WO2018179071A1

WO2018179071A1 - 無線装置、無線システムおよび通信周波数割り当て方法

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Publication number: WO2018179071A1
Application number: PCT/JP2017/012491
Authority: WO
Inventors: 中谷　勇太
Original assignee: 富士通株式会社
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2018-10-04
Also published as: JPWO2018179071A1; JP6766952B2

Abstract

アクセスポイント（３００）は、他のシステムと（７００）同一の周波数帯域を用い端末（１００）と通信する。アクセスポイント（３００）は、端末（１００）との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度に基づき、通信速度が最大となるチャネルを端末（１００）との通信に使用する新たなチャネルとして選択する信号処理部を有する。信号処理部は、端末（１００）と通信を行った現チャネルの通信速度と、他の複数チャネルの通信速度とを比較し、通信速度が最大となるチャネルを端末（１００）との通信に使用する新たなチャネルに変更する。

Description

無線装置、無線システムおよび通信周波数割り当て方法

　本発明は、無線通信を行う無線装置、無線システムおよび通信周波数割り当て方法に関する。

　産業科学医療用（ＩＳＭ：Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｍｅｄｉｃａｌ）バンドは同一周波数を使用する複数のシステムが存在する。例えば、２．４ＧＨｚ帯は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、モバイルルータ、アマチュア無線等がある。５ＧＨｚ帯は、Ｗｉ－Ｆｉ、気象等の各種レーダ、アマチュア無線等がある。

　ＩＳＭバンドは、無線局免許状と電波利用料が不要であり、このＩＳＭバンドを使用するシステムが年々増加しており、ＩＳＭバンドの同一周波数において各システムが互いに干渉を起こすことなく共存することが求められる。干渉の状態を把握するためには、一定時間の連続した無線電波を測定する必要がある。

　従来、無線の通信品質を評価し、最良の通信チャネルを通じてクライアントと通信する切り替えを実施する技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、アクセスポイントがビーコンを送信し、チャネル毎のビーコン強度により適切なチャネル設定を行う技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。

特表２００７－５０６３７９号公報特開２０１３－２０１６２９号公報

　従来技術では、アクセスポイントがチャネルを選択する際には、各チャネルの電波環境、例えば、チャネルサーチの受信電力でチャネルを選択している。しかし、この場合、アクセスポイントが適切なチャネルを選択していない場合が生じる。

　例えば、無線ＬＡＮのアクセスポイントのエリアの一部に、同一ＩＳＭバンドの他のシステムであるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ通信装置のエリアが重なっている場合を想定する。自無線ＬＡＮアクセスポイントは、自エリアに位置している端末の電波環境を考慮せずにチャネルを選択するため、端末が他のシステムから干渉等を受けているチャネルであっても選択可能と判断する。この場合、アクセスポイントは、端末との通信で最適なチャネルを選択できず、スループット等の通信性能が劣化する。

　一つの側面では、本発明は、通信を行う無線装置の電波環境を考慮して最適なチャネルで通信できることを目的とする。

　一つの案では、無線装置は、他の無線装置との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度に基づき、前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択する制御部、を有することを要件とする。

　一つの実施形態によれば、通信を行う無線装置の電波環境を考慮して最適なチャネルで通信できる。

図１は、実施の形態１にかかる無線装置の端末の構成例を示すブロック図である。図２は、実施の形態１の端末が記憶するＳＩＮＲ－通信速度対応表の設定例を示す図表である。図３は、実施の形態１にかかる無線装置のアクセスポイントの構成例を示すブロック図である。図４は、実施の形態１の無線装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。図５は、実施の形態１にかかる無線装置の動作処理例を示すフローチャートである。図６は、ＩＳＭバンドを使用する各種システムを示す図である。図７は、既存の技術によるアクセスポイントのチャネル選択処理を説明する図である。図８は、実施の形態１によるアクセスポイントのチャネル選択処理を説明する図である。図９は、実施の形態２にかかる無線装置の端末の構成例を示すブロック図である。図１０は、実施の形態２にかかる無線装置のアクセスポイントの構成例を示すブロック図である。図１１は、実施の形態２にかかる無線装置の動作処理例を示すフローチャートである。

（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１にかかる無線装置の端末の構成例を示すブロック図である。実施の形態の無線システムは、一方の無線装置と、他方の無線装置と、を含み、これら両無線装置は、例えば、ＩＳＭバンドの周波数帯域を用いて相互に無線通信を行う。

　一方の無線装置は、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線ＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）であり、他方の無線装置は、アクセスポイントとの間で無線通信を行う端末（ＳＴＡ）の例を用いて説明する。端末は、例えば、移動自在な携帯電話機やスマートフォン、モバイルルータ等である。

　実施の形態１では、アクセスポイント（ＡＰ）から端末（ＳＴＡ）１００へのダウンリンク（ＤＬ）通信により、アクセスポイント（ＡＰ）がチャネル選択を行う構成について説明する。

　図１に示すように、端末１００は、ベースバンド（ＢＢ）部１０１と、高周波（ＲＦ）部１０２と、信号処理部１０３と、を含む。

　ベースバンド部１０１は、端末１００が送受信する信号を信号処理する。このベースバンド部１０１は、送信信号を処理する構成として、変調器１１１と、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１１２と、発振器１１３と、を含む。

