JP3848179B2 - 無線通信端末、無線通信方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数周波数帯域を選択して通信する無線通信端末に関するもので、移動体通信に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、端末が用意されている複数の周波数帯域のうち１つまたはいくつかを選択して通信を行うという通信技術がある。この場合、複数の周波数帯域から使用する帯域を選択する方法としては、あらかじめ割り当てられた周波数帯を固定で使用する方法、または各周波数帯の信号レベルを調べることによって他の端末がその帯域を使用しているか否かを判定し、これによって空いていると判定した帯域を使用するという方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、固定で使用する方法では、端末は複数の周波数帯域中に他に空いている帯域があるにもかかわらず空いていない帯域の使用を試みるという状況が発生してしまうという問題がある。
【０００４】
また、各周波数帯域の信号レベルを調べることで空き帯域を見つけて使用するという方法では、端末は空いている周波数帯域があれば常にそれを使用することができるが、空き帯域のうちどれがより通信に適している周波数帯域かを知る方法がないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の無線通信端末は、使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段と、を備えた無線通信端末であって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【０００７】
これにより、無線通信端末は空き状況検知手段と伝搬路状況検知手段とによって検知した空き状況と伝搬路の状況に基づいて適合周波数選択手段が使用する周波数周波数帯域を選択し、通信周波数切替手段によってその選択した周波数帯域に切り替えて通信することができるので、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【０００８】
また請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の無線通信端末において、通信周波数切替手段は、異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能であることを特徴としている。
【０００９】
これによって１つの無線通信端末が複数の周波数帯域を同一時間帯に利用して通信をおこなうことが可能になる。
【００１０】
なお本明細書においては、異なる周波数帯域を同一時間帯に使用するとは、短時間で使用する周波数を切り替えることにより異なる周波数帯域で並行的に通信を続けることも含んだ概念である。
【００１１】
また請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の無線通信端末において、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域において送出されている信号から周波数帯域の伝搬路のＳＮ比を導き、このＳＮ比に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１３】
また請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の無線通信端末において、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域において間欠的に送出されているビーコン信号から伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１５】
また請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無線通信端末において、適合周波数選択手段は、複数のサブキャリア周波数の中から選んだ所定の個数のサブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、所望値からのずれが第１の閾値以下であるものの所定の個数に対する割合が第２の閾値以上であるか否かと、空き状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択することを特徴としている。
【００１６】
また請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無線通信端末において、複数周波数帯域中の各周波数帯域は分割されることにより複数の通信によって共有されて使用されるものであり、空き状況は各周波数帯域において分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値であることを特徴としている。
【００１７】
また請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の無線通信端末において、分割は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって行われることを特徴としている。
【００１８】
また請求項８に記載の無線通信方法は、使用する周波数帯域を切り替えて行う無線通信において、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知し、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知し、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する無線通信方法であって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１９】
このような無線通信方法によって、請求項１に記載の無線通信端末を使用する場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００２０】
また請求項１０に記載のプログラムは、使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段、としてコンピュータを機能させるプログラムであって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００２１】
