JP6055429B2 - 無線通信システム、基地局、集中制御局及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、基地局、集中制御局及び無線通信方法に関する。

近年、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格などに基づいた基地局（ＡＰ：Access point）が広く普及している。これらの規格に基づいたシステムでは、マルチパスフェージング環境での特性を安定化させるための技術である直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ:Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を用い、最大で５４Ｍｂｐｓの伝送速度を実現している（例えば、非特許文献１参照）。

ただし、上述した伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度であり、ユーザにとって有効なデータのスループットではない。実際には、ＭＡＣ（Medium Access Control）レイヤでの伝送効率が５０〜７０％程度であるために、スループットは３０Ｍｂｐｓ程度が上限値となっている。

一方、有線ＬＡＮ（Local Area Network）の通信速度もＦＴＴＨ（Fiber to the Home）の普及から、上昇の一途をたどっている。これに伴い、今後無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められることが想定される。そこで、無線区間のスループット増大のために、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）やマルチユーザＭＩＭＯなど様々な空間信号処理技術が検討されている。また、他の方法として通信周波数帯域の拡大も行なわれている。ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、各チャネル２０ＭＨｚの周波数帯域が用いられていたが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、４０ＭＨｚの周波数帯域が用いられている。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃでは、オプションを含めると１６０ＭＨｚまで検討されている。このように、チャネルの帯域拡大が進んでいる（例えば、非特許文献２参照）。

前述のように、チャネルの周波数帯域はＩＥＥＥ８０２．１１ａから１１ａｃまでで、８倍に拡大している。しかし、無線ＬＡＮに用いることのできる周波数帯域全体については、大きな拡張が認められていない。よって、無線端末局の普及に伴い、周波数資源は十分でなくなりつつある。例えば、複数の基地局が同じ周波数帯域を用いる環境が増加している。このため、基地局が選択したチャネルによっては、通信セルが互いにオーバーラップする他の基地局からのパケット信号の影響によってスループットが低下したり、システム全体のスループット効率が低下したりするという問題があった。

使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ（Basic Service Set）数が多く存在する環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS）。無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス）を用いて、チャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。

具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、他の通信局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。ここで、キャリアセンスを行うに当たって、受信信号の電力レベルを用いてチャネル使用状況を判断するキャリアセンスレベルが設定されている（例えば、非特許文献３参照）。例として、ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、以下の２つが規定されている。

（１）８０２．１１信号のプリアンブルを一定以上の受信レベル（第一キャリアセンスレベル）Ｒ_ｔｈ１で検出した場合
（２）８０２．１１信号のプリアンブルを検出できなかった場合で、干渉波レベルが第二キャリアセンスレベルＲ_ｔｈ２以上の電力レベルが検出された場合

上記（１）、（２）のいずれかに該当する場合は、キャリアセンスにおいてそのチャネルはビジー（通信不可）と判定し、それ以外の場合は、アイドル（通信可）と判定する。通信局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行い、無線媒体を監視するが、この間にも他の通信局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。チャネルの利用権を得た通信局は同一ＢＳＳ内の他の通信局にデータを送信したり、それらの通信局からデータを受信したりできる。

IEEE, "Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Enhancements for Higher Throughput," IEEE 802.11n-2009, Oct. 2009. IEEE 802.11ac Draft Standard, D7.0, Sept. 2013. 守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月

しかしながら、無線ＬＡＮでは、このようなＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御を行っているため、競合する無線ＬＡＮ基地局や端末が増加すると、ＢＳＳ間の干渉が大きくなり、キャリアセンスを行ってもビジーになる確率が大きくなり、結果、通信機会が減ってしまい、スループットが低下するという問題がある。また、キャリアセンスレベルを高く設定した場合には、通信機会は増加するが、干渉波により頻繁に受信誤りが生じてしまい、通信が正しく行われなくなってしまうという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、無線ＬＡＮが密集している環境においてキャリアセンス制御によるスループットを改善することができる無線通信システム、基地局、集中制御局及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムであって、前記基地局は、周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得部と、前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知部と、前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス部とを備え、前記集中制御局は、前記基地局から通知された前記周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル算出部と、前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知部とを備えることを特徴とする。

本発明は、前記情報取得部は、自局が通信アクセス権を取得した確率を示す通信確率情報と、自局の通信状況を示す通信状況情報をさらに取得し、前記キャリアセンスレベル算出部は、前記周辺無線環境情報と、前記通信確率情報とに基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値と、前記キャリアセンスレベル候補値を前記基地局に設定した際の通信状況情報評価値を算出し、前記キャリアセンスレベル通知部は、前記通信状況情報の向上量が予め定めた閾値を満たすときに前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局へキャリアセンスレベル設定値として通知することを特徴とする。

本発明は、前記キャリアセンスレベル算出部は、前記基地局から取得した前記通信確率情報と前記周辺無線環境情報とを対応させておき、前記周辺無線環境情報に基づき通信ビットレート値を算出し、前記通信確率情報との積によって前記通信状況情報評価値を前記キャリアセンスレベル候補値と対応させて求め、前記通信状況情報評価値の向上量が最大となる前記キャリアセンスレベル候補値を選択することを特徴とする。

本発明は、前記キャリアセンスレベル算出部は、前記周辺無線環境情報における前記基地局間の受信信号強度値から、これまでに未選択である前記基地局間の受信信号強度値を選択して、送信側の基地局と、受信側の基地局とを基地局組とし、前記基地局組における基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局間の受信信号強度値より大きな値に設定したときの通信状況情報が予め定めた閾値を満たすか否か判定し、前記基地局組における全ての基地局で前記閾値を満たす場合は前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局間の受信信号強度値より大きな値に設定し、いずれかの基地局で前記閾値を満たさない場合は前記キャリアセンスレベル候補値を前記基地局間の受信信号強度値以下の値に設定するという判定処理を繰り返して前記キャリアセンスレベル設定候補値を算出することを特徴とする。

本発明は、前記キャリアセンスレベル算出部は、前記周辺無線環境情報における自システム制御外のＢＳＳからの無線情報に基づき、前記基地局の送信が前記自システム制御外のＢＳＳに与える影響を示す与干渉評価値を算出し、前記与干渉評価値が予め定めた閾値を満たす基地局に対してのみ前記キャリアセンスレベル値の設定制御を行うことを特徴とする。

本発明は、前記キャリアセンスレベル算出部は、前記通信状況情報が更新されるごとに、予め定めた要求値を満たすか否かを判定し、要求値を満たさない場合には、前記通信状況情報を向上させるように前記基地局へのキャリアセンスレベル候補値を新たに算出することを特徴とする。