　変調器１１１は、デジタルの送信信号を所定の無線方式にしたがいデジタル変調する。ＤＡＣ１１２には、発振器１（１１３）の所定周波数の発振信号が供給され、無線送信するデジタル信号をアナログ信号に変換する。

　また、ベースバンド部１０１は、受信信号を処理する構成として、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１２３と、復調器１２４と、を含む。

　ＡＤＣ１２３には、発振器１（１１３）の発振信号が供給され、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。復調器１２４は、受信信号の復調を行う。

　高周波部１０２は、送信側の構成として、増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐ）１１４と、発振器２（１１５）を含む。増幅器１１４は、ベースバンド部１０１から入力されたベースバンド帯域の信号を、発振器２（１１５）の所定周波数の発振信号の供給を受けて、送信信号を高周波（無線帯域、ＲＦ：Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）増幅し、アンテナ１１６から無線送信する。

　また、高周波部１０２は、受信側の構成として、増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐ）１２２を含む。増幅器１２２は、アンテナ１１６で受信した無線信号を、発振器２（１１５）の所定周波数の発振信号の供給を受けて増幅し、ベースバンド部１０１に出力する。

　実施の形態１の信号処理部１０３は、自身の電波環境の情報を取得して、アクセスポイントに通知する。この際、信号処理部１０３は、アクセスポイントから端末１００へのＤＬ通信時の各チャネルの通信品質に基づき通信速度を算出し、アクセスポイントに通知する制御を行う。例えば、アクセスポイントと通信中のチャネル（例えば１ｃｈ）と通信品質と、他のチャネルの通信品質をそれぞれ算出する。他のチャネルは、例えば、他のシステムによって干渉を受けている可能性を含む。

　信号処理部１０３は、受信信号処理部１３１と、送信信号処理部１４１と、を含む。受信信号処理部１３１は、チャネル移行部１３２と、ＳＩＮＲ算出部１３３と、通信速度計算部１３４と、記憶部１３５と、を含む。チャネル移行部１３２は、アクセスポイントとの間で通信可能な複数のチャネルを走査し、発振器２（１１５）の周波数を変更制御する。

　ＳＩＮＲ算出部１３３は、ベースバンド部１０１（復調器１２４）が出力する受信信号ＲＤの通信品質ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）を算出する。この際、ＳＩＮＲ算出部１３３は、アクセスポイントと通信可能な複数のチャネルそれぞれのＳＩＮＲを求める。

　具体的には、ＳＩＮＲ算出部１３３は、下記式（１）に基づき、自端末_l（１００）におけるアクセスポイントからのＤＬ通信のＳＮＩＲを算出する。

　ＳＩＮＲ_l（ｃｈ）：ｃｈ番目のチャネルにおける端末_lの通信品質
　ＲＳＳＩ_l：端末_lがつながっているＡＰからの受信平均電力
　Σ｛ＲＳＳＩ_k（ｃｈ）｝の項：ｃｈ番目のチャネルにおける他ＡＰと他ＡＰにつながっている端末からの受信平均電力
　Ｎ（ｃｈ）：ｃｈ番目のチャネルにおける無線ＬＡＮ信号以外の受信平均電力（雑音電力含む）
　α，β：調整パラメータ（デフォルト値：１、０≦α≦１、０≦β≦１）

　上記の式（１）に示すように、端末_l（１００）は、アクセスポイント（ＡＰ）と実際に通信を行った１チャネル分の受信強度（受信平均電力ＲＳＳＩ_l）を分子に用いてＳＩＮＲを算出している。

　通信速度計算部１３４は、ＳＩＮＲ算出部１３３が算出したＳＩＮＲに基づく通信速度を計算する。記憶部１３５には、ＳＩＮＲと通信速度の対応情報（ＳＩＮＲ－通信速度対応表２０１）が予め設定されている。通信速度計算部１３４は、記憶部１３５を参照して、ＳＩＮＲ算出部１３３が算出した受信信号ＲＤの通信速度に対応する通信速度を読み出す。

　図２は、実施の形態１の端末が記憶するＳＩＮＲ－通信速度対応表の設定例を示す図表である。記憶部１３５に記憶されているＳＩＮＲ－通信速度対応表２０１には、複数範囲毎のＳＩＮＲに対応する通信速度が設定されている。

　例えば、受信信号ＲＤのＳＩＮＲが４～６［ｄＢ］であれば、通信速度は９［Ｍｂｐｓ］であると算出する。ＳＩＮＲ－通信速度対応表２０１には、ＳＩＮＲが大きい値ほど通信速度が高い値が設定されている。

　通信速度計算部１３４が計算した通信速度は、アクセスポイントから端末１００へのダウンリンクＤＬにおいて、現在通信を行ったチャネルの通信速度である（ＤＬ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ_l（ｃｈ））。通信速度計算部１３４が計算した通信速度データＦは、送信信号処理部１４１に出力される。

　送信信号処理部１４１は、通信速度計算部１３４が計算した通信速度データＦを送信信号ＳＤとして、アクセスポイントに送信する。

　図３は、実施の形態１にかかる無線装置のアクセスポイントの構成例を示すブロック図である。アクセスポイント（ＡＰ）３００は、ベースバンド（ＢＢ）部３０１と、高周波（ＲＦ）部３０２と、信号処理部３０３と、を含む。

