JP6495140B2 - 無線回線割当方法および無線回線割当装置 - Google Patents
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Description
(1)V偏波局(V局) …通信モード(固定)、偏波モード(V偏波)
(2)H偏波局(H局) …通信モード(固定)、偏波モード(H偏波)
(3)偏波多重局(B局)…通信モード(固定)、偏波モード(VH両偏波)
(4)適応偏波局(A局)…通信モード(可変)、偏波モード(可変)
W=Rreq/η …(1)
(問題点1)
図16は、従来の無線回線割当方法の問題点1を示す。ここでは、システム内に存在するV局がH局よりも多くなる場合であり、要求速度1Mbps のV局(1) の回線割当を行い、次に要求速度 1.5Mbps のA局(2) についてV偏波とH偏波を考慮することなくV偏波で回線割当を行った場合には、次の要求速度2Mbps のV局(3) の回線割当を行うための空き帯域が不足する状態を示す。このように、片偏波(V偏波またはH偏波)に割当回線が集中する場合には、片偏波の空き帯域が狭くなり、その結果として回線割当に失敗しやすくなる。
図17は、従来の無線回線割当方法の問題点2を示す。ここでは、システム電力密度を超えないようシステムで一律の通信モードが設定される状況を示す。そのため、システムで一律の通信モードの所要C/Nがシステム電力密度よりも低い分だけ電力が無駄になる。これとは逆に、システムで一律の通信モードの所要C/Nがシステム電力密度よりも高い場合、帯域よりも電力が先に枯渇するため、帯域が無駄になる。
第2の発明の無線回線割当装置において、第2の手段は、主偏波と直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択してもよい。
図1において、既存のV偏波局(V局)、H偏波局(H局)、偏波多重局(B局)に対して無線回線割当が行われている状況において、本発明は新規の適応偏波局(A局)に対して、最も効率のよい偏波モードと通信モードを組み合わせて無線回線割当を行うことを特徴とする。
図2において、ステップ1は、偏波モードごとに、利用帯域と利用電力のバランスをとるように通信モードを決定する。ステップ2は、偏波間の利用帯域と利用電力のバランスが最も良い偏波モードを決定する。ステップ3は、最適な偏波モードと通信モードの組み合わせからなる通信回線を空き帯域に割り当てる。以下に各ステップの詳細について説明する。
ステップ1では、偏波モードごとに通信モードを選択し、通信モードごとに割り当てる帯域と電力を計算し、図3に示す最適化規範に従い、通信モードごとに評価値を計算し、当該偏波モードで最小評価値となる通信モードを選択する。
Ai =|Wi−Pi|/√2 …(2)
Bi =√(Wi 2+Pi 2) …(3)
ステップ2では、V偏波モード、H偏波モード、VH両偏波モードの中から、偏波間の利用帯域が最も均衡する偏波モードを1つ選択する。このとき、最適化規範により、各偏波の帯域と電力は平衡状態にあるため、偏波間の利用帯域が均衡すれば、自動的に偏波間の利用電力も均衡することを注意する。
γ=|WrV−WrH| …(4)
γ=|PrV−PrH| …(5)
ステップ3では、決定した偏波モードの通信回線をノード局の空き帯域に配置する。このとき、偏波モードがVH両偏波モードの場合は、両偏波で同一周波数で同一幅の空き帯域しか利用できない制約がある。したがって、VH両偏波モードの配置を成功させやすくするために、両偏波が空いている帯域をできるだけ確保する。このための手順を図4を参照して説明する。なお、手順1は、VH両偏波モードとそれ以外で異なるが、手順2,3は、全ての偏波モードで共通である。
V偏波モードとH偏波モードの場合は、裏偏波が配置済みの空き帯域を検索する。すなわち、H偏波に配置する場合は、V偏波が配置済み周波数のH偏波の空き帯域を検索する。V偏波に配置する場合は、H偏波が配置済み周波数のV偏波の空き帯域を検索する。VH両偏波モードは、両偏波が空いている帯域を検索する。
手順1で検索した空き帯域が1個の場合は、当該空き帯域に通信回線を配置する。空き帯域が複数個の場合は、その中から通信回線の帯域を配置できる空き帯域(通信回線帯域より広くかつ通信回線の帯域に最も近い幅を持つ空き帯域)を抽出する。
手順2で抽出した空き帯域が1個の場合は、当該空き帯域に通信回線を配置する。空き帯域が複数個の場合は、その中から下限周波数に最も近い空き帯域に通信回線を配置する。なお、手順3で通信回線を配置する空き帯域がノード局の中に残留していない場合は、回線割当失敗と判断する。
図5は、本発明における回線割当の実施例1を示す。
図5において、V局(1) が割り当てられた後、適応偏波局であるA局(2) は、広い帯域が空いているH偏波を選択し、システム電力密度に近い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、V局(3) 、H局(4) が割り当てられた後、A局(5) は、広い帯域が空いているH偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。その後、A局(6) は、帯域が空いているV偏波を選択し、電力が多く余っているため、システム電力密度よりも非常に高い所要電力密度の通信モードを選択する。ただし、当該通信モードを選択しても所要帯域を確保できない場合は、A局(6) に対する回線割当は不可となる。このように、本発明によれば、端末局の偏波モードと通信モードを最適に選択することで、両偏波の帯域と電力を有効利用できる。
図6は、本発明における回線割当の実施例2を示す。
図6において、V局(1) が割り当てられた後、A局(2) は、広い帯域が空いているH偏波を選択し、システム電力密度に近い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、偏波多重局であるB局(3) が割り当てられた後、A局(4) は、広い帯域が空いているH偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、A局(5) は、帯域が空いているV偏波を選択し、電力が余っているため、システム電力密度よりも高い所要電力密度の通信モードを選択する。次に、A局(6) は、帯域が空いているH偏波を選択し、電力が足りないため、システム電力密度よりも低い所要電力密度の通信モードを選択する。ただし、当該通信モードを選択しても所要帯域を確保できない場合は、A局(6) に対する回線割当は不可となる。このように、本発明によれば、端末局の偏波モードと通信モードを最適に選択することで、両偏波の帯域と電力を有効利用できる。