本発明は、端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得部と、前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知部と、前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス部とを備えることを特徴とする。

本発明は、端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、前記基地局から通知された周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル算出部と、前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知部とを備えることを特徴とする。

本発明は、端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記基地局が、周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得ステップと、前記基地局が、前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知ステップと、前記集中制御局が、前記基地局から通知された前記周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル算出ステップと、前記集中制御局が、前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知ステップと、と前記基地局が、前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス設定ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、無線ＬＡＮが密集している環境においてもスループットの劣化を抑制して無線通信を行うことができるという効果が得られる。

本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。 キャリアセンスレベル設定を示す動作を示すフローチャートである。 通信状態情報の一例を示す説明図である。 キャリアセンスレベル値制御を行う基地局の判定を行う動作を示すフローチャートである。 基地局１０１間のＲＳＳＩ値の例を示す図である。 キャリアセンスレベル値の算出動作を示すフローチャートである。 第２の算出方法における通信確率の例を示す図である。 キャリアセンスレベル値の再設定を行う処理動作を示すフローチャートである。 図１に示す集中制御局１００および基地局１０１の内部構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信システムを説明する。図１は、本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示す図である。この図に示すように、無線通信システムは、ネットワーク１０に接続される集中制御局１００と、同じくネットワーク１０に接続され集中制御局１００から制御可能な複数の基地局１０１−１〜１０１−Ｎ（Ｎ≧２、Ｎは整数）と、基地局１０１−１〜Ｎと無線通信する単数もしくは複数の端末局２０１−１−１〜２０１−Ｎ−Ｎｓ（Ｎｓ≧１、Ｎは整数）とを備えて構成される。

以下、配属先が基地局１０１−ｎである（基地局１０１−ｎ配下の）端末局２０１−ｎ−１〜２０１−ｎ−Ｎｓを総称して端末局２０１−ｎと称し、端末局２０１−１〜２０１−Ｎを総称して端末局２０１と称する。また、基地局１０１−１〜１０１−Ｎを総称して基地局１０１と記載する。

基地局１０１とその配下の端末局２０１は、同一の搬送波周波数を用いて無線通信を行う。なお、以下の説明では、集中制御局１００および基地局１０１とネットワーク１０との接続は有線接続として説明するが、必ずしも有線接続である必要はなく、少なくともどちらか一方が無線接続による構成であってもよい。また、図１では、説明を簡単にするために、基地局１０１に配属される端末局数を同数Ｎｓにしたが、必ずしも同数である必要はない。

また、説明を簡単にするため基地局１０１のアンテナ素子数はそれぞれＡ（Ａ≧１、Ａは整数）本、端末局２０１のアンテナ素子数はそれぞれＢ（Ｂ≧１、Ｂは整数）本とする。ただし、基地局および端末局のアンテナ素子数がそれぞれ異なってもよい。

次に、図２を参照して、本実施形態におけるキャリアセンスレベル設定を示す動作を説明する。図２は、本実施形態におけるキャリアセンスレベル設定を示す動作を示すフローチャートである。まず、基地局１０１−ｎは自局の周辺無線環境情報を取得する（ステップＳ１０）。ここで、周辺無線環境情報には、自局（基地局１０１−ｎ）配下の端末局２０１−ｎからの無線情報と、周辺ＢＳＳからの無線情報とが含まれる。端末局２０１−ｎからの無線情報としては、例えば、配下の端末局数（Ｎｓ）、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received signal strength indicator）値などが挙げられる。基地局１０１−ｎの周辺ＢＳＳからの無線情報としては、例えば、集中制御局１００により制御されており、基地局１０１−ｎと同一の搬送波周波数で通信する他の基地局１０１からのＲＳＳＩ値、集中制御局１００によって制御されず、基地局１０１−ｎと同一搬送波周波数で通信する他無線ＬＡＮシステムの基地局からのＲＳＳＩ値、無線ＬＡＮシステム以外からの同一周波数帯域を利用する機器からの干渉電力値などが挙げられる。

また、基地局１０１−ｎが配下の端末局２０１−ｎから制御フレームなどを用いて情報を取得できる場合、端末局２０１−ｎにおいて取得した基地局１０１−ｎ、および周辺ＢＳＳからの周辺無線環境情報や、ＧＰＳ（Global positioning system）などを用いて取得した端末局２０１−ｎの位置情報、加速度センサなどを用いて取得した端末局２０１−ｎの移動速度などの情報も用いることができる。

次に、集中制御局１００は、ネットワーク１０を介して基地局１０１から周辺無線環境情報を取得する（ステップＳ１１）。また、集中制御局１００はさらに基地局１０１から通信性能情報と、通信状態情報とを取得することもできる。ここで、通信性能情報とは基地局１０１が無線通信を行う際の性能情報であり、予め基地局１０１自身で自局の情報を取得しておく。例えば、アンテナ本数（送・受信を行う際に用いる最大アンテナ数）、通信可能帯域幅の種類、送信電力の設定可能値、誤り訂正符号（ＦＥＣ）の種類、ＭＣＳ（Modulation and coding scheme）の設定種類、送信ストリーム数の設定最大値、ショートＧＩ（Guard interval）の設定可否、可能な送信ダイバーシチの種類、送信ビームフォーミングの可否およびそのウェイトの種類、マルチユーザＭＩＭＯの可否などが挙げられる。

また、通信状態情報としては、各基地局１０１において、通信性能情報の中からある一定時間内で利用しているパラメータ値の全て、またはその全てと利用の割合である。図３は、通信状態情報の一例を示す説明図である。図３に示すように、通信状態情報は、以下のような情報で構成されている。すなわち、基地局１０１−１がある一定時間内に無線通信を行う際、送信アンテナ数が４本の時が８０％、３本の時が２０％である。受信アンテナ数が４本の時は１００％である。帯域幅が８０ＭＨｚの時が２３％、４０ＭＨｚの時が６２％、２０ＭＨｚの時が１５％である。送信電力の設定値が１４ｄＢｍの時が１０％、１７ｄＢｍの時が９０％である。誤り訂正符号が畳込み符号の時が８０％、ＬＤＰＣ（Low Dencity Pality Check）符号の時が２０％である。ＭＣＳインデックスが９の時が１０％、８の時が１０％、７の時が１０％、６の時が１２％、（途中省略）、１の時が８％である。送信ストリーム数が４の時が１０％、３の時が２０％、２の時が３０％、１の時が４０％である。ショートＧＩが１００％無しであり、送信ダイバーシチが１００％無しである。送信ビームフォーミングが２０％ＺＦ（Zero forcing）で行われて残り８０％がビームフォーミングを行われなく、マルチユーザＭＩＭＯが１００％行われない。