　ベースバンド部３０１は、アクセスポイント３００が送受信する信号を信号処理する。このベースバンド部３０１は、送信信号を処理する構成として、変調器３１１と、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）３１２と、発振器３１３と、を含む。

　変調器３１１は、デジタルの送信信号を所定の無線方式にしたがいデジタル変調する。ＤＡＣ３１２には、発振器１（３１３）の所定周波数の発振信号が供給され、無線送信するデジタル信号をアナログ信号に変換する。

　また、ベースバンド部３０１は、受信信号を処理する構成として、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３２３と、復調器３２４と、を含む。

　ＡＤＣ３２３には、発振器１（３１３）の発振信号が供給され、受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。復調器３２４は、受信信号の復調を行う。

　高周波部３０２は、送信側の構成として、増幅器（ＰＡ）３１４と、発振器２（３１５）を含む。増幅器３１４は、ベースバンド部３０１から入力されたベースバンド帯域の信号を、発振器２（３１５）の所定周波数の発振信号の供給を受けて、送信信号を高周波（ＲＦ）増幅し、アンテナ３１６から無線送信する。

　また、高周波部３０２は、受信側の構成として、増幅器（ＬＮＡ）３２２を含む。増幅器３２２は、アンテナ３１６で受信した無線信号を、発振器２（３１５）の所定周波数の発振信号の供給を受けて増幅し、ベースバンド部３０１に出力する。

　信号処理部３０３は、受信信号処理部３３１と、送信信号処理部３４１と、を含む。信号処理部３０３は、アクセスポイント３００から取得した各チャネルの通信速度に基づき、最適な通信状態が得られるチャネル（通信周波数）を選択する制御を行う。

　受信信号処理部３３１は、受信信号ＲＤに基づきチャネル選択の処理を行う。送信信号処理部３４１は、受信信号処理部３３１が行うチャネル選択の処理に関連して、送信信号ＳＤに対するデータ処理等を行う。

　受信信号処理部３３１は、合計通信速度算出部３３２と、比較部３３３と、選択部３３４と、チャネル移行部３３５と、を含む。

　合計通信速度算出部３３２は、ベースバンド部３０１（復調器３２４）が出力する受信信号ＲＤに基づき、端末１００が算出して送信した各チャネルの通信速度（通信速度データＦ）を、端末１００から取得し、チャネル毎の合計通信速度を算出する。

　この合計通信速度とは、アクセスポイント３００に通信要求がある複数の端末１００それぞれから取得したダウンリンク（ＤＬ：アクセスポイント→端末への通信）の通信速度を合計した速度である。

　ここで、合計通信速度算出部３３２は、合計通信速度の算出にあたり、単にアクセスポイント３００と接続されているが、通信を行っていない端末１００の通信速度は合計通信速度に含めない。すなわち、合計通信速度算出部３３２は、実際に通信を行える複数の端末１００を対象として、現チャネルの合計通信速度と、他チャネルの合計通信速度と、をそれぞれ求める。例えば、合計通信速度（ＤＬ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ（ｃｈ）は、下記式（２）に基づき算出する。Ｌは端末数である。

　比較部３３３は、合計通信速度算出部３３２が算出した現チャネル（例えば１ｃｈ）の合計通信速度ＲＤ１と、他チャネルの合計通信速度ＲＤｎの情報をそれぞれ更新自在に記憶保持する。そして、比較部３３３は、現チャネルの合計通信速度ＲＤ１と、他チャネルの合計通信速度ＲＤｎとを比較する。例えば、現チャネルの合計通信速度ＲＤ１と複数の各チャネルの合計通信速度ＲＤ２とを比較する。

　選択部３３４は、比較部３３３による比較結果、合計通信速度が最大となるチャネルを選択する。そして、チャネル移行部３３５は、合計通信速度が最大となるチャネルに移行する。例えば、現チャネル（Ｃｈ１）よりも、他チャネル（ｃｈ５）の合計通信速度ＲＤ２の方が大きければ、以降の通信チャネルをｃｈ５とし、現チャネル１ｃｈ→５ｃｈへのチャネル移行を行う。現チャネル（１ｃｈ）の合計通信速度が複数のどの他のチャネルよりも大きければ現チャネル（１ｃｈ）のままとし、チャネル移行は行なわない。

　チャネル移行部３３５は、チャネル移行のために、発振器２（３１５）の発振周波数を移行するチャネルに対応した周波数に変更する。これにより、送信信号のＰＡ３１４の送信周波数、および受信信号のＬＮＡ３２２の受信周波数がチャネル変更される（通信周波数の割り当て）。また、チャネル移行部３３５は、チャネル移行時、送信信号処理部３４１に対し、チャネル変更通知を行う。

　送信信号処理部３４１は、ビーコン送信部３４２と、チャネル変更通知部３４３と、を含む。ビーコン送信部３４２は、端末１００に対し、所定のタイミングあるいは定期的に所定のビーコン信号を送信する。すなわち、アクセスポイント３００において、端末１００との間で最適なチャネル（通信周波数）を設定する毎に、ビーコン送信部３４２は、送信信号ＳＤとして測定用のビーコンを端末１００に送信する。このビーコンは、現在の通信周波数（チャネル）または、予め定めた初期値のチャネル（例えば１ｃｈ）で送信する。