このようなプログラムがコンピュータを機能させることで、請求項１に記載の無線通信端末を使用する場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態において説明する無線通信システムの概略図を示す。無線通信を行う基地局１は通信のために複数周波数帯域を使用し、それぞれの周波数帯域を１チャンネルとしている。また基地局１はこの通信のための装置として通信装置１００を有している（図１中には図示せず）。本実施形態においては周波数帯域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４をそれぞれ１つのチャンネルとして計４チャンネルを使用することができるようになっている。車両２に搭載された無線通信端末３はこれらの周波数のうちの２チャンネルまたは１チャンネルを選択して基地局１と通信を行うことができるようになっている。
【００２３】
図２に、基地局１の有する通信装置１００の構成を示す。通信装置１００は基地局ネットワークインターフェース１０１、基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４、基地局変復調部１２１〜１２４、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０、基地局アンテナ１４０によって構成されている。
【００２４】
基地局アンテナ１４０によって受信された無線信号は基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０で基地局変復調部１２１〜１２４が復調可能な信号へＲＦ／ＩＦ変換され、基地局変復調部１２１〜１２４のいずれかに出力される。それぞれの基地局変復調部１２１〜１２４で受信した信号は復調され、それぞれに対応する基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４に受信データとして出力される。基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４はそれぞれのチャンネルにおける通信のためのデータ送受信の制御、通信データの生成、処理等を行う。この基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４によって生成された送信データは受信データと逆の経路を辿って基地局変復調部１２１〜１２４で変調され、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０でｆ１〜ｆ４のうちの所望の周波数にＲＦ／ＩＦ変換され、基地局アンテナ１４０で無線信号として送信される。
【００２５】
また、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０は基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４からの制御信号を受信することにより、ＲＦ／ＩＦ変換の周波数を切り替えることができる。これにより複数のチャンネルを使用して通信する機能が実現される。
【００２６】
このように、基地局１が複数の周波数帯域に対応するように複数の基地局変復調部１２１〜１２４を持つことで、基地局１は複数の周波数帯域を使用して通信を行うことができる。
【００２７】
また、基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４は基地局ネットワークインターフェース１０１を介してネットワーク、例えば広域ネットワークに接続され、そのネットワーク上の機器と通信を行うものである。
【００２８】
このような構成の通信装置１００はｆ１〜ｆ４の各チャンネルのそれぞれにおいて定期的にビーコン信号と呼ばれる信号を送出している。図３に各チャンネルにおいて送信されているビーコン信号の送信タイミングを模式的に示す。図３中の矢印線は時間の向きを示している。基地局１は、各チャンネルｆ１〜ｆ４においてビーコン信号５をそれぞれのタイミングで一定時間間隔で送出する。このビーコン信号５は先頭にある既知の信号からなるプリアンブル信号と、それに続く基地局１の識別信号やチャンネルの識別信号等の情報を持ったデータパケットとを有している。
【００２９】
また、ｆ１〜ｆ４の各チャンネルはＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の複数のサブキャリア周波数に分かれている。本実施形態においては１つのチャンネルは８つのサブキャリア周波数を使用している。しかし、これは必ずしも８つである必要はなく、任意の数であってよい。また１チャンネルはＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sence Multiple Access with Collision Avoidance)方式によって時間的に分割されており、これによって１つのチャンネルを複数の無線通信端末３が共有して使用することができるようになっている。
【００３０】
図４は基地局１の通信端末１００と通信を行う無線通信端末３の構成を示すブロック図である。無線通信端末３は端末ネットワークインターフェース３０１、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、端末変復調部３２１、３２２、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０によって構成されている。
【００３１】
端末アンテナ３４０によって受信された無線信号は端末ＲＦ／ＩＦ部３３０で端末変復調部３２１、３２２が復調可能な信号へＲＦ／ＩＦ変換され、端末変復調部３２１、３２２のいずれかに出力される。それぞれの端末変復調部３２１、３２２で受信した信号は復調され、それぞれに対応する端末無線アクセス制御部３１１、３１２に受信データとして出力される。端末無線アクセス制御部３１１、３１２はそれぞれのチャンネルにおける通信のためのデータ送受信の制御、通信データの生成、処理等を行う。この端末無線アクセス制御部３１１、３１２によって生成された送信データは受信データと逆の経路を辿って端末変復調部３２１、３２２で変調され、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０でｆ１〜ｆ４のうちの所望の周波数にＲＦ／ＩＦ変換され、端末アンテナ３４０で無線信号として送信される。
【００３２】