次に、集中制御局１００は、基地局１０１の周辺無線環境情報に基づき、基地局１０１のそれぞれについてキャリアセンスレベル値の制御を行うか否かを判定し、キャリアセンスレベル値制御を行う基地局を選択する（ステップＳ１２）。基地局の判定法については後述する。

次に、集中制御局１００は、基地局１０１の周辺無線環境情報に基づき、キャリアセンスレベル値制御を行うと判定された基地局１０１に設定するキャリアセンスレベル値を算出し、各基地局に通知する（ステップＳ１３）。キャリアセンスレベル値の算出方法については後述する。また、集中制御局１００は、さらに基地局１０１の通信性能情報、および通信状態情報のうち一つ以上を取得している場合、キャリアセンスレベル値の算出に用いることができる。

次に、基地局１０１は、集中制御局１００より通知された情報に基づき自局のキャリアセンスレベル値を設定し（ステップＳ１４）、処理を終了する。

ここで、まず図２に示すステップＳ１２における、キャリアセンスレベル値制御を行う基地局１０１の選択方法を説明する。自システムの近傍に、基地局１０１と同一の周波数チャネルを利用し、キャリアセンスレベル値制御を行なっていない他の無線ＬＡＮシステムが存在する場合、基地局１０１でキャリアセンスレベル値制御を行うと、自システムが他システムに対して一方的に干渉を与え、また、通信アクセス権の取得機会を自システムのみ一方的に増やすため、他システムの通信を大きく阻害する。このような状況は、異なる無線ＬＡＮシステム間であってもランダムアクセスによって公平に周波数チャネルを共用するために、回避しなければならない。

そこで、選択方法の一例として、周辺無線環境情報に基づき、基地局１０１が自システム制御外ＢＳＳに対して与える干渉の影響を推定して、自システム制御外ＢＳＳに対し与える影響が一定値未満の基地局１０１のみキャリアセンスレベル値制御を行い、一定以上の影響を与える基地局１０１はキャリアセンスレベル値制御を実施しないようにする。図４は、キャリアセンスレベル値制御を行う基地局の判定を行う（ステップＳ１２）の詳細動作を示すフローチャートである。

まず、集中制御局１００は、全ての基地局１０１を未判定に設定した後、基地局を一つ選択する（ステップＳ１２−１）。ここで、判定とは選択した基地局１０１でキャリアセンスレベル値制御を行うか否かの判定処理のことである。

次に、選択した基地局１０１の周辺無線環境情報に基づき、自システム制御外のＢＳＳ（集中制御局１００によって制御される基地局１０１以外のＢＳＳ）からの無線信号を予め定めた閾値以上で一つ以上受信したか否かを判定する（ステップＳ１２−２）。ここで、判定値としては、ＲＳＳＩ値、ＳＩＮＲ（Signal-to-interference plus noise power ratio）値、ＳＩＲ値（Signal-to-interference power ratio）などが挙げられ、閾値は全ての基地局１０１で共通でもよいし、基地局毎に異なってもよい。

次に、自システム制御外ＢＳＳから閾値以上の信号を一つ以上受信した場合、選択した基地局を非制御基地局に判定する（ステップＳ１２−３）。一方、いずれの信号も閾値未満の場合、選択した基地局を制御基地局に判定する（ステップＳ１２−４）。

その後、全ての基地局１０１が判定済みか否かを判定し（ステップＳ１２−５）、未判定の基地局１０１が残っている場合はステップＳ１２−１へ進み、全て判定済みの場合は処理を終了する。

次に、図２に示すステップＳ１３における、基地局１０１のキャリアセンスレベル値の算出方法として、第１の算出方法と第２の算出方法を説明する。まず第１の算出方法では基地局１０１−ｎが取得する周辺無線環境情報を用いて算出を行う。

基地局１０１−ｎにおける周辺無線環境情報のうち、他基地局からのＲＳＳＩ値を得ることで、他基地局からの信号干渉レベルが分かる。そのため、他基地局からのＲＳＳＩ値が小さければ、他基地局からの干渉が小さくなるため、基地局１０１−ｎのキャリアセンスレベル値を大きい値に設定して通信機会を増やし、逆に、他基地局からのＲＳＳＩ値が大きければ、他基地局からの干渉が大きくなるため、基地局１０１−ｎのキャリアセンスレベル値を小さい値に設定して干渉による通信特性劣化を抑えることができる。

また、基地局１０１−ｎ配下の端末局１０２−ｎからのＲＳＳＩ値により、どの程度の距離で基地局１０１−ｎと端末局１０２−ｎが通信しているかの概算値（概算距離）が分かる。そのため、端末局１０２−ｎからの信号のＲＳＳＩ値が大きい場合は、他基地局からの干渉の影響が相対的に小さくなるため、基地局１０１−ｎのキャリアセンスレベル値を大きい値に設定して通信機会を増やし、逆に、端末局１０２−ｎからの信号のＲＳＳＩ値が小さい場合は、他基地局からの干渉の影響が相対的に大きくなるため、基地局１０１−ｎのキャリアセンスレベル値を小さい値に設定して干渉による特性劣化を抑えることができる。さらに、複数の端末局が自配下に存在する場合は、その中で最も干渉の影響を受けやすい端末局を基準にキャリアセンスレベル値を設定することで、スループットの低い端末局のそれを向上させることができる。

図５は、基地局１０１間のＲＳＳＩ値の例を示す図である。基地局１０１の中で２つの基地局を選び出し、基地局組とする。基地局組において、自局（被干渉側基地局）が相手局（与干渉側基地局）から受けるＲＳＳＩ値が自局のキャリアセンスレベル値より大きいとき、相手局が通信中に自局が通信したときに予め定めた閾値以上の通信品質が得られるならば自局のキャリアセンスレベル値を相手局からのＲＳＳＩ値よりも高い値に設定し、相手局に対して自局は同時通信を行う。一方、通信品質が閾値未満ならば、自局のキャリアセンスレベル値を相手局からのＲＳＳＩ値よりも低い値に設定し、相手局の通信中は自局が同時に通信しないよう制御する。