　チャネル変更通知部３４３は、受信信号処理部３３１（チャネル移行部３３５）からチャネル移行の通知を受けると、通知を受けた変更後のチャネルの情報を送信信号ＳＤとして端末１００に送信する。端末１００は、送信信号ＳＤに含まれるチャネル情報に対応してチャネル変更を行う。これにより、アクセスポイント３００でチャネル変更しても端末１００との通信を継続できる。

　図４は、実施の形態１の無線装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。図１に示した端末１００および図３に示したアクセスポイント３００は、それぞれ図４に示す制御部４００が装置各部を統括制御する。そして、端末１００に設けられた制御部４００は、端末１００のベースバンド部１０１と信号処理部１０３の機能を実行する。また、アクセスポイント３００に設けられた制御部４００は、アクセスポイント３００のベースバンド部３０１と信号処理部３０３の機能を実行する。

　図４に示したＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４０１がメモリ４０２に格納されたプログラムを読み出し実行し、その際、メモリ４０２の領域の一部を作業領域に使用する。これにより、端末１００においては、端末１００を統括制御し、また、図１のベースバンド部１０１と信号処理部１０３の機能を実現可能である。また、アクセスポイント３００においては、アクセスポイント３００を統括制御し、また、図３のベースバンド部３０１と信号処理部３０３の機能を実現可能である。なお、ベースバンド部１０１，３０１は、専用のＤＳＰやＩＣを用いて構成することもできる。

　メモリ４０２は、ＲＯＭ，ＲＡＭ等を用いることができる。また、ＨＤＤやフラッシュメモリ等の拡張メモリ４０３をデータ格納領域等に用いることもできる。図１の記憶部１３５は、例えばメモリ４０２，４０３を用いることができる。４０４は、バスである。

　無線通信部４０５は、端末１００においては高周波部１０２の無線通信にかかる機能を実現し、アクセスポイント３００においては高周波部３０２の無線通信にかかる機能を実現する。通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部４０６は、端末１００およびアクセスポイント３００のそれぞれにおいて、外部装置との間の通信インタフェースの機能を実現する。

　図５は、実施の形態１にかかる無線装置の動作処理例を示すフローチャートである。無線システムを構成する、複数の端末（ＳＴＡ）１００と、アクセスポイント（ＡＰ）３００とが連携し、それぞれに設けられた制御部４００（ＣＰＵ４０１）が行うチャネル選択処理例を説明する。

　アクセスポイント（ＡＰ）３００は、現在、端末１００と通信を行っているチャネル、もしくは初期値のチャネル（例えば１ｃｈ）でビーコン信号を端末１００に送信する（ステップＳ５０１）。ＡＰ３００は、所定のタイミング、あるいは定期的にビーコン信号を端末１００に送信することで、図５に示す無線システムのチャネル選択処理を開始する。

　この後、ＡＰ３００は、各端末１００から送信されるチャネル毎の通信速度（ＤＬ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ_l（ｃｈ））を取得し、チャネル毎の合計通信速度（ＤＬ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ（ｃｈ））を算出する（ステップＳ５０２）。

　次に、ＡＰ３００は、現チャネルの合計通信速度と、他チャネルの合計通信速度とを比較する（ステップＳ５０３）。この際、ＡＰ３００は、端末１００と通信を行っている現チャネルの合計通信速度よりも、他チャネルの合計通信速度が大きい場合には（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０４に移行する。端末１００と通信を行っている現チャネルの合計通信速度が、他チャネルの合計通信速度以上の場合には（ステップＳ５０３：Ｎｏ）、現チャネルをチャネル変更せずにステップＳ５０１の処理に戻る。

　ステップＳ５０４では、ＡＰ３００は、合計通信速度が最大となるチャネルにチャネル変更し（ステップＳ５０４）、端末（ＳＴＡ）１００に対し、変更するチャネルを通知すし（ステップＳ５０５）、以上の処理を終了する。

　次に、ＡＰ３００に通信接続された複数の各端末（ＳＴＡ_l）１００の処理例を説明する。ＳＴＡ_l（１００）は、自装置に届くＡＰ３００からの電波を受信し、現チャネル（例えば１ｃｈ）における通信速度（ＤＬ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ_l（ｃｈ））を算出する（ステップＳ５１０）。通信速度は、上述したように例えば、ＳＩＮＲに基づき算出する。

　一方、ＳＴＡ_l（１００）は、全てのチャネルを走査したか判断する（ステップＳ５１１）。全てのチャネルを走査していなければ（ステップＳ５１１：Ｎｏ）、ＳＴＡ_l（１００）は、チャネル変更を行い（ステップＳ５１２）、ステップＳ５１０の処理に戻る。例えば、現チャネルの次のチャネル（例えば１ｃｈ→２ｃｈ）を順次走査する。