また、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２からの制御信号を受信することにより、ＲＦ／ＩＦ変換の周波数を短時間で切り替えることができる。これにより同一時間帯に２つのチャンネルを使用する機能が実現される。
【００３３】
このように、無線通信端末３は複数のｆ１〜ｆ４の周波数帯域のうち２つを同時に使用して通信を行うことができる。
【００３４】
なお、端末変復調部３２１、３２２は、復調した各サブキャリア周波数の信号のプリアンブル信号を、あらかじめ正しいプリアンブル信号であると記憶している既知信号で除算して伝搬路推定値を算出し、それを端末無線アクセス制御部３１１、３１２に出力する機能も有している。
【００３５】
また端末無線アクセス制御部３１１、３１２は端末ネットワークインターフェース３０１を介してネットワーク上の機器と通信を行っている。具体的な例を挙げれば車内ＬＡＮ上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と通信を行っている。
【００３６】
このような構成の無線通信端末３が基地局１と通信を行うときは、ｆ１〜ｆ４の複数のチャンネルから使用するチャンネルを最大２つ選択することになる。図５に、通信要求が発生して通信を開始するまでの端末無線アクセス制御部３１１が行う処理のフローチャートを示す。以下このフローチャートに従ってチャンネルの選択の詳細について説明する。なお、この処理は端末無線アクセス制御部３１２も独立して同様に行っている。
【００３７】
まず、ステップ５００で端末無線アクセス制御部３１１が通信要求があると判定すると処理はステップ５０５に移る。この通信要求は、例えば端末ネットワークインターフェース３０１を介したネットワーク上の機器からのリクエストなどにより発生するものである。ステップ５０５では、端末無線アクセス制御部３１１は１つ目のチャンネルの空き状況を確認する。この空き状況はこのチャンネルにおいて分割されている時間区間のうち一定区間について端末変復調部３２１、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０を使用して信号レベルを検知し、それによってこの一定区間中で使用されている区間の割合、すなわち空き状況を検知する。なおこの空き状況は、このチャンネルにおいて分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値である。
【００３８】
次に処理はステップ５１０に移り、ステップ５０５で検知した推定値が規定値以上であるか否かを判定する。既定値以下であれば、この周波数帯での通信は行わないとして選択の判断を行う対象を次のチャンネルに移し（ステップ５１２）、このチャンネルの空き状況を確認する（ステップ５０５）。既定値以上であれば、そのチャンネルにおいて十分空きがあるとして、ステップ５１５でこのチャンネルにおいて定期的に送信されているビーコン信号５を利用した伝搬路推定を行う。この伝搬路推定の詳細については後述する。
【００３９】
次にステップ５２０においてこの伝搬路推定の結果として当該チャンネルが良好であるか否かを判定する。良好でないと判定すれば、この周波数帯での通信は行わないとして次の周波数帯域において空き状況の確認を行う（ステップ５１２、５０５）。良好であると判定すれば、ステップ５３０で当該のチャンネルで通信を開始する。
【００４０】
このような処理によって、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行う。
【００４１】
図６に、上記したステップ５１５におけるビーコン信号５による伝搬路推定の詳細な処理のフローチャートを示す。図５のステップ５１５の端末無線アクセス制御部３１１の処理において、まず端末無線アクセス制御部３１１は、ステップ６００で当該チャンネルにおいて送出されているビーコン信号５のＳＮ比をこの伝搬路における信号のＳＮ比であると推定し、これが既定のＳＮ比以上であるか否かを判定する。
【００４２】
この判定は、受信するビーコン信号５のスペクトルにおいて、当該チャンネルのサブキャリアの周波数における信号のスペクトル強度の平均Ｓａｖｅと、その他の使用されていない周波数における信号のスペクトル強度の平均Ｎａｖｅとの比Ｓａｖｅ／Ｎａｖｅを求め、これをビーコン信号のＳＮ比とすることによって判定を行う。
【００４３】
図７はＳａｖｅおよびＮａｖｅとビーコン信号５のスペクトルとの関係を表すグラフである。横軸は周波数、縦軸は信号強度である。周波数の中央付近に垂直に立っている８本の長い線分の高さがビーコン信号５の各サブキャリア周波数における強度を表している。これを平均化したものがＳａｖｅである。またサブキャリア周波数の左右の部分に垂直に立っている短い線分の高さが使用されていない周波数における信号強度を表している。これを平均化したものがＮａｖｅである。
【００４４】
このようにして求めたＳａｖｅ／Ｎａｖｅが既定値以上でないと判定された場合、すなわち伝搬路のＳＮ比が規定値よりも悪いと判定された場合、伝搬路の状況は不良であるということを検出する。
【００４５】
Ｓａｖｅ／Ｎａｖｅが既定値以上であると判定された場合、すなわち伝搬路のＳＮ比が規定値よりも良いと判定された場合、処理はステップ６０５に移り、端末無線アクセス制御部３１１によって検出された当該チャンネルにおける各サブキャリア周波数の伝搬路推定値を取得する。この伝搬路推定値が所望の値Ｐｒｏｔｈより大きく離れているサブキャリア周波数は伝搬状況が不良なサブキャリア周波数である。
【００４６】
そして処理はステップ６１０に移り、取得した各サブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、規定の値Ｐｒｏｔｈからのずれが値ｄ以下であるものが規定の割合ｘ、例えば８サブキャリア中６サブキャリア以上あるか否かを判定する。
【００４７】
図８は各サブキャリア周波数における伝搬路伝達関数の値すなわち伝搬路推定値と、規定の値Ｐｒｏｔｈとの関係を表すグラフである。横軸は周波数、縦軸は伝搬路推定値である。図中垂直に立っている８本の実線または点線の高さが各サブキャリア周波数における伝搬路推定値である。このうち実線で示されているものは所望値であるＰｒｏｔｈからｄ以内のずれの値を有しており、点線で示されているものはＰｒｏｔｈからのずれがｄより大きい値を有している。この図では８サブキャリア中５サブキャリアがＰｒｏｔｈからｄ以内となっている。このＰｒｏｔｈとｄの関係としては、例えばｄ／Ｐｒｏｔｈ＝０．１程度が考えられる。
【００４８】