なお、この判定処理は基地局組で双方向に行い、いずれの基地局でもキャリアセンスレベル値を相手局からのＲＳＳＩ値よりも高い値に設定可能な場合にのみ、２つの基地局のキャリアセンスレベル値を更新し、どちらか片方の基地局のみしかキャリアセンスレベル値を上げられないならば、いずれの基地局もキャリアセンスレベル値を更新せず、据え置きとする。その理由は、どちらか一方の基地局のキャリアセンスレベル値のみを上げた場合、キャリアセンスレベル値を更新した基地局は通信機会が増加することによる利得を得られるが、キャリアセンスレベル値を更新しなかった基地局は通信機会が増加せず、さらに自局がアクセス権を獲得した場合も通信品質が低下するため、利得を得られないためである。無線ＬＡＮにおけるランダムアクセスでは限られた周波数リソースを公平に利用することが原則であり、一方が不利益を被るシステムの成立は難しい。

また、基地局１０１間のＲＳＳＩ値の中から、ＲＳＳＩ値が小さい順序にキャリアセンスレベル値設定を行っていくことにより、基地局１０１のキャリアセンスレベル値を単調増加させることができ、誤ってキャリアセンスレベル値を高い値に設定することを回避できる。場合によっては、全ての基地局１０１間ＲＳＳＩ値についての判定が不要になるため、演算処理量も削減できる。ある基地局が別の基地局との間でキャリアセンスレベル値の判定を行い、基地局のキャリアセンスレベル値を更新しなかった場合、さらに他の基地局との間でより高いキャリアセンスレベル値に設定することができないため、基地局のキャリアセンスレベル値を一度更新しなかった場合、それ以降は該当する基地局に対するキャリアセンスレベル値の判定処理を行う必要はない。

次に、図６を参照して、キャリアセンスレベル値の算出動作を説明する。図６は、キャリアセンスレベル値の算出動作を示すフローチャートである。集中制御局１００は、全ての基地局でキャリアセンスレベル値の判定が未終了である基地局組の中から、最小の基地局１０１間のＲＳＳＩ値と、対応する基地局１０１とを選択する。選択した基地局組の基地局が互いに同時通信するとき、配下のいずれの端末局２０１における判定値（通信品質推定値）が予め定めた閾値以上となる場合、基地局組が同時に通信できるよう、基地局組における基地局１０１のキャリアセンスレベル値を、基地局１０１間ＲＳＳＩ値よりも大きな値に更新する。これにより、端末局１０２の通信品質を閾値以上に保ったまま、基地局１０１のキャリアセンスレベル値を逐次的更新していき、基地局１０１の通信機会を増加させることができる。

なお、ここでは基地局１０１は全て同一の送信電力とする。自システム制御外の基地局については、図２のステップＳ１２において考慮済みであり、本処理動作においては考慮しない。

まず、集中制御局１００は、周辺無線環境情報から基地局１０１間のＲＳＳＩ値を取得し、全ての基地局１０１間ＲＳＳＩ値を未処理に設定し、基地局１０１のキャリアセンスレベル値を判定未終了に設定する（ステップＳ１３−１）。ここで、ＲＳＳＩ値が未処理とはステップＳ１３−６における閾値判定を未実施であることを示し、キャリアセンスレベル値が判定未終了とは、これまでにステップＳ１３−８における基地局１０１のキャリアセンスレベル値更新処理が終了と判定されていない基地局１０１を示す。

次に、集中制御局１００は、全ての基地局においてキャリアセンスレベル値の判定が未終了である基地局組の中から、未処理かつ最小の基地局間ＲＳＳＩ値と、対応する基地局組とを探索する（ステップＳ１３−２）。ここで、基地局組とは基地局１０１の中から選択した基地局２つの組み合わせを示す。また、未処理の基地局間ＲＳＳＩ値とはステップＳ１３−８において判定処理済みと設定されていない基地局間ＲＳＳＩ値を指す。

該当する基地局間ＲＳＳＩ値と、基地局組とが存在するか否かを判定し（ステップＳ１３−３）、存在する場合はステップＳ１３−４に進み、存在しない場合はステップＳ１３−５に進む。集中制御局１００は、選択した基地局組における全ての基地局で判定値を算出し、全て閾値以上か否かを判定し（ステップＳ１３−４）、全て閾値以上のときはステップＳ１３−６、少なくとも一つが閾値未満となるときはステップＳ１３−７に進む。ここで、通信品質の判定値としては端末局２０１からのフィードバック信号が基地局１０１で利用できる場合、端末局２０１における受信干渉電力値、ＳＩＮＲ値、ＳＩＲ値が挙げられる。また、端末局２０１からのフィードバックが基地局１０１で取得できない場合、以下で説明するように端末局２０１におけるＳＩＲ値を推定する方法が挙げられる。

まず、端末局２０１における通信基地局（端末局２０１が配属する基地局１０１）からの受信電力は、上り（端末局２０１から通信基地局方向）通信路と下り（通信基地局から端末局２０１方向）通信路の可逆性から、通信基地局と端末局２０１が同一の送信電力とすると、通信基地局における端末局２０１からのＲＳＳＩ値が、端末局２０１における通信基地局からのＲＳＳＩ値に一致するため、端末局２０１における受信電力を推定できる。また、端末局２０１における干渉基地局（通信基地局と組になる基地局）からの干渉電力、および端末局２０１における受信ＳＩＲ値は、通信基地局における干渉基地局からのＲＳＳＩ値と、通信基地局における干渉基地局からのＲＳＳＩ値から推定可能である。

無線ＬＡＮの伝搬ロスＬ［ｄＢ］は、ｄを通信距離、ｄ_ＢＰをブレイクポイント距離（チャネルモデルにより５ｍから３０ｍの間で設定される）とすると、
ｄ≦ｄ_ＢＰのとき
Ｌ（ｄ）＝２０ｌｏｇ_１０（ｄ）＋２０ｌｏｇ_１０（ｆ）−１４７．５＋ＳＦ ・・・（１）
ｄ＞ｄ_ＢＰのとき
Ｌ（ｄ）＝２０ｌｏｇ_１０（ｄ）＋２０ｌｏｇ_１０（ｆ）−１４７．５＋３５ｌｏｇ１０（ｄ／ｄ_ＢＰ）＋ＳＦ ・・・（２）
と表される。ただし、ｆは搬送波周波数、ＳＦはシャドーフェージング項である。ＳＦを除外することで、伝搬損からおおよその通信局間距離を推定できる。

通信基地局は、干渉基地局からのＲＳＳＩ値に基づき、上記数式によって干渉基地局と自局との間の距離ｄ_ＡＰを推定する。また、通信基地局は配下の端末局２０１からのＲＳＳＩ値に基づき、上記数式によって端末局２０１と距離ｄ_ＳＴＡを推定する。

