、上記図１３に示す具体的なアドホックネットワーク例において、必要周波数の数を求める手順を示すフローチャートである。同図１５において、先ず、上記のように無線通信装置の配置位置を検知した上で、それらを一辺の長さＤの三角メッシュで近似する（ステップＳ３１）。
【００４８】
更に、上記図１２に示したフローに従って、三角メッシュの一辺の長さＤと六角形ゾーンの半径Ｒ２との比Ｓを求める（ステップＳ３２）。この例では、ＤはＲ２の三分の一となっているので、既に説明したとおりＳ＝３となる。
【００４９】
Ｓの値を求めた後、一辺の長さＤが（１／Ｓ）×ゾーン半径Ｒ２であり、それを一辺の長さとする三角メッシュである場合の周波数の数を求める（ステップＳ３３）。図１４に示す例ではＳ＝３であるので、必要な周波数の数は３×３×（３×３）＝８１となる。なお、図１５の各ステップは、既に説明した実施形態例を参照すれば処理は明らかであるので、詳細な説明は省略する。
【００５０】
実施の形態４．
以上説明した実施の形態１乃至３においては、隣接するゾーン間の混信を防止する上で、必要最小限の周波数の数を求める方法を示したが、周波数に余裕がある場合は、更に多くのチャネル周波数を割り当てることによって、より一層相互干渉を少なくすることができる。即ち、上記実施の形態では、図１６に示す従来例に倣って繰返しゾーンを３とし、その結果必要最低周波数を３としたが、六角形ゾーンにおいては繰返しゾーン数として４、７、９等をとり得ることは上述した通りである。そこで、図６に示したフローチャートのステップＳ１２において、例えば図１９に示す従来例に倣って繰返しゾーン数を４とし、必要周波数＝４としてもよい。
【００５１】
更に、繰返しゾーン数を７、９等に設定することも可能である。なお、実際のアドホックネットワーク設定処理は、無線通信装置が移動する等の状況変化を伴うことがあり、その変化に対応して頻繁にネットワーク構築をやり直す必要が考えられるので、繰返しゾーン数が３、４、７、９それぞれについての処理プログラムを作成保存しておき、必要に応じて適宜必要なフローを呼び出して実行し、目的とするネットワークを構築する方法が効率的であろう。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アドホックネットワーク構築に際し、当該ネットワークを各無線ゾーン中央にのみ固定基地局を配置したセル方式ネットワークと見做した上で繰返しゾーン数と必要なチャネル数を求め、当該各無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得た数値を上記必要チャネル数に乗算することによって必要なチャネル数を得ようにした移動通信チャネル設定方法であるので、従来知られていなかったアドホックネットワークにおける必要周波数の数やチャネル数を論理的に求めることが可能となる。特に、配置された無線通信装置の全てが基地局として機能するアドホックネットワークにおいても、互いに干渉や混信を防止する上で必要なチャネル数を求める基本的方法を提供することができる。
【００５３】
つぎの発明によれば、上記基本的な移動通信チャネル設定方法を更に具体化し、一般的に多用される六角形ゾーンについて具体的な処理を実行する方法を提供するものであるので、この処理をサブルーチン化しておくことによって、種々のバリエーションに適応する上で有効である。
【００５４】
つぎの発明によれば、ネットワークを構成する各無線通信装置の電波到達範囲内に多数の他の無線通信装置が位置する場合においても、各無線ゾーン半径Ｒ２と各無線通信装置間距離Ｄとから論理的に、互いの干渉を防止するために必要なチャネル数を求めることが可能となり、実際のアドホックネットワークを構成する上で極めて有効である。
【００５５】
つぎの発明によれば、ネットワークを構成する無線通信装置が不規則に配置されている場合に、無線通信装置の配置位置を正三角形の網状メッシュに近似する処理を実行した上で、各フロー処理を行うようにしたので、現実に即した無線通信装置配置状況に柔軟に対応可能なアドホックネットワークにおける移動通信チャネル設定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である移動通信チャネル設定方法を説明するための図であって、アドホックネットワークを想定した無線通信装置配置とゾーン構成を示した模式図である。
【図２】図１に示す六角形ゾーンをゾーンの中心の無線通信装置で代表させた双対グラフの図である。
【図３】図１に示す六角形ゾーンをゾーンの頂点に位置する無線通信装置で代表させた双対グラフの一つを示す図である。
【図４】図１に示す六角形ゾーンをゾーンの頂点の無線通信装置で代表させた双対グラフの他の一つを示す図である。