　全てのチャネルの走査が終了していれば（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、ＳＴＡ_l（１００）は、ＡＰ３００と通信している現チャネルにチャネル変更する（ステップＳ５１３）。そして、ＳＴＡ_l（１００）は、ステップＳ５１０～Ｓ５１２の処理で得た各チャネルの通信速度データをＡＰ３００へ送信する（ステップＳ５１４）。

　この後、ＳＴＡ_l（１００）は、ＡＰ３００から通知された変更後のチャネルと同じチャネルに合わせ（ステップＳ５１５）、以上の処理を終了する。

(既存の技術との対比)
　次に、チャネル選択処理について、既存の技術と実施の形態１と対比説明する。図６は、ＩＳＭバンドを使用する各種システムを示す図である。横軸は周波数である。ＩＳＭバンドは同一周波数を使用する複数のシステムが存在する。例えば、２．４ＧＨｚ帯は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、モバイルルータ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、アマチュア無線、医療用マイクロ波加熱装置、電子レンジ等がある。５ＧＨｚ帯には、Ｗｉ－Ｆｉ、気象等の各種レーダ、固定／探索の衛星、電波天文、マイクロ波着陸誘導、航空無線航行、アマチュア無線等がある。

　ＩＳＭバンドは、無線局免許状と電波利用料が不要であり、このＩＳＭバンドを使用するシステムが年々増加しており、ＩＳＭバンドの同一周波数において各システムが互いに干渉を起こすことなく共存することが求められる。干渉の状態を把握するためには、一定時間の連続した無線電波を測定し、統計情報等を作成する必要がある。

　図７は、既存の技術によるアクセスポイントのチャネル選択処理を説明する図である。図７（ａ）には、複数の無線ＬＡＮのＡＰ１，２（３００）および、他システム（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈの通信装置）７００の配置状態を示す。ＡＰ１，２（３００）と、他システム７００は、電波到達範囲（セルに相当）の一部が重なって配置されているとする。

　端末（ＳＴＡ１，２）１００は、ＡＰ１および他システム７００と通信可能に位置している。ＳＴＡ１（１００）はＡＰ１（３００）と他システム７００と通信可能な位置にいる。ＳＴＡ２（１００）はＡＰ１（３００）とＡＰ２（３００）と通信可能な位置にいるとする。ＡＰ１（３００）は、ＡＰ２（３００）および他システム７００の電波到達範囲の外に位置しており、ＡＰ１（３００）は、これらＡＰ１（３００）は、ＡＰ２（１００）の存在を把握できない状態である。他システム７００は、通信チャネルがｃｈ１であり、ＡＰ２（３００）の通信チャネルがｃｈ２であるとする。

　このような電波環境の場合、図７（ｂ）に示すように、既存のＡＰ１（３００）は、チャネルサーチ時の受信電力により、ＳＴＡ１，２（１００）のいずれもｃｈ１～ｃｈ３の全てが通信に使用できると判断している（Ｓ７０１）。

　しかし、ＳＴＡ１（１００）は、他システム７００のｃｈ１による干渉を受け、ＳＴＡ２（１００）はＡＰ２（３００）のｃｈ２による干渉を受けている（Ｓ７０２）。この場合、ＡＰ１（３００）は、これらＳＴＡ１，２（１００）と通信を行う際、望ましくはＳＴＡ１，２（１００）の電波環境を考慮すると、干渉が生じないチャネル（ｃｈ３）を選択することが望ましい（Ｓ７０３）。

　ここで、既存の技術では、ＡＰ１（３００）は、通信を行うＳＴＡ１，２（１００）の電波環境（Ｓ７０２）を考慮せず、ｃｈ１～ｃｈ３の全てが通信に使用できるとの判断（Ｓ７０１）に基づいて送受信のチャネル選択を行う。このため、実際に通信を行った場合に、ＳＴＡ１，２（１００）との間の通信性能（スループット）の劣化を招くおそれが高くなる。

　図８は、実施の形態１によるアクセスポイントのチャネル選択処理を説明する図である。図８（ａ）は、図７（a）同様に、複数の無線ＬＡＮのＡＰ１，２（３００）および、他システム（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈの通信装置）７００の配置状態を示す。

　実施の形態１のＡＰ１（３００）では、図８（ｂ）に示すように、上記のチャネル選択処理に基づき、ＳＴＡ１，２（１００）から通信を行った際の各チャネルの通信速度データを取得してチャネル選択を行う（Ｓ８０１）。これにより、ＡＰ１（３００）は、ＳＴＡ１，２（１００）の電波環境を考慮して通信を行うチャネルを選択する。この場合、ＡＰ１（３００）は、他システム７００やＡＰ２（３００）の影響を受けるｃｈ１，２を除くチャネル（例えばｃｈ３）を選択し、ＳＴＡ１，２（１００）と通信を行う。

　以上のように、実施の形態１によれば、アクセスポイント（ＡＰ）３００は、端末（ＳＴＡ）１００との間で実際に通信したチャネルのダウンリンクの通信速度と、他のチャネルの通信速度とに基づき、通信速度が最大のチャネルに変更する。この際、ＡＰ３００は、複数のＳＴＡ１００から取得したチャネル毎の通信速度を合計した合計通信速度が最大となるチャネルに移行する。このように、ＡＰ３００は、ＳＴＡ１００の電波環境を考慮してＳＴＡ１００との通信に最適なチャネルを自律的に選択する。これにより、ＡＰ３００は、ＳＴＡ１００との無線通信性能（通信速度、通信品質、スループット等）を向上できるようになる。