これらが分かれば、干渉基地局と端末局２０１との間の距離ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}は、
ｄ_ＡＰ−ｄ_ＳＴＡ≦ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}≦ｄ_ＡＰ＋ｄ_ＳＴＡ ・・・（３）
の範囲で与えられる。端末局２０１におけるＳＩＲの最悪値を考える場合、端末局２０１における干渉基地局からの干渉電力が最大となるのはｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}が最小となる場合であり、ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}＝ｄ_ＡＰ−ｄ_ＳＴＡと表される。

また、通信基地局にアンテナアレーや指向性アンテナを搭載し、信号の到来方向が推定できる場合、通信基地局における干渉基地局からの到来信号の水平面角度をθ_ＡＰ、信号基地局における配下端末局からの到来信号の水平面角度をθ_ＳＴＡとすると、干渉基地局と端末局２０１との間の距離ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}は、余弦定理より、
ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}＝√｛ｄ^２ _ＡＰ＋ｄ^２ _ＳＴＡ−２ｄ_ＡＰｄ_ＳＴＡｃｏｓ（θ_ＳＴＡ−θ_ＡＰ）｝ ・・・（４）
と表され、到来信号の水平面角度が分からないときは、（４）式においてθ_ＡＰ＝θ_ＳＴＡとした場合に相当する。

干渉基地局と端末局２０１との間の距離ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}を用いて、干渉基地局と端末局２０１との間の伝搬損はＬ（ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}）と表される。端末局２０１におけるＳＩＲ［ｄＢ］は、基地局１０１と端末局２０１の送信電力を共にＰ［ｄＢ］とすると、
ＳＩＲ_ＳＴＡ＝（Ｐ−Ｌ（ｄ_ＳＴＡ））−（Ｐ−Ｌ（ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}））
＝Ｌ（ｄ_{ＡＰ−ＳＴＡ}）−Ｌ（ｄ_ＳＴＡ） ・・・（５）
と求められる。

集中制御局１００は、全ての判定値が閾値以上となる場合、基地局組の基地局のキャリアセンスレベル値を更新する（ステップＳ１３−６）。更新後のキャリアセンスレベル値は、基地局組の基地局間ＲＳＳＩ値のいずれか高い方に予め定めたマージン値を加えた値とし、基地局組の基地局で共通値とする。また、基地局組の基地局が互いに同時通信が可能な範囲において、基地局それぞれで個別の値を設定することもできる。
また、いずれか一つ以上の判定値が閾値未満となる場合、基地局組内の基地局に対するキャリアセンスレベル値判定を終了に設定する（ステップＳ１３−７）。

集中制御局１００は、選択した基地局間ＲＳＳＩ値を判定処理済みに設定し（ステップＳ１３−８）、ステップＳ１３−２に進み、処理を繰り返す。

ステップＳ１３−３において該当する基地局間ＲＳＳＩ値が存在しない場合（ステップＳ１３−３のＮｏ）、ステップＳ１３−５に進む。集中制御局１００は、キャリアセンスレベル値判定が未終了の基地局が存在する場合、判定を終了に設定し、処理を終了する。このとき、基地局のキャリアセンスレベル値は現在設定されている値のままとする。

なお、以上の説明では各基地局１０１のキャリアセンスレベル値を初期値から順に上げながら判定を行ったが、必ずしもこの手順である必要はなく、例えば端末局２０１における周辺ＢＳＳからの受信干渉電力値を基地局１０１で取得できる場合、所要通信品質からそれぞれ端末局２０１における許容干渉電力値を算出し、許容干渉電力以下の条件を満たす基地局１０１のキャリアセンスレベル値を算出し、そこから基地局１０１間での不公平を修正するようにキャリアセンスレベル値を下げていく、など異なる制御フロー手順によっても、基地局１０１のキャリアセンスレベル値を設定することができる。

次に、図２に示すステップＳ１３における、基地局１０１のキャリアセンスレベル値の算出方法として、第２の算出方法を説明する。第２の算出方法では基地局１０１−ｎが取得する周辺無線環境情報に加え、基地局１０１−ｎがそれぞれ通信アクセス権を取得できる確率を示す通信確率情報を用いる。

図７は、第２の算出方法における通信確率の例を示す図である。各基地局１０１は、図７に示す通信確率を取得する。基地局１０１は、周辺ＢＳＳからのＲＳＳＩ値を取得する際に、信号検出状態の継続状況についても記録する。具体的には、基地局１０１の待機時間全体に占める、信号検出状態の時間割合を計測する。なお、単に信号検出状態となる割合（確率）を計測することもできるし、その際のＲＳＳＩ値と対応して割合を評価することもできる。

図７に示すＲＳＳＩ値の範囲に対し、基地局１０１において自局の通信の発生頻度を評価したものの例を例１、例２として図７に示す。通信確率情報を用いることで、スループットの向上が期待できる場合のみキャリアセンスレベル値を制御することができる。

例１では、キャリアセンスレベル値を制御せずに通信できる確率（ＲＳＳＩ＜−８２ｄＢｍ）が６０％あるため、キャリアセンスレベル値を制御して周辺ＢＳＳが通信中に自局も通信を行うメリットが小さい。なお、ＲＳＳＩ値が−８２から−５７ｄＢｍの間での通信確率が１０＋１５＋１０＝３５％であるが、これはアクセスできない時間ではなく、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づき、このうちの一定割合は自局が取得できる。自局以外に同一チャネルを用いる無線端末が４台存在し、無線リソースを均等に取得できるとするなら、そのうち２０％が自局で用いることができるアクセス時間となるため、３５％×０．２＝７％はキャリアセンスレベル値を制御せずとも通信できる。キャリアセンスレベル値制御を行うことで、従来では６０＋７＝６７％の確率でアクセス権が取得できたところ、６０＋３５＝９５％とアクセス権取得率を向上できるため、およそ１．４倍のスループット向上効果と評価できる。しかし、スループットの増分は周辺の基地局の通信中に自局が行う通信による向上効果であるため、自局の通信品質（ＳＩＮＲなど）が劣化し、スループット向上効果が減少することが考えられる。

