JPWO2017164039A1 - 通信端末、通信方法、および通信用プログラムが記憶された記憶媒体 - Google Patents

Abstract

［課題］無線通信ネットワーク間に電波干渉が発生した場合であっても、安定した通信品質を維持することができる通信端末、通信方法、および通信用プログラムを提供する。［解決手段］電波環境認識部１１が、電波環境を認識する。また、電波干渉検知部１２が、属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する。そして、干渉回避部１３が、電波干渉検知部１２が電波干渉を検知した場合に、電波環境認識部１１が認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する。

Description

本発明は、電波環境に応じて通信を行うことができる通信端末、通信方法、および通信用プログラムに関する。

無線免許保持者によって地理的または時間的に利用されていない周波数（例えば、搬送周波数。以下、単に周波数ともいう）がホワイトスペースと呼ばれている。周波数の利用効率をより高めるために、そのようなホワイトスペースを一時的に利用するコグニティブ無線の研究が進められている。

コグニティブ無線では、周波数を動的に割り当てる技術が必要とされる。周波数を動的に割り当てるために、例えば、周辺にいる既存の無線通信システム（プライマリユーザという）による周波数の利用状況に関する情報を利用することが提案されている。また、位置および時間毎に利用可能な空き周波数を算出する機能を保有するデータベースを用いる方法が提案されている。さらに、無線通信端末が備えるスペクトルセンシング機能を用いて、無線通信端末（セカンダリユーザ）に動的に周波数を割り当てる周波数選択手法が提案されている。なお、受信した信号の周波数および送信した信号の周波数を「チャネル」ともいう。

コグニティブ無線による通信機能を有する通信端末は、プライマリユーザによって送信された信号をスペクトルセンシングによって検知したり、または、自身の通信が他の通信システムの通信による干渉を受けていることを検知したりすると、干渉を回避するためにチャネルの切り替えを行う。

また、モバイルアドホックネットワークにおいて、多数の通信端末を効率良く管理する手法としてクラスタリング技術がある。そのようなクラスタリング技術において、適応的クラスタリング手法では、通信端末の移動に応じてクラスタの再構成が行われる。そして、属する通信端末数が一定数以下であるクラスタが複数あれば、それらのクラスタを合体させる手法がある。

そのような手法では、各クラスタがそれぞれ利用するチャネルを選択可能であり、少なくとも２つの地理的に近接するクラスタが同一のチャネルを利用している場合に、クラスタを合体させて管理を１台のクラスタヘッド（管理端末）に統合する。そのようにすることで、クラスタ間の干渉を回避することが可能になる。このように、複数のクラスタ（例えば、無線通信ネットワーク）を合体させて通信端末の管理を統合させることを、「ネットワーク統合」ともいう。

特許文献１には、電波干渉の発生を監視して、他の無線通信ネットワークが一のチャネルを利用していた場合に、ネットワーク統合を行ったり、利用するチャネルを他のチャネルに変更したりする方法が記載されている。

特許文献２には、各無線基地局が測定した受信電界強度に基づいて、各無線基地局に利用可能なチャネルを割り当てる方法が記載されている。

特開平１０−５１３７６号公報 特開平１０−１３９２４号公報

しかし、前述したような技術では、無線通信ネットワークの規模に対してチャネルが不足している状況で、電波干渉を完全に回避することが考慮されていない。図１０は、複数の無線通信ネットワークと各無線通信ネットワークが利用しているチャネルとを示す説明図である。

図１０に示す例では、図１０において、１ｃｈと示されているチャネルと、２ｃｈと示されているチャネルとの２つのチャネルを利用可能な３つの無線通信ネットワークが示されている。そして、各無線通信ネットワークは、地理的に互いに重複している過密な環境にあるとする。そのような環境では、図１０に示すように、各無線通信ネットワークがそれぞれチャネルを変更しても電波干渉を回避できない。

特許文献１に記載されている方法および特許文献２に記載されている方法も、電波干渉が生じる一のチャネルの利用を避けるための技術であり、同様な問題が生じる。

図１１は、ネットワーク統合の例を示す説明図である。図１１に示すように、前述したようなネットワーク統合技術は、１つに統合された無線通信ネットワークが１つのチャネル（シングルチャネル）を利用して、無線通信ネットワークを管理する管理端末の負荷集中を避けるための技術である。したがって、電波干渉を完全に回避することが可能なチャネルが他にあっても、そのチャネルは利用されず、当該無線通信ネットワークの通信端末の各々に割り当てられるリソースが減少してしまう。

そこで、本発明は、無線通信ネットワーク間に電波干渉が発生した場合であっても、安定した通信品質を維持することができる通信端末、通信方法、および通信用プログラムを提供することを目的とする。

本発明による通信端末は、電波環境を認識する電波環境認識手段と、属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する電波干渉検知手段と、電波干渉検知手段が電波干渉を検知した場合に、電波環境認識手段が認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する干渉回避手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による通信方法は、電波環境を認識し、属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知し、認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行することを特徴とする。

本発明による通信用プログラムは、コンピュータに、電波環境を認識する電波環境認識処理と、属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する電波干渉検知処理と、電波干渉検知処理で電波干渉を検知した場合に、電波環境認識処理で認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理とを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、無線通信ネットワーク間に電波干渉が発生した場合であっても、安定した通信品質を維持することができる。