図９はこのように伝搬路推定値のＰｒｏｔｈからのずれがｄ以内であるものが８サブキャリア中５サブキャリアである場合において、これが一例としての規定の割合である６／８未満であるステップ６１０の判定が否定となる場合の過程を示した図である。
【００４９】
なお、ここでは伝搬路推定値の大きさのみで既定値とのずれの大小を判定しているが、これは伝搬路推定値の位相成分も考慮して既定値とのずれの大小を判定することにしてもよい。
【００５０】
このステップ６１０の判定が否定の場合、処理はステップ６２０に移り、端末無線アクセス制御部３１１は伝搬路の状況は不良であることを検出する。また肯定の場合、処理はステップ６１５に移り、端末無線アクセス制御部３１１は伝搬路の状況は良好であることを検出する。
【００５１】
このように図５に記載したステップ５１５の処理の詳細であるステップ６００〜６２０の処理によって検出された伝搬路の良、不良に基づき、ステップ５２０の判定処理が行われることになる。
【００５２】
なお、図６のフローチャートにおいては、ステップ６１０のような伝搬路推定値がＰｒｏｔｈ±ｄの範囲内であるものの割合が既定値ｘ以上であるか否かの判定処理の代わりに、Ｐｒｏｔｈから別の既定値ｙ（＞ｘ）以上離れている伝搬路推定値を持つサブキャリア周波数の数がゼロか否かの判定処理を用いてもよい。
【００５３】
あるいはこの判定処理をステップ６１０の前段に配し、判定が肯定ならステップ６１０に進み、否定ならステップ６２０に進むようにしてもよい。
【００５４】
また、図５のステップ５０５における空き状況確認の処理は、一定区間の確認を１度行うだけでなく、複数回行ってその平均に基づいて空き状況を決定してもよい。また図６のステップ６０５における伝搬路推定値の取得も一度だけでなく複数回行い、その平均値に基づいて伝搬路推定値を決定してもよい。またＳＮ比の測定も複数回行った平均に基づいてＳＮ比を推定することにしてもよい。
【００５５】
以上の様に、図５および図６に示すような処理を行うことにより、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行うことにより、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、第１実施形態の無線通信システムにおいて、無線通信端末３の構成を変更したものについて説明する。本実施形態においては、基地局１の構成および作動、また通信のチャンネル、サブキャリア周波数、ビーコン信号５の構成については第１実施形態と同等であるので、それらの説明は省略する。
【００５７】
図１０は本実施形態における無線通信端末３の構成をブロック図で示したものである。この無線通信端末３が第１実施形態で示したものと構成において異なっている点は、第１実施形態の無線通信端末３に端末無線アクセス制御部３１３、端末変復調部３２３、Ｃｈ制御部３６０、伝搬路状況判定部３７０が追加されており、無線通信端末３が３つのチャンネルで同時間帯に通信を行うことができることである。
【００５８】
また本実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３はＣｈ制御部３６０によって制御されて受信データの処理、送信データの作成等の通信制御処理を行うようになっており、第１実施形態で示した端末無線アクセス制御部３１１、３１２のように空き状況を検知したり使用するチャンネルの選択の処理を行うようにはなっていない。
【００５９】
なお、端末ネットワークインターフェース３０１、端末変復調部３２１、３２２、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０の作動は第１実施形態と同様である。また端末変復調部３２３も端末変復調部３２１、３２２と同様の作動を行う。
【００６０】
伝搬路状況判定部３７０は、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０によってＲＦ／ＩＦ変換されたビーコン信号５のプリアンブル信号をサブキャリア周波数毎に復調し、それをあらかじめ正しいプリアンブル信号であると記憶している既知信号で除算して伝搬路推定値を算出し、それをＣｈ制御部３６０に出力するものである。
【００６１】
Ｃｈ制御部３６０は、伝搬路状況判定部３７０から受信信号や各サブキャリア周波数の伝搬路推定値等を受信し、それに基づき無線通信端末３が使用するチャンネルの選択の処理を行い。それに基づいて端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３を制御して通信制御処理を行わせるものである。
【００６２】
図１１に、このような構成の無線通信端末３がｆ１〜ｆ４の複数のチャンネルから使用するチャンネルを選択して基地局１と通信するときにＣｈ制御部３６０が行う処理のフローチャートを示す。
【００６３】
このフローチャートのステップ５００〜５３０までの処理は、図５に示した第１実施形態における端末無線アクセス制御部３１１、３１２の処理のステップ５００〜５３０までの処理とほぼ同等である。ただし、第１実施形態における端末無線アクセス制御部３１１、３１２はそれぞれ自らが制御する１チャンネルの通信のみにおける周波数帯域の選択を行っているだけであるのに対し、Ｃｈ制御部３６０は無線通信端末３が行う全ての通信におけるチャンネルの選択を行っている点が異っている。Ｃｈ制御部３６０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３のそれぞれの使用するチャンネルを順次選択してゆく。
【００６４】
すなわち、ステップ５０５〜５３０までの処理によって端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３のうちの１つが使用するチャンネルを選択し、それが終了するとステップ５３５において他にチャンネル選択をするべき端末無線アクセス制御部があるか否かを判定する。そして、その判定が肯定であればその端末無線アクセス制御部においてチャンネルを選択するためにステップ５４５で次の周波数すなわちチャンネルに移行してステップ５０５〜５３０の処理を行う。もしステップ５３５の判定が否定ならば、Ｃｈ制御部３６０はステップ５４０において通信の終了を待ち、終了したらステップ５００に処理を戻す。
【００６５】
なお、図１１におけるステップ５１５の処理の詳細は、第１実施形態において説明した図６のステップ６００〜６２０の処理と同等である。
【００６６】
