JP2018137558A - 信号送信方法及び受信信号検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に本実施の形態における無線通信システムの概念図を示す。複数の無線端末101、102(以下、MS)が一定のエリア内に分布し、1つの情報集約局104(以下、BS)が存在する。各MS101、102は個々に保有する情報をBS104へ伝送する。なお、伝送される情報の内容は例えば温度や湿度といったセンサで検出されるような情報である。このようなセンサ情報は一般にガウシアン分布で近似されるような確率分布を有している。
各MS101、102から通知された情報は、BS104に提供され、情報の傾向分析が進められる。分析方法としては、情報分布をガウス確率分布でモデル化し、時間軸方向移動平均や分散を算出するカルマンフィルタリングや、ガウス混合モデルに基づき過去のデータとの分布誤差最小条件でモデル化をするEMアルゴリズムなどの既知の確率推論技術が適用できる。
データベース105では、各チャネルのプライマリシステムの利用情報を集約し、各チャネルの利用状況を統計モデル化する。プライマリシステムにおいては先述のように各チャネルの平均利用時間である占有率を用いる(非特許文献3)。占有率は、プライマリシステム(PS)がアクセスしている時間率と定義される。すなわち、PS201、202による信号放出時に、他の無線機において、一定の受信電力以上の検出エネルギーが受信された場合にPSが利用していると判断するキャリアセンスが実行される。このキャリアセンスを一定時間観測し、判断結果を1回のキャリアセンス試行あたりで規格化した値を占有率として算出する。ここで,キャリアセンスはMS101やMS102が実施してもよいし、他の無線機がキャリアセンスをした結果をデータベースへ提供してもよい。i番目の時刻における、第m番目のチャネル(m=1,2,...,M, M:はチャネルの総数)に対する占有率をrm(i)とする。
BS104は、i番目の時刻における各MS101、102の情報を、前記平均値mk(i)と分散値s2 k(i)により一義的に求められるガウス分布に従う確率変数とみなし、次の時刻(i+1)における各MS101、102の情報の出現確率を予測する。また、データベース105からプライマリシステムの占有率情報を得ることで、近未来のチャネル利用の予測情報を得る。この情報予測とチャネル利用予測の二つを用いて、各MSがチャネルを利用する設計ポリシーを確立する。
図3および図4に本実施の形態における一連の手続きの処理フローを示す。ここで図3はMS側の処理フローを、図4はBS側の処理フローを示す。まず、MS101と102は情報送信のために使用するチャネルにキャリアセンスを行い(図3におけるステップ11、図中は数字のみ)、プライマリシステム(PS)が使用しているときはBSへの通知をスキップする(ステップ12)。プライマリシステムが使用していないとき、MS101、102のいずれかあるいは両方からBS104へ情報x(i+1)を通知する(ステップ13)。この際、通信開始直後は、過去(i<0)の統計データがないため、一定時間情報通知を続けてもよい。
図1の一括情報集約型の無線センサネットワークを想定し、チャネル数を256とし、図5のように、時間経過とともにMS101とMS102のセンサ情報(Data)が連続的に変化するモデルを定義した。無線センサネットワークにおける温度や湿度などのセンサ情報においてこのような傾向が認められる。センサ情報(Data)の分解能は0.1としているため、情報のダイナミックレンジは最大で25.6となる。なお、情報の外乱モデルとして、平均0分散0.1のガウス分布を仮定し、時間に対して独立であるとした。また、各チャネルの占有率は0から1の一様乱数とし、情報の統計モデル化のために、First In First Out(FIFO)型のメモリが使用されていることを想定し、メモリ長は1000とした。
102 無線端末(MS)
104 情報集約局(BS)
105 データベース
Claims (9)
- 複数の無線端末が、確率分布により発生確率が予測可能な情報を、複数のチャネルを介して伝送する信号送信方法であって、
各チャネルにおけるプライマリシステムの占有率を求めるステップと、
各無線端末もしくは各チャネルで出現確率が高い情報の値と次の時刻に送信される情報の予測値との差分の期待値を求めるステップと、
前記占有率と前記期待値と重み係数の積の総和を求めるステップと、
前記総和を最小にする条件で前記重み係数を決定するステップを含む、信号送信方法。 - 各無線端末に予め重複なくチャネルを割り当てるステップを含み、前記重み係数は各無線端末が利用できるチャネルを1つに限定する関数であることを特徴とする請求項1記載の信号送信方法。
- 前記重み係数は、次の時刻に前記チャネルに送信される情報を各チャネルにつき1つに限定する関数であることを特徴とする請求項1記載の信号送信方法。
- 前記情報はセンサ情報であることを特徴とする請求項1〜3記載の信号送信方法。
- 前記確率分布は前記情報の平均値において最大値をとることを特徴とする請求項1〜4記載の信号送信方法。
- 前記確率分布はガウシアン分布で近似されることを特徴とする請求項5記載の信号送信方法。
- 前記占有率はキャリアセンスを実行することにより求められることを特徴とする請求項1記載の信号送信方法。
- 前記確率分布は過去情報に基づいて求められ、適時更新されることを特徴とする請求項1記載の信号送信方法。
- 請求項1の信号送信方法で通知された情報を受信する受信信号検出方法であって、情報の受信が失敗した場合前記確率分布に基づき情報を補完するステップを有する受信信号検出方法。
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