本発明の第１の実施形態の通信端末の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の通信端末の動作を示すフローチャートである。 干渉回避方法判断部によるステップＳ１０５の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の通信端末の構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態の通信端末の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態の干渉回避方法判断部によるステップＳ３０６の処理を示すフローチャートである。 各無線通信ネットワークの動作環境例を示す説明図である。 各パターンの干渉回避処理に応じた各無線通信ネットワークの通信品質の推定結果の例を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態の通信端末の構成例を示すブロック図である。 複数の無線通信ネットワークと各無線通信ネットワークが利用しているチャネルとを示す説明図である。 ネットワーク統合の例を示す説明図である。

実施形態１．
本発明の第１の実施形態の通信端末１００について説明する。本発明の第１の実施形態の通信端末１００は、一の無線通信ネットワークを介した通信と、当該一の無線通信ネットワークと統合可能な他の無線通信ネットワークを介した通信とが可能な機能を有する。

図１は、本発明の第１の実施形態の通信端末１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態の通信端末１００は、電波環境認識部１１０、干渉検知部１２０、チャネル選択部１３０、通信ネットワーク統合部１４０、および干渉回避方法判断部１５０を含む。

電波環境認識部１１０および干渉検知部１２０は、アンテナ（図示せず）を介して電波に基づく信号を受信する。

そして、電波環境認識部１１０は、受信した信号の強度や、当該信号が信号処理部（図示せず）によって復調および復号されたデータに基づいて、他の通信端末の数や位置、移動速度、チャネル占有率、通信量等の電波環境に応じた情報を取得する電波環境認識処理を行う。そして、電波環境認識部１１０は、取得した電波環境に応じた情報をチャネル選択部１３０および通信ネットワーク統合部１４０に入力する。

なお、電波環境認識部１１０は、例えば、スペクトルセンシングや、通信端末間の情報共有、データベースへのアクセス等による他の方法で、電波環境に応じた情報を取得するように構成されていてもよい。

干渉検知部１２０は、受信した信号が、通信を行っている一の無線通信ネットワークではない、他の無線通信ネットワークを介して通信を行っている通信端末が送信した信号である干渉信号であるか否かを判断する干渉検知処理を行う。そして、干渉検知部１２０は、当該信号が干渉信号であると判断した場合に、干渉回避方法判断部１５０にその旨を通知して、干渉回避処理の実行を促す。

なお、干渉検知部１２０が、受信した信号が干渉信号であるか否かを判断する基準は、受信信号強度に対する復調や復号の可否や、当該信号を復調および復号したデータによって示されている当該信号の発信元の通信端末を識別するＩＤ（ＩＤｅｎｔｉｆｉｅｒ）等であってもよいし、他の判断基準であってもよい。

チャネル選択部１３０は、電波環境認識部１１０が入力した電波環境に応じた情報に基づいて、利用可能なチャネルを特定し、干渉回避方法判断部１５０に特定結果を通知する。また、チャネル選択部１３０は、干渉回避方法判断部１５０の要求に応じて、通信に用いるチャネルを選択する。

なお、利用可能なチャネルとは、例えば、他の無線通信ネットワークによって利用されているが、通信端末１００が属している無線通信ネットワークが新たに利用しても、それぞれの通信に干渉による影響を与えないチャネルや、通信手段（図示せず）が利用可能な全てのチャネルのうち利用した場合に他の無線通信ネットワークとの干渉が最も少ないと推定されるチャネル、他の無線通信ネットワークによるチャネル占有率が所定の値よりも小さいチャネル等である。

通信ネットワーク統合部１４０は、電波環境認識部１１０が入力した電波環境に応じた情報に基づいて、統合可能な他の無線通信ネットワークを特定し、干渉回避方法判断部１５０に特定結果を通知する。また、通信ネットワーク統合部１４０は、干渉回避方法判断部１５０の要求に応じて、最も適切だと判断した無線通信ネットワークに統合を要求する。さらに、通信ネットワーク統合部１４０は、他の無線通信ネットワークから統合を要求された場合に、無線通信ネットワークを統合するか否かを判断し、判断結果を当該他の無線通信ネットワークに通知する。

なお、統合可能な無線通信ネットワークとは、自無線通信ネットワークと統合した場合に、１台の管理端末で管理可能な通信端末の台数を超えない通信端末が属している他の無線通信ネットワークをいう。また、統合可能な無線通信ネットワークとは、マルチホップを行う無線通信ネットワークである場合に、自無線通信ネットワークと統合したときに、ホップ数が所定の制限数を超えないように構成可能な他の無線通信ネットワークをいう。

干渉回避方法判断部１５０は、干渉検知部１２０の要求に応じて、チャネル選択部１３０が入力した情報と通信ネットワーク統合部１４０が入力した情報とに基づいて、チャネル選択とネットワーク統合とのどちらを実行するかを決定する。そして、干渉回避方法判断部１５０は、決定結果に応じて、その旨をチャネル選択部１３０または通信ネットワーク統合部１４０に通知する。