このようにすることで、Ｃｈ制御部３６０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３が使用するチャンネルを選択し、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３はそれに従って通信制御処理を行う。
【００６７】
以上の様に、図１１に示すような処理を行うことにより、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行うことにより、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【００６８】
なお、第１および第２実施形態においては、サブキャリア周波数における伝搬路推定値の規定の値Ｐｒｏｔｈが所望値に相当するものである。また値ｄが第１の閾値に相当する。また規定の値Ｐｒｏｔｈからのずれが値ｄ以下であるものの割合の既定値ｘが第２の閾値に相当する。また各チャンネルにおいて基地局１が送信するプリアンブル信号は既知信号に相当する。
【００６９】
（他の実施形態）
なお、第１および第２実施形態において、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は使用する周波数帯域を切り替えて通信可能であり、かつ異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能な通信周波数切替手段の一例を示すものであるが、これは使用する周波数帯域を切り替えて通信可能であるという要件を満たすものであればよい。すなわち、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は同一時間帯に１つの周波数帯域のみを使用するものであってもよい。また、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は短時間に使用する周波数を切り替えることで異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能となっているが、通信周波数切替手段は例えば使用するチャンネルが異なる複数のＲＦ／ＩＦ部によって構成されていてもよい。
【００７０】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２のステップ５０５の一定区間空き状況を検知する処理が空き状況検知手段の一例を示すものである。また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０のステップ５０５の処理が空き状況検知手段の一例を示すものである。これらのステップ５０５の処理の詳細としては、各チャンネルにおいてＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値を確認することで空き状況を検知するとしている。しかし、各チャンネルは必ずしもこのようにＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって分割されている必要はなく、例えばＴＤＭＡによって分割されていてもよい。また、必ずしも各チャンネルは分割されている必要もなく、単にチャンネルが使用されているかいないかの二者択一によって空き状況を検知するとしてもよい。
【００７１】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２が図６のステップ６００においてビーコン信号５のＳＮ比を求める処理と、通信のための信号の変復調を行い、かつ伝搬路推定値を検出する端末変復調部３２１、３２２とが伝搬路状況検知手段の一例を示すものであるが、伝搬路状況検知手段は複数チャンネル中のチャンネルの伝搬路の状況を検知すればよいのであって、必ずしも後者のように変復調を行う必要はない。また、前者のみ、あるいは後者のみが伝搬路状況検知手段となるような実施形態があってもよい。
【００７２】
また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０が図６のステップ６００においてビーコン信号５のＳＮ比を求める処理と、伝搬路推定値を検出する伝搬路状況判定部３７０が伝搬路状況検知手段の一例を示すものである。だがこれらは、前者のみ、あるいは後者のみが伝搬路状況検知手段となるような実施形態があってもよい。
【００７３】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２のステップ５１０〜５３０の処理のように、チャンネルの空きが既定値以上であるか否かと、伝搬路状況が良好であるか否かとに基づいて、そのチャンネルを選択して使用するか否かを判定する処理が適合周波数選択手段の一例を示すものである。しかし、適合周波数選択手段は空き状況と伝搬路の状況に基づいて使用するチャンネルを選択すればよいのであって、このようにソフトウェア的に実現されている必要はなく、ハードウェア的に実現されていてもよい。
【００７４】
また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０がステップ５１０〜５３０において端末無線アクセス制御部３１１〜３１３の通信するチャンネルを選択する処理が適合周波数選択手段の一例を示すものである。このように、１つの適合周波数選択が複数のチャンネルの選択をまとめて行うようにしてもよい。
【００７５】
また本発明の第１および第２実施形態では、基地局１の使用するチャンネル数は４つであるが、これは任意のチャンネル数であってもよい。また、通信端末３の使用可能なチャンネル数は第１実施形態においては２つ、第２実施形態においては３つであるが、これも任意のチャンネル数であってよい。
【００７６】
また第１および第２実施形態では、ビーコン信号５中の既知信号を用いて伝搬路の状況を検知するが、これは必ずしもビーコン信号５である必要はない。例えば、他の無線通信端末３と基地局１との通信データ中に含まれる信号のプリアンブル信号を既知信号とし、これを用いて伝搬路の状況を検知してもよい。
【００７７】
また第１および第２実施形態では、伝搬路の状況をＳＮ比と伝搬路推定値に基づいて検知しているが、この検知はＳＮ比だけに基づいて検知してもよいし、また伝搬路推定値だけに基づいて検知してもよい。
【００７８】
また第１および第２実施形態では、サブキャリア周波数の伝搬路推定値を全て使用して伝搬路の状況を検知するが、必ずしも全てを使用する必要はなく、それらの一部を使用してその範囲内で良好なものの割合を検出してもよい。
【００７９】