一方、例２ではキャリアセンスレベル値を制御しなければ通信できない比率が例１より多く、キャリアセンスレベル値を制御するメリットは例１より大きい。例えば、キャリアセンスレベル値を−６２ｄＢと設定する場合にキャリアセンスレベル値制御によって増加した通信確率は、３０＋１５＋１０＋１０＝６５％である。例１と同様に、自局以外の同一チャネルを用いる基地局が４台存在し無線リソースを均等に取得できるとするなら、２０％が自局が用いることのできるアクセス時間となるため、６５％×０．２＝１３％はキャリアセンスレベル値を制御しなくても通信できる。よって、アクセス権を取得できる確率は、３０＋１３＝４３％から、９５％に増加するため、およそ２．２倍のスループット向上効果ととらえることができる。例１に比べ、メリットが大きく、ＳＩＮＲの劣化によるスループット低下を鑑みても、キャリアセンスレベル値制御による送信権の取得を行うメリットが大きくなる。

実際に基地局１０１のキャリアセンスレベル値制御を行うか否かは、以下のように判定するようにしてもよい。まず、キャリアセンスレベル値制御を行う前のアクセス権の取得率をρ_０とする。ρ_０は例１では、６７％、例２では４３％として評価されている。キャリアセンスレベル値をＶだけ増加させたときのアクセス権取得率をρ（Ｖ）と定義する。例１では、ρ（１５）＝９５％、例２ではρ（２０）＝９５％となっている。ここで、Ｌの値としては、ｄＢ単位で表記している。次に、基地局１０１−ｉが送信しようとする端末局２０１−ｉ−ｊに対し、キャリアセンスレベル値制御を行わずに通信した場合に当たるビットレートをＢ_０，ｉｊとし、キャリアセンスレベル値をＬ増加させた時に当たるビットレートをＢ_ｉｊ（Ｖ）とする。

このとき本実施形態による通信を用いない場合のスループット評価値Ｔ_０，ｉｊは、
Ｔ_０，ｉｊ＝ρ_０Ｂ_０，ｉｊ ・・・（６）
と表せる。提案方法によるキャリアセンスレベル値制御を行った場合の評価値Ｔ_ｉｊ（Ｖ）は、
Ｔ_ｉｊ（Ｖ）＝ρ（Ｖ）Ｂ_ｉｊ（Ｖ） ・・・（７）
として得られる。とりうるキャリアセンスレベル増加分Ｖを（７）式に代入してスループット評価値を算出し、（６）式のＴ_０，_ｉｊと比較して、十分に増加していると判断される場合に、このキャリアセンスレベル増分値Ｖによって、キャリアセンスレベル値を制御することができる。例えば、Ｔ_ｉｊがＴ_０，ｉｊのＫ倍になっている場合に、キャリアセンスレベル増分値Ｖによってキャリアセンスレベル値を制御して送信アクセス権を取得できる。ここで、Ｋは１以上の正数である。

また、集中制御局１００は、図２に示すステップＳ１４で基地局１０１に対してキャリアセンスレベル値を設定した後、各基地局１０１において通信が問題なく行われているか否かを確認し、基地局１０１に対するキャリアセンスレベル値の再設定を行うようにしてもよい。図８は、キャリアセンスレベル値の再設定を行う処理動作を示すフローチャートである。

まず、集中制御局１００はキャリアセンス制御を行った基地局１０１の無線通信状況情報を取得する（ステップＳ１５）。ここで、無線通信状況情報としては、例えば、スループット、パケット誤り率、再送回数、干渉電力値、ＳＩＮＲ値、ＳＩＲ値などが挙げられる。

集中制御局１００は、取得した無線通信状況情報が要求値を満たすか否かを判定し（ステップＳ１６）、満たす場合は処理を終了し、満たさない場合はステップＳ１７に進む。繰り返し回数ｉがＮｉ（Ｎｉ≧１、Ｎｉは整数）以上か否かを判定し（ステップＳ１７）、Ｎｉ未満となる場合はステップＳ１８へ、Ｎｉ以上となる場合はステップＳ２２へ進む。

集中制御局１００は、要求値を満足しない基地局と、その無線通信状況情報とを記憶し（ステップＳ１８）、要求値を満たさない基地局の無線通信状況情報が向上するように各基地局１０１のキャリアセンスレベル値を再算出し、基地局１０１に通知する（ステップＳ１９）。基地局１０１は、集中制御局１００からの通知情報に基づき自局のキャリアセンスレベル値を設定し（ステップＳ２０）、集中制御局１００は繰り返し回数ｉに１を加え（ステップＳ２１）、ステップＳ１５へ進む。

また、ステップＳ１７において繰り返し回数ｉがＮｉ以上となったとき、集中制御局１００は、記憶しておいた無線通信状況情報と、現在設定中の無線通信状況情報とから、無線通信状況情報の評価値が最大となるときのキャリアセンスレベル値を各基地局１０１に通知する（ステップＳ２２）。基地局１０１は集中制御局１００からの通知情報に基づき自局のキャリアセンスレベル値を設定し（ステップＳ２３）、処理を終了する。

なお、前述した説明では、各基地局１０１がそれぞれ異なるキャリアセンスレベル値を設定しているが、キャリアセンスレベル値制御を行う全ての基地局１０１で共通のキャリアセンスレベルの値を設定してもよい。その場合は、全ての基地局１０１の中で最も干渉の影響を受けている基地局に設定するキャリアセンスレベルを共通の値として設定することで、最低のスループットを向上させることができる。

その他、周辺無線環境情報を取得する際に、周辺の他無線ＬＡＮシステムの基地局における信号を送信時の送信電力設定値や送信アンテナ本数、送信ビームフォーミングの有無などを併せて得ることができれば、送信電力制御による干渉量の増減が推測でき、キャリアセンスレベル値の設定に有効である。例えば、最大送信電力の半分（５０％値）で送信している基地局がいた場合、その基地局から受信した信号の測定ＲＳＳＩ値は、最大送信電力で送信した場合は、その測定ＲＳＳＩ値よりも３ｄＢ大きくなることが予想されるため、その３ｄＢも考慮してキャリアセンスレベル値を設定することができる。

また、突発的なシステム内外の干渉信号により、通信品質に影響を与える恐れがあるため、キャリアセンスレベル値の設定マージンをＭ（Ｍ＞０）ｄＢだけ設定しておくことも有効である。さらに、これまでのＲＳＳＩ値、およびパケット誤り率（ＰＥＲ）などの無線通信状況情報を、無線性能情報、無線情報、周辺無線環境情報、通信状態情報のうち少なくとも一つと関連付けて集中制御局の無線通信情報データベース部に蓄積しておくことで、最適なキャリアセンスレベル値を経験的に把握することができ、それをキャリアセンスレベル値テーブルとして集中制御局１００として保持することで、新たにＲＳＳＩ値などの無線情報や周辺無線環境情報が得られた際には、その値に最適なキャリアセンスレベル値をキャリアセンスレベル値テーブルから抽出し、設定することができる。