【図５】図２と図３と図４の双対グラフを重ねて示した図である。
【図６】この発明の実施の形態１である移動通信チャネル設定方法において、必要周波数の数を求める手順を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２である移動通信チャネル設定方法を説明するための無線通信装置とゾーン構成を模式的に示した図である。
【図８】図７の一部を抜き出して分解した、無線通信装置の配置のパタンの一つを示す図である。
【図９】図７の一部を抜き出して分解した、無線通信装置の配置のパタンの他の一つを示す図である。
【図１０】図７の一部を抜き出して分解した、無線通信装置の配置パタンの更に他の一つを示す図である。
【図１１】図１と図８と図９と図１０の無線通信装置の配置パターンを重ねて示した図である。
【図１２】この発明の実施の形態２である移動通信チャネル設定方法において、必要周波数の数を求める手順を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態３である移動通信チャネル設定方法を説明するための図であって、不規則に配置された無線通信装置に対応してこの発明を適用する場合の無線通信装置とゾーンの一部を示した図である。
【図１４】図１３の無線通信装置配列を、この発明の実施の形態３の近似ネットワークとして示した図である。
【図１５】この発明の実施の形態３である移動通信チャネル設定方法において、必要周波数の数を求める手順を示すフローチャートである。
【図１６】従来のセル方式無線通信システムであって、繰返しゾーン数が３の場合のゾーン構成図である。
【図１７】従来のセル方式無線通信システムにおいて、繰返しゾーン数が３の場合のゾーン数を求める手順を示すフローチャートである。
【図１８】従来のセル方式無線通信システムであって、繰返しゾーン数が４の場合のゾーン構成図である。
【図１９】従来のセル方式無線通信システムにおいて、繰返しゾーン数が４の場合のゾーン数を求める手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ、１ａ２、１ａ３、１ａ４無線通信装置、１ｂ基地局、２無線ゾーン、３繰返しエリア、Ｒ２ゾーン半径、Ｄ無線通信装置間距離、ｖｔ頂点、ｅｇ辺、ｖｔｄ１、ｖｄｔ２、ｖｄｔ３双対の頂点、ｅｇｄ１、ｅｇｄ２、ｅｇｄ３双対の辺、ＭＴ移動局。

Claims

複数の無線通信装置間において順次中継することにより目的とする無線通信装置間の相互通信を確保するアドホックネットワーク構築に際し、それぞれの無線通信装置の無線ゾーンが重なり合う場合の混信を防止するために必要なチャネル数の設定処理において、当該ネットワークを各無線ゾーン中央にのみ固定基地局を配置したセル方式ネットワークと見做した上で繰返しゾーン数と必要なチャネル数を求める処理と、当該アドホックネットワークを構成する各無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得た数値を上記必要チャネル数に乗算することによって最終的に必要なチャネル数を得る処理とを備えたことを特徴とする移動通信チャネル設定方法。
上記無線通信装置が正三角形の網状メッシュ上に近似的に配置されており、それぞれの無線通信装置の電波が所定の電界強度をもって到達する無線ゾーンの形状が、中心から頂点までの距離が上記三角メッシュの一辺の長さと等しい正六角形となっている場合において、上記無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得られる数を３としたことを特徴とする請求項１に記載の移動通信チャネル設定方法。
上記無線通信装置が一辺長Ｄの正三角形の網状メッシュ上に近似的に配置されており、上記無線ゾーン中に複数の無線通信装置が含まれ、該無線ゾーンの形状が中心から頂点までの距離をＲ２とする六角形であって、上記Ｒ２がＤのＳ倍であるとき、当該ネットワークを各無線ゾーン中央にのみ固定基地局を配置したセル方式ネットワークと見做した際に必要とする上記チャネル数と、各無線通信装置間距離Ｄと無線ゾーン半径Ｒ２との関係に基づいて得る数値３と、Ｓの二乗値とを乗じて最終的に必要なチャネル数を求める処理を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の移動通信チャネル設定方法。
上記無線通信装置の少なくとも一部が不規則に配置されている場合において、無線通信装置の配置位置を正三角形の網状メッシュに近似する処理を行った上で、請求項１〜３のいずれか一つに記載の処理を行うことを特徴とする移動通信チャネル設定方法。