また第１および第２実施形態では、１つのチャンネルがＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれているが、必ずしもこのように分かれている必要はなく、１つのチャンネルに単一の周波数のみが割り当てられていてもよい。
【００８０】
また、通信端末３の通信は各チャンネルで独立したデータの通信を行っても、同じものに属するデータの通信を並行して行ってもよい。
【００８１】
また第１および第２実施形態の通信端末３は車両に搭載されているが、必ずしも車両に搭載される必要はなく、人によって携行されていてもよいし、固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無線通信システムの概略を示す図である。
【図２】基地局１の通信装置１００の構成を示した図である。
【図３】基地局１におけるビーコン信号５の送出タイミングを示した図である。
【図４】無線通信端末３の構成を示した図である。
【図５】端末無線アクセス制御部３１１、３１２のチャンネル選択の処理を示したフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに記載のステップ５１５をより詳細に示したフローチャートである。
【図７】ＳａｖｅおよびＮａｖｅとビーコン信号５のスペクトルとの関係を表すグラフである。
【図８】各サブキャリア周波数における伝搬路推定値と規定の値Ｐｒｏｔｈとの関係を表すグラフである。
【図９】ステップ６１０において伝搬路推定値が規定の値Ｐｒｏｔｈ以上のサブキャリア周波数の割合が規定の割合ｘより小さいと判定される過程を示す図である。
【図１０】第２実施形態における無線通信端末３の構成を示した図である。
【図１１】Ｃｈ制御部３６０のチャンネル選択の処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…基地局、２…車両、３…無線通信端末、５…ビーコン信号、
１００…通信装置、１０１…基地局ネットワークインターフェース、
１１１〜１１４…基地局無線アクセス制御部、
１２１〜１２４…基地局変復調部、１３０…基地局ＲＦ／ＩＦ部、
１４０…基地局アンテナ、３０１…端末ネットワークインターフェース、
３１１〜３１３…端末無線アクセス制御部、３２１〜３２３…端末変復調部、
３３０…端末ＲＦ／ＩＦ部、３４０…端末アンテナ、３６０…Ｃｈ制御部、
３７０…伝搬路状況判定部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数周波数帯域を選択して通信する無線通信端末に関するもので、移動体通信に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、端末が用意されている複数の周波数帯域のうち１つまたはいくつかを選択して通信を行うという通信技術がある。この場合、複数の周波数帯域から使用する帯域を選択する方法としては、あらかじめ割り当てられた周波数帯を固定で使用する方法、または各周波数帯の信号レベルを調べることによって他の端末がその帯域を使用しているか否かを判定し、これによって空いていると判定した帯域を使用するという方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、固定で使用する方法では、端末は複数の周波数帯域中に他に空いている帯域があるにもかかわらず空いていない帯域の使用を試みるという状況が発生してしまうという問題がある。
【０００４】
また、各周波数帯域の信号レベルを調べることで空き帯域を見つけて使用するという方法では、端末は空いている周波数帯域があれば常にそれを使用することができるが、空き帯域のうちどれがより通信に適している周波数帯域かを知る方法がないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の無線通信端末は、使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段と、を備えた無線通信端末であって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【０００７】
これにより、無線通信端末は空き状況検知手段と伝搬路状況検知手段とによって検知した空き状況と伝搬路の状況に基づいて適合周波数選択手段が使用する周波数周波数帯域を選択し、通信周波数切替手段によってその選択した周波数帯域に切り替えて通信することができるので、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【０００８】
また請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の無線通信端末において、通信周波数切替手段は、異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能であることを特徴としている。
【０００９】
これによって１つの無線通信端末が複数の周波数帯域を同一時間帯に利用して通信をおこなうことが可能になる。
【００１０】
なお本明細書においては、異なる周波数帯域を同一時間帯に使用するとは、短時間で使用する周波数を切り替えることにより異なる周波数帯域で並行的に通信を続けることも含んだ概念である。
【００１１】
また請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の無線通信端末において、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域において送出されている信号から周波数帯域の伝搬路のＳＮ比を導き、このＳＮ比に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１３】
また請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の無線通信端末において、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域において間欠的に送出されているビーコン信号から伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１５】