また、自配下端末局との無線情報として、各自配下端末局において測定したＳＩＮＲ値などの情報が制御フレームなどを通じて基地局側で収集できるのであれば、その値をもとにキャリアセンスレベルを設定することができる。例えば、他セルからの干渉信号が大きく、ＳＩＮＲ値が大きい場合には、基地局側のキャリアセンスレベルを小さい値に設定することで、干渉によるパケット衝突を回避する。さらに、ＳＩＮＲ値が基地局側でわかることで、干渉電力を考慮したＭＣＳを設定することができるため、ＳＩＮＲ値が小さい（干渉電力が大きい）端末局に対しては、ＭＣＳインデックスを小さい値に設定することで、干渉によるＰＥＲの劣化を低減することができる。

また、受信した信号の送信元によってキャリアセンスレベルを変えてもよい。例えば、受信された信号が、集中制御局１００が制御可能な基地局から送信された場合には、干渉量の想定が比較的容易であるため、キャリアセンスレベル値を高めに設定し、一方、制御外の基地局のものであれば、干渉量の想定が難しい低めに設定するなど、異なるマージンを設定することで、通信品質を向上することもできる。

次に、図１に示す集中制御局１００および基地局１０１の内部構成を説明する。図９は、図１に示す集中制御局１００および基地局１０１の内部構成を示すブロック図である。本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示す。同図では基地局１０１−１の構成を示しているが、他の基地局１０１も同様の構成である。

集中制御局１００は、情報処理部１００１、および無線通信情報データベース１００２を備えて構成される。情報処理部１００１は基地局通知部１００１０、およびキャリアセンスレベル算出部１００１１を備えて構成される。

基地局通知部１００１０は、基地局１０１から情報を取得するための制御コマンドを生成し、ネットワーク信号処理部１００１を介して基地局１０１に出力する。また、基地局通知部１００１０は、基地局１０１の周辺無線環境情報と、通信性能情報と、無線通信状況情報とを、基地局１０１からネットワーク１０を介して取得し、無線通信情報データベースへ書き込む。また、基地局通知部１００１０は、キャリアセンスレベル算出部１００１１で算出したキャリアセンスレベル値をネットワーク１０を介して基地局１０１へ通知する。キャリアセンスレベル算出部１００１１は、無線通信情報データベース１００２から情報を読み出して取得し、取得情報に基づき基地局１０１のキャリアセンスレベル値算出を行い、その結果を基地局通知部１００１０、および無線通信情報データベース１００３に出力する。

無線通信情報データベース１００２は、情報処理部１００１、キャリアセンスレベル算出部１００１１から入力された、基地局１０１の周辺無線環境情報と、通信性能情報と、無線通信状況情報とを記憶し、情報処理部１００１から入力された基地局１０１のキャリアセンスレベル値を記憶する。また、無線通信情報データベース１００２は、情報処理部１００１からの読み出し要求を受け、該当情報を返送する。

基地局１０１は、アンテナ素子１０１０−１〜Ａ、無線信号処理部１０１１、情報取得部１０１２、情報通知部１０１３を備えて構成される。アンテナ素子１０１０−１〜Ａは、無線信号処理部１０１１から入力された無線信号を送信したり、受信した無線信号を無線信号処理部１０１１に出力したりする。以下では、アンテナ素子１０１０−１〜Ａを総称して、アンテナ素子１０１０と記載する。無線信号処理部１０１１は、アンテナ素子１０１０が受信した無線信号をベースバンド信号に復調し、誤り訂正、及びデータ信号系列への復号などの信号受信処理を行って情報取得部１０１２や情報通知部１０１３に出力したり、アンテナ素子１０１０が受信した信号のＲＳＳＩ値を取得し、情報取得部１０１２に出力したりする。

また、無線信号処理部１０１１は、情報通知部１０１３から入力されたデータ信号系列に対し、誤り訂正符号化、及びベースバンド信号の生成などの信号送信処理を行ってベースバンド信号を生成し、無線信号に変調してアンテナ素子１０１０に出力する。また、無線信号処理部１０１１は、情報通知部１０１３から自局のキャリアセンスレベル設定値の入力を受けた場合、自局のキャリアセンスレベル値の設定を行う。さらに、自局のキャリアセンスレベル値に基づいて自局の送信開始前にＣＳＭＡ／ＣＡにおけるキャリアセンスを行う。

無線信号処理部１０１１は、キャリアセンス部１０１１０を備えて構成される。無線信号処理部１０１１は、アンテナ素子１０１０が受信した無線信号をベースバンド信号に復調し、誤り訂正、及びデータ信号系列への復号などの信号受信処理を行って情報取得部１０１２や、情報通知部１０１３に出力したり、アンテナ素子１０１０が受信した信号のＲＳＳＩ値を取得し、情報取得部１０１２に出力したりする。

また、無線信号処理部１０１１は、情報通知部１０１３から入力されたデータ信号系列に対し、誤り訂正符号化、及びベースバンド信号の生成などの信号送信処理を行ってベースバンド信号を生成し、無線信号に変調してアンテナ素子１０１０に出力する。キャリアセンス部１０１１０は、ＣＳＭＡ／ＣＡによって自局の送信開始前にキャリアセンスを行う。また、キャリアセンス部１０１０は、キャリアセンスの基準値となるキャリアセンスレベル値を記憶しておき、無線信号処理部１０１１は、情報通知部１０１３からキャリアセンスレベル設定値の入力を受けた場合、キャリアセンス部１０１１０に記憶されたキャリアセンス値を更新する。

情報取得部１０１２は、記憶部１０１２０を備えて構成される。情報取得部１０１２は、基地局１０１が周辺ＢＳＳ、配下の端末局、無線ＬＡＮ以外のシステムから受信した信号に基づき、周辺無線環境情報と、無線通信状況情報とを取得し、記憶部１０１２０に記録する。また、情報取得部１０１２は、予め自局の通信性能情報を取得しておき、記憶部１０１２０に記録する。また、情報取得部１０１２は、端末局からの情報フィードバックを制御フレームなどにより取得できる場合は、端末局における干渉電力値、ＳＩＲ値、ＳＩＮＲ値を取得し、記憶部１０１２０に記録する。さらに、情報取得部１０１２は、集中制御局１００から制御コマンドの入力を受け、記憶部１０１２０の記録情報を、情報通知部１０１３を介して集中制御局１００に出力する。