なお、干渉回避方法判断部１５０は、利用可能なチャネルがあればチャネル選択を実行すると決定してもよいが、周辺の他の無線通信ネットワークによる電波環境に応じて、利用可能なチャネルがあってもネットワーク統合を行うように判断をするように構成されていてもよい。

次に、本発明の第１の実施形態の通信端末１００の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の通信端末１００の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、通信端末１００は、電波環境認識処理（ステップＳ１０１）と、干渉検知処理（ステップＳ１０２）とを並行して行う。具体的には、電波環境認識部１１０が、電波環境認識処理（ステップＳ１０１）を行い、干渉検知部１２０が、干渉検知処理（ステップＳ１０２）を行う。

通信端末１００は、ステップＳ１０１の電波環境認識処理で電波環境に応じた情報を取得する。そして、通信端末１００は、取得した電波環境に応じた情報に基づいて、利用可能なチャネルと統合可能な他の無線通信ネットワークとを特定する（ステップＳ１０３）。

具体的には、電波環境認識部１１０が、ステップＳ１０１の電波環境認識処理で電波環境に応じた情報を取得する。そして、電波環境認識部１１０は、ステップＳ１０１の電波環境認識処理で取得した電波環境に応じた情報をチャネル選択部１３０および通信ネットワーク統合部１４０に入力する。そして、チャネル選択部１３０が、ステップＳ１０３の処理で、電波環境認識部１１０が入力した電波環境に応じた情報に基づいて、利用可能なチャネルを特定し、干渉回避方法判断部１５０に特定結果を通知する。また、通信ネットワーク統合部１４０は、ステップＳ１０３の処理で、電波環境認識部１１０が入力した電波環境に応じた情報に基づいて、統合可能な他の無線通信ネットワークを特定し、干渉回避方法判断部１５０に特定結果を通知する。

また、干渉検知部１２０が、ステップＳ１０２の干渉検知処理で、受信した信号が干渉信号であると判断した場合に（ステップＳ１０４のＹ）、干渉回避方法判断部１５０にその旨を通知して、干渉回避処理の実行を促す。干渉回避方法判断部１５０は、干渉検知部１２０による通知に応じて、チャネル選択部１３０が入力した情報と通信ネットワーク統合部１４０が入力した情報とに基づいて、チャネル選択とネットワーク統合とのどちらを実行するかを決定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の処理については後述する。

そして、チャネル選択部１３０または通信ネットワーク統合部１４０は、干渉回避方法判断部１５０の要求に応じて（ステップＳ１０６のＹ）、チャネル選択またはネットワーク統合を実行する（ステップＳ１０７）。

次に、前述した干渉回避方法判断部１５０によるステップＳ１０５の処理についてより詳細に説明する。図３は、干渉回避方法判断部１５０によるステップＳ１０５の処理を示すフローチャートである。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ１０５の処理において、まず、チャネル選択部１３０が入力した情報と通信ネットワーク統合部１４０が入力した情報とを取得する（ステップＳ２０１）。

そして、干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０１の処理で取得した、チャネル選択部１３０が入力した情報に基づいて、利用可能なチャネルがあるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０２の処理で利用可能なチャネルがあると判断した場合に（ステップＳ２０２のＹ）、チャネル選択を実行すると決定してチャネル選択部１３０にチャネル選択の実行を要求する（ステップＳ２０３）。そして、チャネル選択部１３０が、前述したステップＳ１０７の処理でチャネル選択を実行して、干渉を回避する。

また、干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０２の処理で利用可能なチャネルがないと判断した場合に（ステップＳ２０２のＮ）、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信したか否かを確認する（ステップＳ２０４）。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０４の処理で、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信したことを確認した場合に（ステップＳ２０４のＹ）、当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークに要求を受け入れる旨を通知する（ステップＳ２０５）。そして、干渉回避方法判断部１５０は、通信ネットワーク統合部１４０に、当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークとの統合処理の実行を要求する（ステップＳ２０６）。そして、通信ネットワーク統合部１４０が、前述したステップＳ１０７の処理で当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークとの統合処理を実行して、干渉を回避する。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０４の処理で、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信していないことを確認した場合に（ステップＳ２０４のＮ）、統合可能な無線通信ネットワークがあるか否かを確認する（ステップＳ２０７）。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０７の処理で、統合可能な無線通信ネットワークがあることを確認した場合に（ステップＳ２０７のＹ）、ステップＳ２０８の処理に移行し、そうでない場合に（ステップＳ２０７のＮ）、ステップＳ１０５の処理を終了する。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０８の処理で、統合可能な無線通信ネットワークに無線通信ネットワークの統合を要求するネットワーク統合リクエストを送信する（ステップＳ２０８）。

そして、干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ２０８の処理で送信したネットワーク統合リクエストに対する応答を受信した場合に（ステップＳ２０９のＹ）、通信ネットワーク統合部１４０に、当該応答の送信元の無線通信ネットワークとの統合処理の実行を要求する（ステップＳ２１０）。

なお、干渉回避方法判断部１５０は、例えば、ステップＳ２０８の処理でネットワーク統合リクエストを送信してから所定の時間が経過しても応答を受信しない場合に、ネットワーク統合リクエストを再送する。