（実施の形態２）
　次に、無線装置の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、端末１００からアクセスポイント３００へのアップリンク（ＵＬ）通信を行う際、アクセスポイント３００がチャネル選択する構成である。このため、実施の形態２では、ＳＩＮＲおよび通信速度算出にかかる構成は、アクセスポイント３００に設けられる。

　図９は、実施の形態２にかかる無線装置の端末の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の端末（ＳＴＡ）１００について、実施の形態１（図１参照）と同様の構成部には同一の符号を付してある。

　実施の形態２の端末１００では、実施の形態１に対して信号処理部１０３の構成が異なる。信号処理部１０３の受信信号処理部１３１は、ＡＰ３００から通知されたチャネルに変更するチャネル移行部１３２を有する。送信信号処理部１４１は、送信信号ＳＤを現チャネルで送信する。

　図１０は、実施の形態２にかかる無線装置のアクセスポイントの構成例を示すブロック図である。実施の形態２のアクセスポイント（ＡＰ）３００について、実施の形態１（図３参照）と同様の構成部には同一の符号を付してある。

　実施の形態２のアクセスポイント３００は、実施の形態１に対して信号処理部３０３の構成が異なる。信号処理部３０３の受信信号処理部３３１は、実施の形態１同様に合計通信速度算出部３３２と、比較部３３３と、選択部３３４と、チャネル移行部３３５と、を含む。さらに受信信号処理部３３１は、ＳＩＮＲ算出部１００１と、通信速度計算部１００２と、を含む。

　ＳＩＮＲ算出部１００１は、ベースバンド部３０１（復調器３２４）が出力する受信信号ＲＤの通信品質ＳＩＮＲを算出する。この際、ＳＩＮＲ算出部１３３は、端末１００と通信可能な複数のチャネルそれぞれのＳＩＮＲを求める。

　具体的には、ＳＩＮＲ算出部１００１は、下記式（３）に基づき、自アクセスポイント３００につながっている端末_l（１００）とのＵＬ通信のＳＮＩＲを算出する。

　ＳＩＮＲ_l（ｃｈ）：ｃｈ番目のチャネルにおけるＡＰの通信品質
　ＲＳＳＩ_l：ＡＰにつながっている端末_lからの受信平均電力
　Σ｛ＲＳＳＩ_k（ｃｈ）｝の項：ｃｈ番目のチャネルにおける他ＡＰと他ＡＰにつながっている端末からの受信平均電力
　Ｎ（ｃｈ）：ｃｈ番目のチャネルにおける無線ＬＡＮ信号以外の受信平均電力（雑音電力含む）
　α，β：調整パラメータ（デフォルト値：１、０≦α≦１、０≦β≦１）

　通信速度計算部１００２は、ＳＩＮＲ算出部１００１が算出したＳＩＮＲに基づく通信速度を計算する。記憶部１００３には、ＳＩＮＲと通信速度の対応情報（ＳＩＮＲ－通信速度対応表２０１、図２参照）が予め設定されている。通信速度計算部１３４は、記憶部１００３を参照して、ＳＩＮＲ算出部１００１が算出した受信信号ＲＤの通信速度に対応する通信速度を読み出す。

　通信速度計算部１００２が計算した通信速度は、端末１００からアクセスポイント３００へのアップリンクＵＬにおいて、現在通信を行ったチャネルの通信速度である（ＵＬ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ_l（ｃｈ））。通信速度計算部１００２が計算した通信速度データＦは、合計通信速度算出部３３２に出力される。

　合計通信速度算出部３３２は、通信速度計算部１００２が計算したチャネルの通信速度（通信速度データＦ）について、チャネル毎の合計通信速度を算出する。

　この合計通信速度とは、アクセスポイント３００とＵＬ通信を行う複数の端末１００それぞれのアップリンク（ＵＬ：端末→アクセスポイントへの通信）の通信速度を合計した速度である。

　ここで、合計通信速度算出部３３２は、合計通信速度の算出にあたり、単にアクセスポイント３００と接続されているが、通信を行っていない端末１００の通信速度は合計通信速度に含めない。すなわち、合計通信速度算出部３３２は、実際に通信を行える複数の端末１００を対象として、現チャネルの合計通信速度と、他チャネルの合計通信速度と、をそれぞれ求める。例えば、合計通信速度（ＵＬ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ（ｃｈ）は、下記式（４）に基づき算出する。Ｌは端末数である。

　比較部３３３は、合計通信速度算出部３３２が算出した現チャネル（例えば１ｃｈ）の合計通信速度ＲＤ１と、他チャネルの合計通信速度ＲＤｎの情報をそれぞれ更新自在に記憶保持する。そして、比較部３３３は、現チャネルの合計通信速度ＲＤ１と、他チャネルの合計通信速度ＲＤｎとを比較する。例えば、現チャネルの合計通信速度ＲＤ１と複数の他チャネルの合計通信速度ＲＤ２とを比較する。