情報通知部１０１３は、無線信号処理部１０１１から入力されたデータ信号系列や、情報取得部１０１２から入力された情報を、ネットワーク１０を介して集中制御局１００へ出力する。また、情報通知部１０１３は、集中制御局１００からネットワーク１０を介して受信した送信データ、及びキャリアセンスレベル設定値を、無線信号処理部１０１１へ出力し、制御コマンド信号を情報取得部１０１２へ出力する。

以上説明した本実施形態における制御処理手順および装置構成によって、基地局１０１が取得し、集中制御局１００が収集した情報を基に、基地局１０１に対するキャリアセンスレベル値制御を行うことができる。

本実施形態では、集中制御局１００が制御する基地局１０１の中から、周辺無線環境情報をもとにキャリアセンスレベル値制御を行う基地局１０１を選択し、周辺無線環境情報と、通信性能情報とを用いて基地局１０１のキャリアセンスレベル値を設定する。これにより、基地局それぞれでのキャリアセンスレベル値の個別制御や、基地局間の直接通信を用いた自律分散制御では実現が難しかった、自局周辺のＢＳＳにおける通信状況を考慮したキャリアセンスレベル値の設定や、キャリアセンスレベル値の効率的な設定を実現できる。

また、本実施形態では、集中制御局１００が基地局１０１から無線通信状況情報を取得し、要求値を満たさない場合にキャリアセンスレベル値の再設定を行う。キャリアセンスレベル設定値で問題なく通信ができているか否かを判定し、必要に応じてキャリアセンスレベル値の修正を行うことができる。キャリアセンスレベル値制御では、自局の無線通信状況情報を向上するために、自局だけでなく自局周辺の基地局における制御が必要となるため、集中制御局１００を用いたキャリアセンスレベル値の集中制御により、無線通信状況情報の効率的な向上を実現できる。

以上説明したように、基地局および端末局は、集中制御局もしくは基地局、あるいはその両方が、無線環境に応じてキャリアセンスレベルを適応的に制御することより、キャリアセンスによる通信機会を増加させつつ、受信誤りのない無線通信ができ、無線ＬＡＮが密集している環境においてスループットを劣化させることなく無線通信を行うことができる。

前述した実施形態における集中制御局及び基地局をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この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よい。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、短時間の間、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、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。

無線ＬＡＮが密集している環境においてキャリアセンス制御によるスループットを改善することが不可欠な用途に適用できる。

１００・・・集中制御局、１００１・・・情報処理部、１００１０・・・基地局通知部、１００１１・・・キャリアセンスレベル算出部、１００２・・・無線通信情報データベース、１０１−１〜Ｎ・・・基地局、１０１０−１〜Ａ・・・アンテナ、１０１１・・・無線信号処理部、１０１１０・・・キャリアセンス部、１０１２・・・情報取得部、１０１２０・・・記憶部、１０１３・・・情報通知部、２０１−１−Ｎｓ〜２０１−Ｎ−Ｎｓ・・・端末局、１０・・・ネットワーク

Claims (9)

1. 端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得部と、
   前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知部と、
   前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス部とを備え、
   前記集中制御局は、
   前記基地局から通知された前記周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル算出部と、
   前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知部とを備える
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記情報取得部は、自局が通信アクセス権を取得した確率を示す通信確率情報と、自局の通信状況を示す通信状況情報をさらに取得し、
   前記キャリアセンスレベル算出部は、前記周辺無線環境情報と、前記通信確率情報とに基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値と、前記キャリアセンスレベル候補値を前記基地局に設定した際の通信状況情報評価値を算出し、
   前記キャリアセンスレベル通知部は、前記通信状況情報の向上量が予め定めた閾値を満たすときに前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局へキャリアセンスレベル設定値として通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記キャリアセンスレベル算出部は、前記基地局から取得した前記通信確率情報と前記周辺無線環境情報とを対応させておき、前記周辺無線環境情報に基づき通信ビットレート値を算出し、前記通信確率情報との積によって前記通信状況情報評価値を前記キャリアセンスレベル候補値と対応させて求め、前記通信状況情報評価値の向上量が最大となる前記キャリアセンスレベル候補値を選択する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記キャリアセンスレベル算出部は、
   前記周辺無線環境情報における前記基地局間の受信信号強度値から、これまでに未選択である前記基地局間の受信信号強度値を選択して、送信側の基地局と、受信側の基地局とを基地局組とし、
   前記基地局組における基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局間の受信信号強度値より大きな値に設定したときの通信状況情報が予め定めた閾値を満たすか否か判定し、前記基地局組における全ての基地局で前記閾値を満たす場合は前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記基地局間の受信信号強度値より大きな値に設定し、いずれかの基地局で前記閾値を満たさない場合は前記キャリアセンスレベル候補値を前記基地局間の受信信号強度値以下の値に設定するという判定処理を繰り返して前記キャリアセンスレベル設定候補値を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記キャリアセンスレベル算出部は、
   前記周辺無線環境情報における自システム制御外のＢＳＳからの無線情報に基づき、前記基地局の送信が前記自システム制御外のＢＳＳに与える影響を示す与干渉評価値を算出し、前記与干渉評価値が予め定めた閾値を満たす基地局に対してのみ前記キャリアセンスレベル値の設定制御を行うことを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信システム。
6. 前記キャリアセンスレベル算出部は、前記通信状況情報が更新されるごとに、予め定めた要求値を満たすか否かを判定し、要求値を満たさない場合には、前記通信状況情報を向上させるように前記基地局のキャリアセンスレベル候補値を新たに算出する
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信システム。
7. 端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける基地局であって、
   周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得部と、
   前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知部と、
   前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス部と
   を備えることを特徴とする基地局。
8. 端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、
   前記基地局から通知された周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル算出部と、
   前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知部と
   を備えることを特徴とする集中制御局。
9. 端末局と無線通信を行う複数の基地局と、前記基地局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムが行う無線通信方法であって、
   前記基地局が、周辺のＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ）と、自局配下の端末局とから受ける無線情報を示す周辺無線環境情報を取得する情報取得ステップと、
   前記基地局が、前記周辺無線環境情報を前記集中制御局に対して通知する情報通知ステップと、
   前記集中制御局が、前記基地局から通知された前記周辺無線環境情報に基づき前記基地局のキャリアセンスレベル設定候補値を算出するキャリアセンスレベル値算出ステップと、
   前記集中制御局が、前記キャリアセンスレベル設定候補値を前記キャリアセンスレベル値として前記基地局へ通知するキャリアセンスレベル通知ステップと、
   前記基地局が、前記集中制御局からキャリアセンスレベル値の通知を受け、自局のキャリアセンスレベル値を設定するキャリアセンス設定ステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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