また、図３に示す例では、ステップＳ２０２のＮ，Ｓ２０４のＮ，Ｓ２０７の順に処理が行われ、チャネル選択、他の無線通信ネットワークからの要求に応じた統合、および他の無線通信ネットワークへの統合要求の順序で優先されるように構成されているが、他の順序であってもよい。具体的には、チャネル選択に優先して、他の無線通信ネットワークからの要求に応じた統合および他の無線通信ネットワークへの統合要求のうち少なくとも一方または両方が行われるように構成されていてもよい。また、他の無線通信ネットワークからの要求に応じた統合に優先して、他の無線通信ネットワークへの統合要求が行われるように構成されていてもよい。

本実施形態によれば、他の無線通信ネットワークとの干渉が生じた場合に、干渉検知部１２０が、干渉が生じていることを検知する。そして、電波環境認識部１１０が認識した電波環境や他の無線通信ネットワークの状況に応じて、干渉回避方法判断部１５０が、干渉回避処理として、チャネル選択またはネットワーク統合のいずれかを実行すると決定する。そして、決定結果に応じて、チャネル選択部１３０がチャネルを選択したり、通信ネットワーク統合部１４０が無線通信ネットワークを統合したりして、干渉回避処理が行われる。したがって、継続して、高い通信品質を得ることができる。なお、通信品質は、例えば、通信端末１台あたりのスループットや、通信の途絶時間、他の無線通信ネットワークとの公平性等を含むサービス品質（ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ））や、ユーザの体感品質（ＱｏＥ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ））である。

また、本実施形態によれば、例えば、他の無線通信ネットワークによる占有率の値が所定の値よりも少ないチャネル、したがって、自身が属する無線通信ネットワークが通信リソースを多く利用できるチャネルがあれば、チャネル選択部１３０が、そのチャネルを選択する。また、そのようなチャネルがなければ、通信ネットワーク統合部１４０が、適切な他の無線通信ネットワークとの統合処理を実行して、通信リソースの管理を統一し、他の無線通信ネットワークと通信リソースを共有することで、干渉を回避することができる。

よって、各無線通信ネットワークの利用状況に応じて干渉の回避方法が適切に決定されるので、高い通信品質と安定性とを得ることができる。

実施形態２．
次に、本発明の第２の実施形態の通信端末２００について、図面を参照して説明する。図４は、本発明の第２の実施形態の通信端末２００の構成例を示すブロック図である。

本発明の第２の実施形態の通信端末２００は、通信品質推定部２６０を含む点で、図１に示す本発明の第１の実施形態の通信端末１００と異なる。

干渉検知部１２０は、図１に示す本発明の第１の実施形態における干渉検知部１２０と同様なため、図１と同じ符号を付して説明を省略する。

電波環境認識部２１０は、取得した電波環境に応じた情報をチャネル選択部２３０、通信ネットワーク統合部２４０、および通信品質推定部２６０に入力する点で、図１に示す第１の実施形態における電波環境認識部１１０と異なる。

チャネル選択部２３０は、第１の実施形態におけるチャネル選択部１３０の動作に加えて、通信品質推定部２６０に、利用可能と判断したチャネルを通知する。

通信ネットワーク統合部２４０は、第１の実施形態における通信ネットワーク統合部１４０の動作に加えて、通信品質推定部２６０に、統合可能と判断した無線通信ネットワークを通知する。

通信品質推定部２６０は、電波環境認識部２１０とチャネル選択部１３０と通信ネットワーク統合部２４０とから得られた情報に基づいて、自身と周辺の無線通信ネットワークとがそれぞれ利用可能なチャネルを利用した場合の通信品質の推定、および統合可能な無線通信ネットワークと統合した場合に得られる通信品質の推定を複数のパターンで行う通信品質の推定処理を行う。そして、通信品質推定部２６０は、ユーザによって指定された条件に合致する推定結果に応じたパターンを干渉回避方法判断部２５０に通知する。

ここで、通信品質は、各チャネルで利用可能なリソース量（帯域幅や、フレーム数、タイムスロット数等）や、同一のチャネルを継続して利用可能な時間長、無線通信ネットワークに属する通信端末が利用するアプリケーションソフトウェア等に基づいて公知技術を用いて推定され、その推定方法は限定されない。

ユーザによって指定される条件とは、例えば、無線通信ネットワークを介してリアルタイムで映像データを送信した場合に当該映像データに基づく映像が円滑に再生されるために必要な最低限の伝送レートが２Ｍｂｐｓ（ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）であるときに、無線通信ネットワークに属する通信端末１台あたりの伝送レートを２Ｍｂｐｓ以上とすること等である。

また、無線通信システムの指揮系統を司る通信ネットワークの場合、最も安定度が高いこと、具体的には、例えば、常に高音質、高画質かつ通信の途絶が起こらないことが、ユーザによって最優先の条件に指定され得る。その他、移動が多い無線通信ネットワークの場合に、伝送レートは低くても干渉回避行動が必要ない時間長がユーザによって条件として指定され得る。