　送信信号処理部３４１は、チャネル変更通知部３４３を含む。チャネル変更通知部３４３は、受信信号処理部３３１（チャネル移行部３３５）からチャネル移行の通知を受けると、通知を受けた変更後のチャネルの情報を送信信号ＳＤとして端末１００に送信する。端末１００は、送信信号ＳＤに含まれるチャネル情報に対応してチャネル変更を行う。これにより、アクセスポイント３００でチャネル変更しても端末１００との通信を継続できる。

　実施の形態２の端末１００およびアクセスポイント３００についても、図４に示した制御部４００により統括制御される。これにより、端末１００においては、制御部４００は、端末１００を統括制御し、また、端末１００のベースバンド部１０１と信号処理部１０３の機能を実行制御する。また、アクセスポイント３００においては、制御部４００は、アクセスポイント３００を統括制御し、また、アクセスポイント３００のベースバンド部３０１と信号処理部３０３の機能を実行制御する。

　図１１は、実施の形態２にかかる無線装置の動作処理例を示すフローチャートである。無線システムを構成する、複数の端末（ＳＴＡ）１００と、アクセスポイント（ＡＰ）３００とが連携し、それぞれに設けられた制御部４００（ＣＰＵ４０１）が行うチャネル選択処理例を説明する。

　ＡＰ３００と通信可能な複数の端末（ＳＴＡ）１００は、それぞれ、現チャネル（例えば１ｃｈ）でアクセスポイント（ＡＰ）３００に対してＵＬの送信信号ＳＤを送信する（ステップＳ１１０１）。この後、ＳＴＡ１００はＡＰ３００からチャネル変更の通知があれば、通知されたＡＰ３００と同じチャネルに合わせ（ステップＳ１１０２）、以上の処理を終了する。

　一方、ＡＰ３００は、自装置に届く電波を受信し、現チャネル（例えば１ｃｈ）におけるＵＬの通信速度（ＵＬ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ_l（ｃｈ））を算出する（ステップＳ１１１１）。そして、ＡＰ３００は、各端末１００から送信されるチャネル毎の合計通信速度（ＵＬ＿Ｔｏｔａｌ＿Ｃｏｍｍ＿Ｓｐｅｅｄ（ｃｈ））を算出する（ステップＳ１１１２）。

　次に、ＡＰ３００は、ＳＴＡ１００と通信する全てのチャネルを走査したか判断する（ステップＳ１１１３）。全てのチャネルを走査していなければ（ステップＳ１１１３：Ｎｏ）、ＡＰ３００は、チャネル変更を行い（ステップＳ１１１４）、ステップＳ１１１１の処理に戻る。例えば、現チャネルの次のチャネル（例えば１ｃｈ→２ｃｈ）を順次走査する。

　全てのチャネルの走査が終了していれば（ステップＳ１１１３：Ｙｅｓ）、ＡＰ３００は、現チャネルの合計通信速度と、他チャネルの合計通信速度とを比較する（ステップＳ１１１５）。この際、ＡＰ３００は、端末１００と通信を行っている現チャネルの合計通信速度よりも、他チャネルの合計通信速度が大きい場合には（ステップＳ１１１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１１６の処理に移行する。端末１００と通信を行っている現チャネルの合計通信速度が、他チャネルの合計通信速度以上の場合には（ステップＳ１１１５：Ｎｏ）、現チャネルをチャネル変更せずにステップＳ１１１１の処理に戻る。

　ステップＳ１１１６では、ＡＰ３００は、合計通信速度が最大となるチャネルにチャネル変更し（ステップＳ１１１６）、端末（ＳＴＡ）１００に対し、変更するチャネルを通知し（ステップＳ１１１７）、以上の処理を終了する。

　以上のように、実施の形態２によれば、アクセスポイント（ＡＰ）３００は、端末（ＳＴＡ）１００との間で実際に通信した際のアップリンクの通信速度と、他のチャネルの通信速度とに基づき、通信速度が最大のチャネルに変更する。この際、ＡＰ３００は、複数のチャネル毎の通信速度を合計した合計通信速度が最大となるチャネルに移行する。このように、ＡＰ３００は、ＳＴＡ１００の電波環境を考慮してＳＴＡ１００との通信に最適なチャネルを自律的に選択する。これにより、ＡＰ３００は、ＳＴＡ１００との無線通信性能（通信速度、通信品質、スループット等）を向上できるようになる。

　また、実施の形態１の構成と実施の形態２の構成をそれぞれ組み合わせてもよい。すなわち、実施の形態１によるダウンリンクＤＬの通信速度に基づくチャネル選択と、実施の形態２によるアップリンクＵＬの通信速度に基づくチャネル選択を組み合わせてもよい。例えば、アクセスポイント（ＡＰ）３００は、ＤＬとＵＬそれぞれの通信量や、ＤＬ／ＵＬのデータ量の割合等、に基づきこれらを切り替える。ＡＰ３００は、ＤＬの通信量が増えたときにＤＬの合計通信速度に基づきチャネル選択を行い、ＵＬの通信量が増えたときにＵＬの合計通信速度に基づきチャネル選択を行ってもよい。

　上記組み合わせ時には、端末１００の信号処理部１０３は実施の形態１（図１）と、実施の形態２（図９）の各構成を備える。ＡＰ３００の信号処理部３０３は、実施の形態１（図３）と、実施の形態２（図１０）の各構成を備えればよい。