また請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無線通信端末において、適合周波数選択手段は、複数のサブキャリア周波数の中から選んだ所定の個数のサブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、所望値からのずれが第１の閾値以下であるものの所定の個数に対する割合が第２の閾値以上であるか否かと、空き状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択することを特徴としている。
【００１６】
また請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無線通信端末において、複数周波数帯域中の各周波数帯域は分割されることにより複数の通信によって共有されて使用されるものであり、空き状況は各周波数帯域において分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値であることを特徴としている。
【００１７】
また請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の無線通信端末において、分割は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって行われることを特徴としている。
【００１８】
また請求項８に記載の無線通信方法は、使用する周波数帯域を切り替えて行う無線通信において、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知し、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知し、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する無線通信方法であって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００１９】
このような無線通信方法によって、請求項１に記載の無線通信端末を使用する場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００２０】
また請求項１０に記載のプログラムは、使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、複数周波数帯域中で、空き状況と伝搬路の状況とに基づいて使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段、としてコンピュータを機能させるプログラムであって、複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、伝搬路状況検知手段は、複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて伝搬路の状況を検知することを特徴としている。
【００２１】
このようなプログラムがコンピュータを機能させることで、請求項１に記載の無線通信端末を使用する場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に、本実施形態において説明する無線通信システムの概略図を示す。無線通信を行う基地局１は通信のために複数周波数帯域を使用し、それぞれの周波数帯域を１チャンネルとしている。また基地局１はこの通信のための装置として通信装置１００を有している（図１中には図示せず）。本実施形態においては周波数帯域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４をそれぞれ１つのチャンネルとして計４チャンネルを使用することができるようになっている。車両２に搭載された無線通信端末３はこれらの周波数のうちの２チャンネルまたは１チャンネルを選択して基地局１と通信を行うことができるようになっている。
【００２３】
図２に、基地局１の有する通信装置１００の構成を示す。通信装置１００は基地局ネットワークインターフェース１０１、基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４、基地局変復調部１２１〜１２４、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０、基地局アンテナ１４０によって構成されている。
【００２４】
基地局アンテナ１４０によって受信された無線信号は基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０で基地局変復調部１２１〜１２４が復調可能な信号へＲＦ／ＩＦ変換され、基地局変復調部１２１〜１２４のいずれかに出力される。それぞれの基地局変復調部１２１〜１２４で受信した信号は復調され、それぞれに対応する基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４に受信データとして出力される。基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４はそれぞれのチャンネルにおける通信のためのデータ送受信の制御、通信データの生成、処理等を行う。この基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４によって生成された送信データは受信データと逆の経路を辿って基地局変復調部１２１〜１２４で変調され、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０でｆ１〜ｆ４のうちの所望の周波数にＲＦ／ＩＦ変換され、基地局アンテナ１４０で無線信号として送信される。
【００２５】
また、基地局ＲＦ／ＩＦ部１３０は基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４からの制御信号を受信することにより、ＲＦ／ＩＦ変換の周波数を切り替えることができる。これにより複数のチャンネルを使用して通信する機能が実現される。
【００２６】
このように、基地局１が複数の周波数帯域に対応するように複数の基地局変復調部１２１〜１２４を持つことで、基地局１は複数の周波数帯域を使用して通信を行うことができる。
【００２７】
また、基地局無線アクセス制御部１１１〜１１４は基地局ネットワークインターフェース１０１を介してネットワーク、例えば広域ネットワークに接続され、そのネットワーク上の機器と通信を行うものである。
【００２８】