干渉回避方法判断部２５０は、干渉検知部１２０による実行要求に応じて、通信品質推定部２６０が通知したパターンに基づいて、チャネル選択とネットワーク統合とをどのように実行するかを判断する。そして、干渉回避方法判断部２５０は、チャネル選択を実行すると判断した場合に、チャネル選択部２３０に変更先のチャネルの通知と実行要求とを行う。また、干渉回避方法判断部２５０は、ネットワーク統合を実行すると判断した場合に、通信ネットワーク統合部２４０に統合先の無線通信ネットワークの通知と実行要求とを行う。

次に、本発明の第２の実施形態の通信端末２００の動作について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態の通信端末２００の動作を示すフローチャートである。

通信端末２００が行う図５に示すステップＳ３０１〜Ｓ３０４の処理は、第１の実施形態における通信端末１００が実行するステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理と同様なため説明を省略する。

なお、本実施形態では、電波環境認識部２１０が、ステップＳ３０３の処理で、利用可能なチャネルと統合可能な他の無線通信ネットワークとを特定した後、ステップＳ３０５の処理で、通信品質推定部２６０が、前述した通信品質の推定処理を行う（ステップＳ３０５）。

そして、干渉検知部１２０が、ステップＳ３０２の干渉検知処理で、受信した信号が干渉信号であると判断した場合に（ステップＳ３０４のＹ）、干渉回避方法判断部２５０にその旨を通知して、干渉回避処理の実行を促す。干渉回避方法判断部２５０は、干渉検知部１２０による通知に応じて、チャネル選択部２３０が入力した情報と通信ネットワーク統合部２４０が入力した情報とに基づいて、チャネル選択とネットワーク統合とのどちらを実行するかを決定する（ステップＳ３０６）。なお、ステップＳ３０６の処理については後述する。

そして、チャネル選択部２３０または通信ネットワーク統合部２４０は、干渉回避方法判断部２５０の要求に応じて（ステップＳ３０７のＹ）、チャネル選択またはネットワーク統合を実行する（ステップＳ３０８）。

次に、前述した干渉回避方法判断部２５０によるステップＳ３０６の処理についてより詳細に説明する。図６は、第２の実施形態の干渉回避方法判断部２５０によるステップＳ３０６の処理を示すフローチャートである。

第２の実施形態の通信端末２００は、ステップＳ３０６の処理で、周辺で他の無線通信ネットワークも同様な干渉回避処理を行うことを考慮した処理を行う。

具体的には、第２の実施形態の通信端末２００において、まず、干渉回避方法判断部２５０が、通信品質推定部２６０から周辺の無線通信ネットワークに関する情報を取得し（Ｓ４０１）、干渉回避処理を行う可能性がある無線通信ネットワークが他に存在するかを確認する（ステップＳ４０２）。

干渉回避方法判断部２５０が、干渉回避処理を行う可能性がある無線通信ネットワークが他に存在しないと判断した場合に（ステップＳ４０２のＮ）、図３に示す第１の実施形態におけるステップＳ２０２の処理に移行して、ステップＳ２０２〜Ｓ２１０の処理に相当する処理を行う（ステップＳ４０３）。

干渉回避方法判断部２５０が、干渉回避処理を行う無線通信ネットワークが他に存在すると判断した場合に（ステップＳ４０２のＹ）、通信品質推定部２６０が、当該他の無線通信ネットワークごとに、干渉回避処理を行ったときの通信品質を推定する通信品質の推定処理を行う。そして、通信品質推定部２６０は、通信品質の推定処理の結果を干渉回避方法判断部２５０に通知する。干渉回避方法判断部２５０は、通知された、通信品質の推定処理の結果を取得する（ステップＳ４０４）。

図７は、各無線通信ネットワークの動作環境例を示す説明図である。本例では、各無線通信ネットワークがそれぞれ利用可能なチャネルは、第１チャネル（１ｃｈともいう）、第２チャネル（２ｃｈともいう）および第３チャネル（３ｃｈともいう）であるとする。図７には、無線通信ネットワークＡ（単にＡともいう）では１ｃｈが利用されて通信が行われていることが示されている。また、図７には、無線通信ネットワークＢ（単にＢともいう）では１ｃｈが利用されて通信が行われていることが示されている。さらに、図７には、無線通信ネットワークＣ（単にＣともいう）では２ｃｈが利用されて通信が行われていることが示されている。

図７には、無線通信ネットワークＤ（単にＤともいう）では２ｃｈが利用されて通信が行われていることが示されている。また、図７には、無線通信ネットワークＥ（単にＥともいう）では３ｃｈが利用されて通信が行われていることが示されている。

そして、本例では、無線通信ネットワークＡと無線通信ネットワークＢとが、１ｃｈで互いに干渉している。また、本例では、無線通信ネットワークＣと無線通信ネットワークＤとが、２ｃｈで互いに干渉している。本例では、無線通信ネットワークＥが、３ｃｈを独占的に利用している。

そのような状況において、通信品質推定部２６０は、無線通信ネットワークＡ〜Ｅごとに、干渉回避処理を行ったときの、所定期間における通信品質を推定する通信品質の推定処理を行う。なお、所定期間における通信品質は、例えば、所定期間のスループットの値で示される。