図9において、基地局10は、アンテナ部11、送受信部12、アクセス制御部13、回線管理データベース(DB)14、無線回線割当処理部15、データ入出力部16により構成され、端末局20は、アンテナ部21、送受信部22、アクセス制御部23、回線要求部24、データ入出力部25により構成される。
各偏波のシステム帯域を36MHz、システム電力を 2.5Wとし、各端末局がランダムなタイミングで回線割当要求/回線保持/回線開放を繰り返すなかで、回線割当要求時に1回線に必要となる帯域と電力がシステム内に残留していない場合は回線割当失敗とする。図11はシステム内の端末局数に対するスループット(回線割当に成功した全端末局の要求速度の合計)の変化を示す。図に示すように、本発明は従来技術より端末数が多くなるほどスループットが改善する。
これまで説明では、通信モードのパラメータを変調方式、誤り訂正符号化率としたが、本発明では、これらにスペクトラム圧縮伝送(非特許文献3)におけるスペクトラム圧縮率、多偏波空間多重伝送(非特許文献4)における偏波多重数を加えることができる。
11 アンテナ部
12 送受信部
13 アクセス制御部
14 回線管理データベース(DB)
15 無線回線割当処理部
16 データ入出力部
20 端末局
21 アンテナ部
22 送受信部
23 アクセス制御部
24 回線要求部
25 データ入出力部
Claims (8)
- 主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当方法において、
前記主偏波と前記直交偏波ごとに前記端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、前記端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求めるステップAと、
前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、前記求めた主偏波の通信モードと前記求めた直交偏波の通信モードと前記求めた両偏波の通信モードの中から、前記主偏波と前記直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、前記選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定するステップBと
を有することを特徴とする無線回線割当方法。 - 請求項1に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップBは、前記主偏波と前記直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択する
ことを特徴とする無線回線割当方法。 - 請求項1に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップBは、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和の積が最小となる両偏波の通信モードを求める
ことを特徴とする無線回線割当方法。 - 請求項1に記載の無線回線割当方法において、
前記ステップBは、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の2乗和の積の絶対値が最小となる前記主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と電力利用率と帯域利用率の2乗和の積の絶対値が最小となる前記直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の2乗和の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求める
ことを特徴とする無線回線割当方法。 - 請求項1に記載の無線回線割当方法において、
前記通信モードの要素として、変調方式、誤り訂正符号化率、スペクトラム圧縮率、偏波多重数のいずれかの組合せを用いる
ことを特徴とする無線回線割当方法。 - 請求項1に記載の無線回線割当方法において、
前記主偏波と前記直交偏波は、V偏波とH偏波、または右旋円偏波と左旋円偏波である ことを特徴とする無線回線割当方法。 - 主偏波と、主偏波と直交関係にある直交偏波と、主偏波と直交偏波を同時利用する両偏波のいずれかを通信回線に利用する複数の端末局と、当該端末局の通信を中継するノード装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う無線回線割当装置とにより構成される無線通信システムの無線回線割当装置において、
前記主偏波と前記直交偏波ごとに前記端末局に割り当てた電力の合計とシステムが利用できる電力の比である電力利用率と、前記端末局に割り当てた帯域の合計とシステムが利用できる帯域の比である帯域利用率を求める第1の手段と、
前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる主偏波の通信モードと、前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の絶対値が最小となる直交偏波の通信モードと、前記主偏波の電力利用率と帯域利用率の差と前記直交偏波の電力利用率と帯域利用率の差の積の絶対値が最小となる両偏波の通信モードを求め、前記求めた主偏波の通信モードと前記求めた直交偏波の通信モードと前記求めた両偏波の通信モードの中から、前記主偏波と前記直交偏波の帯域利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択し、前記選択した偏波と通信モードにおいて通信回線を設定する第2の手段と
を備えたことを特徴とする無線回線割当装置。 - 請求項7に記載の無線回線割当装置において、
前記第2の手段は、前記主偏波と前記直交偏波の電力利用率の差の絶対値が最小となる偏波と通信モードを選択する
ことを特徴とする無線回線割当装置。
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JP2015159677A JP6495140B2 (ja) | 2015-08-12 | 2015-08-12 | 無線回線割当方法および無線回線割当装置 |
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