　以上説明した各実施の形態によれば、無線装置は、通信を行う他の無線装置が受けている他のシステムからの干渉等の電波環境を考慮して、チャネル選択できるようになる。この際、無線装置は、他の無線装置との間で実際に通信した際の現チャネルと他のチャネルのそれぞれの通信速度に基づき、通信速度が最大のチャネルに変更する。また、無線装置は、複数の無線装置から取得したチャネル毎の通信速度を合計した合計通信速度が最大となるチャネルに移行する。

　そして、無線装置は、通信を行う他の無線装置との間の通信に最適なチャネルを自律的に選択できる。これにより、無線装置は、他の無線装置との間の無線通信性能（通信速度、通信品質、スループット等）を向上できるようになる。

　そして、各実施の形態によれば、無線装置は、簡単な構成で、ＩＳＭバンドなどの同一周波数を用いる他のシステムからの干渉および雑音の影響を受けずに通信相手の無線装置との無線通信が行えるようになる。また、無線装置の実際の設置環境に適合できるようになり、設置環境が変わっても他の無線装置との間で常に最適なチャネルを用いて通信できるようになる。

　なお、本実施の形態で説明した通信周波数割り当て方法は、予め用意された制御プログラムを対象機器（上記無線装置である端末やアクセスポイント）のコンピュータ（ＣＰＵ等）が実行することにより実現することができる。本制御プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）フラッシュメモリなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。

　１００　端末（ＳＴＡ、無線装置）
　１０１，３０１　ベースバンド部
　１０２，３０２　高周波部
　１０３，３０３　信号処理部
　１３１　受信信号処理部
　１３２　チャネル移行部
　１３３　ＳＩＮＲ算出部
　１３４　通信速度計算部
　１３５，１００３　記憶部
　１４１　送信信号処理部
　２０１　通信速度対応表
　３００　アクセスポイント（ＡＰ、無線装置）
　３３１　受信信号処理部
　３３２　合計通信速度算出部
　３３３　比較部
　３３４　選択部
　３３５　チャネル移行部
　３４１　送信信号処理部
　３４２　ビーコン送信部
　３４３　チャネル変更通知部
　４００　制御部
　４０１　ＣＰＵ
　４０２　メモリ
　４０３　拡張メモリ
　４０５　無線通信部
１００１　ＳＩＮＲ算出部
１００２　通信速度計算部

Claims

　無線装置であって、
　他の無線装置との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度に基づき、通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択する制御部、
　を有することを特徴とする無線装置。
　前記制御部は、前記他の無線装置と通信を行った現チャネルの通信速度と前記現チャネル以外の複数の前記他のチャネルの通信速度とをそれぞれ比較し、前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとすることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
　前記制御部は、測定用のビーコン信号を所定のチャネルで前記他の無線装置に送信し、
　前記他の無線装置が前記ビーコン信号の受信により求めた前記現チャネルのダウンリンクの通信速度と、前記現チャネル以外の複数の前記他のチャネルのダウンリンクの通信速度の情報を、前記他の無線装置から受信し、
　前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
　前記制御部は、端末がアップリンクの所定の現チャネルで信号を自装置に送信したとき、前記信号の受信により求めた前記現チャネルのアップリンクの通信速度と前記現チャネル以外の複数の他のチャネルのアップリンクの通信速度を求め、
　前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
　前記制御部は、複数の他の無線装置との間で通信可能な複数のチャネルの通信速度をそれぞれ合計し、当該合計した通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択することを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
　前記制御部は、前記他の無線装置との間で通信した際の前記通信品質を求め、前記通信品質に対応して予め設定した通信速度を求めることを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
　無線装置であって、
　他の無線装置との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度を求め、前記他の無線装置に前記通信速度を送信する制御部、
　を有することを特徴とする無線装置。
　前記制御部は、前記他の無線装置との間で通信した際の前記通信品質を求め、前記通信品質に対応して予め設定した通信速度を求めることを特徴とする請求項７に記載の無線装置。
　前記制御部は、前記他の無線装置からチャネル変更の通知に基づき、前記他の無線装置と通信を行うチャネルを変更することを特徴とする請求項７または８に記載の無線装置。
　無線装置および端末を含む無線システムであって、
　前記無線装置は、
　前記端末との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度に基づき、前記通信速度が最大となるチャネルを前記端末との通信に使用する新たなチャネルとして選択し、前記端末に通知する制御部を有し、
　前記端末は、
　前記無線装置から通知されたチャネルを用いた通信を行う制御部を有する、
　ことを特徴とする無線システム。
　無線装置における通信周波数割り当て方法であって、
　他の無線装置との間で通信を行った現チャネルと他のチャネルとのそれぞれの通信速度に基づき、前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルとして選択する、
　ことを特徴とする通信周波数割り当て方法。
　前記他の無線装置と通信を行った現チャネルの通信速度と前記チャネル以外の複数チャネルの通信速度とをそれぞれ比較し、前記通信速度が最大となるチャネルを前記他の無線装置との通信に使用する新たなチャネルに変更する、
　ことを特徴とする請求項１１に記載の通信周波数割り当て方法。