ここで、各無線通信ネットワークＡ〜Ｅによって、図８に示す４つのパターンの干渉回避処理が行われた場合について説明する。
（１）Ａが３ｃｈに変更してＣとＤとが無線通信ネットワークを統合
（２）Ｂが３ｃｈに変更してＣとＤとが無線通信ネットワークを統合
（３）Ｃが３ｃｈに変更してＡとＢとが無線通信ネットワークを統合
（４）Ｄが３ｃｈに変更してＡとＢとが無線通信ネットワークを統合
図８は、各パターンの干渉回避処理に応じた各無線通信ネットワークの通信品質の推定結果の例を示す説明図である。図８に示す例において、Ｘ_ｉｂｐｓは、無線通信ネットワークｉ（ｉはＡ〜Ｅのいずれか）が一のチャネルを独占的に利用した場合の伝送レートである。また、Ｘ_ｉｊｂｐｓは、無線通信ネットワークｉ（ｉはＡ〜Ｅのいずれか）と無線通信ネットワークｊ（ｊはＡ〜Ｅのいずれかのうちｉ以外）とが統合された場合の伝送レートである。

図８に示す例において、Ｘ’_ｉｂｐｓは、無線通信ネットワークｉ（ｉはＡ〜Ｅのいずれか）が他の無線通信ネットワークと干渉しながら通信を行った場合の伝送レートである。したがって、Ｘ_ｉ＞Ｘ’_ｉである。なお、図８に示す例において、Ｘ’_Ｅｂｐｓは、無線通信ネットワークＥが無線通信ネットワークＡと干渉している場合の無線通信ネットワークＥの伝送レートである。また、Ｘ’’_Ｅｂｐｓは、無線通信ネットワークＥが無線通信ネットワークＢと干渉している場合の無線通信ネットワークＥの伝送レートである。さらに、Ｘ’’’_Ｅｂｐｓは、無線通信ネットワークＥが無線通信ネットワークＣと干渉している場合の無線通信ネットワークＥの伝送レートである。Ｘ’’’’_Ｅｂｐｓは、無線通信ネットワークＥが無線通信ネットワークＤと干渉している場合の無線通信ネットワークＥの伝送レートである。

（１）のパターンの場合に、Ｂは、１ｃｈを継続して独占することができるので継続して高い伝送レートで通信を行うことができる。ＡとＥとは、互いに干渉するので伝送レートが低下する。ＣとＤとは、通信リソースを共有する通信端末の台数が増えるので、１つの無線通信ネットワークが１つのチャネルを独占的に利用している場合に比べて、伝送レートが低下する。なお、Ｃの通信端末の台数をＮ_Ｃとし、Ｄの通信端末の台数をＮ_Ｄとすると、Ｃの伝送レートは、例えば、Ｎ_Ｃ／（Ｎ_Ｃ＋Ｎ_Ｄ）で簡易的に表される。また、Ｄの伝送レートは、例えば、Ｎ_Ｄ／（Ｎ_Ｃ＋Ｎ_Ｄ）で簡易的に表される。

（２）のパターンの場合に、Ａは、１ｃｈを継続して独占することができるので継続して高い伝送レートで通信を行うことができる。ＢとＥとは、互いに干渉するので伝送レートが低下する。なお、図７に示すように、ＢとＥとの間の距離は、ＡとＥとの間の距離よりも短いので、Ｂの伝送レートおよびＥの伝送レートは、（１）の場合におけるＡの伝送レート（Ｘ’_Ａｂｐｓ）およびＥの伝送レート（Ｘ’_Ｅｂｐｓ）よりも干渉の影響をより強く受けてより低下する。ＣとＤとは、（１）の場合と同様である。

（３）のパターンの場合に、Ｄは、２ｃｈを継続して独占することができるので継続して高い伝送レートで通信を行うことができる。ＣとＥとは、互いに干渉するので伝送レートが低下する。しかし、図７に示すように、Ｃは、Ｅから離間する方向に移動しているので、期間Ｔ１が経過して互いの間が互いに干渉しない距離まで離れた場合に、ＣとＥとはそれぞれ３ｃｈを独占することができるようになる。したがって、ＣとＥとは期間Ｔ１が経過後に、高い伝送レートで通信を行うことができるようになる。

（４）のパターンの場合に、Ｃは、２ｃｈを継続して独占することができるので継続して高い伝送レートで通信を行うことができる。ＤとＥとは、互いに干渉するので伝送レートが低下している。しかし、図７に示すように、Ｄは、Ｅから離間する方向に移動しているので、期間Ｔ２が経過して互いの間が互いに干渉しない距離まで離れた場合に、ＤとＥとはそれぞれ３ｃｈを独占することができるようになる。したがって、ＤとＥとは期間Ｔ２が経過して互いの間が互いに干渉しない距離まで離れた場合に、高い伝送レートで通信を行うことができるようになる。なお、図７に示すように、ＤはＣよりもＥに当初は近いので、Ｔ２＞Ｔ１である。

通信品質推定部２６０は、ステップＳ４０４の処理で、例えば、上述したようなパターンごとに、各無線通信ネットワークの伝送レートを通信品質の推定処理の結果として干渉回避方法判断部２５０に通知する。干渉回避方法判断部２５０は通知に応じて、いずれのパターンに応じた干渉回避処理を実行するのかを判断する。

ここで、（１）〜（４）のパターンを比較すると、期間Ｔ１，Ｔ２よりも十分に長い期間を考慮した場合に、つまり、期間Ｔ１，Ｔ２以降の期間を考慮した場合に、（１）および（２）のパターンよりも（３）および（４）のパターンの方が、干渉が生じている無線通信ネットワークの数が少ないので、好ましい。

そして、（３）のパターンと（４）のパターンとを比較すると、図７に示すように、ＣはＤよりもＥから当初離れているので、ＣとＥとの干渉による影響は、ＤとＥとの干渉による影響よりも小さいと考えられる。よって、本例では、各無線通信ネットワークＡ〜Ｅにおける各通信端末の干渉回避方法判断部は、（３）のパターンに応じた処理をそれぞれ実行すると判断したとする。

なお、通信リソースの割り当て次第では、例えば、Ａを２ｃｈに変更させてＣを１ｃｈに変更させた方が通信品質がより高くなる場合も考えられる。したがって、図７に示す環境における干渉回避方法は、前述して図８に例示した（１）〜（４）のパターンに限られない。

したがって、各無線通信ネットワークＡ〜Ｅの通信端末の干渉回避方法判断部は、ステップＳ４０４の処理で通信品質推定部が通知した通信品質の推定結果に基づいて、予めユーザによってなされた設定に応じて、各パターンに応じた干渉回避処理を実行すると判断する。ここで、予めユーザによってなされた設定とは、例えば、無線通信ネットワークＡ〜Ｅの公平性を重視するという設定や、無線通信ネットワークＡ〜Ｅのうちいずれか特定の無線通信ネットワークの通信品質を他の無線通信ネットワークの通信品質に優先して高くするようにするという設定等である。

干渉回避方法判断部２５０は、ステップＳ４０４の処理で通信品質推定部２６０が通知した通信品質の推定結果に基づいて、自身がチャネル選択をするべきと判断した場合に（ステップＳ４０５のＹ）、チャネル選択部２３０に変更先のチャネルを通知し、チャネル選択の実行を要求する（ステップＳ４０６）。そして、チャネル選択部１３０が、前述したステップＳ３０８の処理でチャネル選択を実行して、干渉を回避する。

ここで、通信端末２００の干渉回避方法判断部２５０が、変更先のチャネルをチャネル選択部２３０に通知する理由について説明する。チャネル選択部２３０は、干渉回避方法判断部２５０が通知した一のチャネルを他の無線通信ネットワークが利用した方が、各無線通信ネットワークの通信品質が全体としてより良いとステップＳ４０４の処理で推定された場合に、チャネル選択部２３０は、当該一のチャネルと異なる他のチャネルを選択する必要があるからである。

ステップＳ４０４の処理で通知された通信品質の推定結果に基づいて、干渉回避方法判断部２５０は、ネットワーク統合をするべきと判断した場合に（ステップＳ４０７のＹ）、まず、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信したか否かを確認する（ステップＳ４０８）。

干渉回避方法判断部２５０は、ステップＳ４０８の処理で、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信したことを確認した場合に（ステップＳ４０８のＹ）、当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークに要求を受け入れる旨を通知する（ステップＳ４０９）。そして、干渉回避方法判断部２５０は、通信ネットワーク統合部２４０に、当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークとの統合処理の実行を要求する（ステップＳ４１０）。そして、通信ネットワーク統合部２４０が、前述したステップＳ３０８の処理で当該ネットワーク統合リクエストの送信元の無線通信ネットワークとの統合処理を実行して、干渉を回避する。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ４０８の処理で、他の無線通信ネットワークからネットワーク統合リクエストを受信していないことを確認した場合に（ステップＳ４０８のＮ）、統合可能な無線通信ネットワークがあるか否かを確認する（ステップＳ４１１）。

干渉回避方法判断部１５０は、ステップＳ４１１の処理で、統合可能な無線通信ネットワークがあることを確認した場合に（ステップＳ４１１のＹ）、ステップＳ４１２の処理に移行し、そうでない場合に（ステップＳ４１１のＮ）、ステップＳ３０６の処理を終了する。

干渉回避方法判断部２５０は、ステップＳ４１２の処理で、統合可能な無線通信ネットワークに無線通信ネットワークの統合を要求するネットワーク統合リクエストを送信する（ステップＳ４１２）。

そして、干渉回避方法判断部２５０は、ステップＳ４１２の処理で送信したネットワーク統合リクエストに対する応答を受信した場合に（ステップＳ４１３のＹ）、通信ネットワーク統合部２４０に、当該応答の送信元の無線通信ネットワークとの統合処理の実行を要求する（ステップＳ４１４）。そして、通信ネットワーク統合部２４０が、前述したステップＳ３０８の処理で当該応答の送信元の無線通信ネットワークとの統合処理を実行して、干渉を回避する。

なお、干渉回避方法判断部２５０は、例えば、ステップＳ４１２の処理でネットワーク統合リクエストを送信してから所定の時間が経過しても応答を受信しない場合に、ネットワーク統合リクエストの再送を繰り返す。

ここで、通信端末２００の干渉回避方法判断部２５０が、統合先の無線通信ネットワークを通信ネットワーク統合部２４０に通知する理由について説明する。通信ネットワーク統合部２４０は、干渉回避方法判断部２５０が通知した一の無線通信ネットワークが他の無線通信ネットワークと統合した方が、各無線通信ネットワークの通信品質が全体としてより良いとステップＳ４０４の処理で推定された場合に、通信ネットワーク統合部２４０は、当該一の無線通信ネットワークと異なる別の無線通信ネットワークを選択する必要があるからである。

本実施形態によれば、干渉回避方法判断部２５０が、他の無線通信ネットワークによる干渉回避処理を考慮して、干渉回避方法を判断する。

したがって、通信端末２００が、他の無線通信ネットワークを含む通信システム全体にとって最適な干渉回避処理を行うことができる。よって、第１の実施形態の効果に加えて、他の無線通信ネットワークを含む通信システム全体が、継続して、高い通信品質が得ることができる。

具体的には、例えば、ユーザによってなされた、各無線通信ネットワークの公平性を重視した設定や、特定の無線通信ネットワークの通信品質を他の無線通信ネットワークの通信品質に優先して高くするような設定等に従って、干渉回避処理が行われる。よって、各無線通信ネットワークが、自律分散的でありながら、利用するユーザの目的や要望等に即した通信性能を得ることができる。

実施形態３．
本発明の第３の実施形態の通信端末１０について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態の通信端末１０の構成例を示すブロック図である。

図９に示すように、本発明の第２の実施形態の通信端末１０は、電波環境認識部１１、電波干渉検知部１２、および干渉回避部１３を含む。

電波環境認識部１１は、例えば、図１に示す第１の実施形態における電波環境認識部１１０や、図４に示す第２の実施形態における電波環境認識部２１０に相当する。

電波干渉検知部１２は、図１に示す第１の実施形態や、図４に示す第２の実施形態における干渉検知部１２０に相当する。

干渉回避部１３は、図１に示す第１の実施形態におけるチャネル選択部１３０および通信ネットワーク統合部１４０や、図４に示す第２の実施形態におけるチャネル選択部２３０および通信ネットワーク統合部２４０に相当する。

電波環境認識部１１は、電波環境を認識する。

また、電波干渉検知部１２は、属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する。

そして、干渉回避部１３は、電波干渉検知部１２が電波干渉を検知した場合に、電波環境認識部１１が認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する。

本実施形態によれば、電波干渉検知部１２が、他の無線通信ネットワークとの干渉が生じたことを検知した場合に、干渉回避部１３が、電波環境認識部１１が認識した電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する。

したがって、継続して、高い通信品質を得ることができる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１６年３月２５日に出願された日本出願特願２０１６−６２０４７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ 通信端末
１１、１１０、２１０ 電波環境認識部
１２ 電波干渉検知部
１３ 干渉回避部
１００、２００ 通信端末
１２０ 干渉検知部
１３０、２３０ チャネル選択部
１４０、２４０ 通信ネットワーク統合部
１５０、２５０ 干渉回避方法判断部
２６０ 通信品質推定部

Claims (7)

1. 電波環境を認識する電波環境認識手段と、
   属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する電波干渉検知手段と、
   前記電波干渉検知手段が前記電波干渉を検知した場合に、前記電波環境認識手段が認識した前記電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または前記属する無線通信ネットワークと前記他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する干渉回避手段とを備えた
   ことを特徴とする通信端末。
2. 前記電波環境認識手段は、前記干渉回避手段が前記干渉回避処理を実行した場合における、前記属する無線通信ネットワークと、受信手段が受信した信号の送信元の無線通信ネットワークとの通信品質を推定する通信品質推定手段を含み、
   前記通信品質推定手段による推定結果に応じて干渉回避処理の内容を決定する干渉回避処理決定手段を備えた
   請求項１に記載の通信端末。
3. 前記通信品質推定手段は、前記干渉回避手段および前記受信手段が受信した信号の送信元の無線通信ネットワークが前記干渉回避処理を実行した場合における、前記属する無線通信ネットワークと、前記受信手段が受信した信号の送信元の無線通信ネットワークとの通信品質を推定する
   請求項２に記載の通信端末。
4. 変更して利用可能なチャネルを特定するチャネル特定手段と、
   前記属する無線通信ネットワークが統合可能な前記他の無線通信ネットワークを特定する統合先特定手段とを含む
   請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の通信端末。
5. 前記干渉回避手段は、前記他の無線通信ネットワークの要求に応じて、前記他の無線通信ネットワークとを統合をする干渉回避処理を実行する
   請求項１から請求項４のうちいずれかに記載の通信端末。
6. 電波環境を認識し、
   属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知し、
   認識した前記電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または前記属する無線通信ネットワークと前記他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理を実行する
   ことを特徴とする通信方法。
7. コンピュータに、
   電波環境を認識する電波環境認識処理と、
   属する無線通信ネットワークと他の無線通信ネットワークとの電波干渉を検知する電波干渉検知処理と、
   前記電波干渉検知処理で前記電波干渉を検知した場合に、前記電波環境認識処理で認識した前記電波環境に基づいて、利用するチャネルの変更、または前記属する無線通信ネットワークと前記他の無線通信ネットワークとの統合をする干渉回避処理とを実行させる
   ための通信用プログラムが記憶された記憶媒体。

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