このような構成の通信装置１００はｆ１〜ｆ４の各チャンネルのそれぞれにおいて定期的にビーコン信号と呼ばれる信号を送出している。図３に各チャンネルにおいて送信されているビーコン信号の送信タイミングを模式的に示す。図３中の矢印線は時間の向きを示している。基地局１は、各チャンネルｆ１〜ｆ４においてビーコン信号５をそれぞれのタイミングで一定時間間隔で送出する。このビーコン信号５は先頭にある既知の信号からなるプリアンブル信号と、それに続く基地局１の識別信号やチャンネルの識別信号等の情報を持ったデータパケットとを有している。
【００２９】
また、ｆ１〜ｆ４の各チャンネルはＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の複数のサブキャリア周波数に分かれている。本実施形態においては１つのチャンネルは８つのサブキャリア周波数を使用している。しかし、これは必ずしも８つである必要はなく、任意の数であってよい。また１チャンネルはＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sence Multiple Access with Collision Avoidance)方式によって時間的に分割されており、これによって１つのチャンネルを複数の無線通信端末３が共有して使用することができるようになっている。
【００３０】
図４は基地局１の通信端末１００と通信を行う無線通信端末３の構成を示すブロック図である。無線通信端末３は端末ネットワークインターフェース３０１、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、端末変復調部３２１、３２２、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０によって構成されている。
【００３１】
端末アンテナ３４０によって受信された無線信号は端末ＲＦ／ＩＦ部３３０で端末変復調部３２１、３２２が復調可能な信号へＲＦ／ＩＦ変換され、端末変復調部３２１、３２２のいずれかに出力される。それぞれの端末変復調部３２１、３２２で受信した信号は復調され、それぞれに対応する端末無線アクセス制御部３１１、３１２に受信データとして出力される。端末無線アクセス制御部３１１、３１２はそれぞれのチャンネルにおける通信のためのデータ送受信の制御、通信データの生成、処理等を行う。この端末無線アクセス制御部３１１、３１２によって生成された送信データは受信データと逆の経路を辿って端末変復調部３２１、３２２で変調され、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０でｆ１〜ｆ４のうちの所望の周波数にＲＦ／ＩＦ変換され、端末アンテナ３４０で無線信号として送信される。
【００３２】
また、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２からの制御信号を受信することにより、ＲＦ／ＩＦ変換の周波数を短時間で切り替えることができる。これにより同一時間帯に２つのチャンネルを使用する機能が実現される。
【００３３】
このように、無線通信端末３は複数のｆ１〜ｆ４の周波数帯域のうち２つを同時に使用して通信を行うことができる。
【００３４】
なお、端末変復調部３２１、３２２は、復調した各サブキャリア周波数の信号のプリアンブル信号を、あらかじめ正しいプリアンブル信号であると記憶している既知信号で除算して伝搬路推定値を算出し、それを端末無線アクセス制御部３１１、３１２に出力する機能も有している。
【００３５】
また端末無線アクセス制御部３１１、３１２は端末ネットワークインターフェース３０１を介してネットワーク上の機器と通信を行っている。具体的な例を挙げれば車内ＬＡＮ上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と通信を行っている。
【００３６】
このような構成の無線通信端末３が基地局１と通信を行うときは、ｆ１〜ｆ４の複数のチャンネルから使用するチャンネルを最大２つ選択することになる。図５に、通信要求が発生して通信を開始するまでの端末無線アクセス制御部３１１が行う処理のフローチャートを示す。以下このフローチャートに従ってチャンネルの選択の詳細について説明する。なお、この処理は端末無線アクセス制御部３１２も独立して同様に行っている。
【００３７】
まず、ステップ５００で端末無線アクセス制御部３１１が通信要求があると判定すると処理はステップ５０５に移る。この通信要求は、例えば端末ネットワークインターフェース３０１を介したネットワーク上の機器からのリクエストなどにより発生するものである。ステップ５０５では、端末無線アクセス制御部３１１は１つ目のチャンネルの空き状況を確認する。この空き状況はこのチャンネルにおいて分割されている時間区間のうち一定区間について端末変復調部３２１、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０を使用して信号レベルを検知し、それによってこの一定区間中で使用されている区間の割合、すなわち空き状況を検知する。なおこの空き状況は、このチャンネルにおいて分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値である。
【００３８】
次に処理はステップ５１０に移り、ステップ５０５で検知した推定値が規定値以上であるか否かを判定する。既定値以下であれば、この周波数帯での通信は行わないとして選択の判断を行う対象を次のチャンネルに移し（ステップ５１２）、このチャンネルの空き状況を確認する（ステップ５０５）。既定値以上であれば、そのチャンネルにおいて十分空きがあるとして、ステップ５１５でこのチャンネルにおいて定期的に送信されているビーコン信号５を利用した伝搬路推定を行う。この伝搬路推定の詳細については後述する。
【００３９】
次にステップ５２０においてこの伝搬路推定の結果として当該チャンネルが良好であるか否かを判定する。良好でないと判定すれば、この周波数帯での通信は行わないとして次の周波数帯域において空き状況の確認を行う（ステップ５１２、５０５）。良好であると判定すれば、ステップ５３０で当該のチャンネルで通信を開始する。
【００４０】
このような処理によって、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行う。
【００４１】
図６に、上記したステップ５１５におけるビーコン信号５による伝搬路推定の詳細な処理のフローチャートを示す。図５のステップ５１５の端末無線アクセス制御部３１１の処理において、まず端末無線アクセス制御部３１１は、ステップ６００で当該チャンネルにおいて送出されているビーコン信号５のＳＮ比をこの伝搬路における信号のＳＮ比であると推定し、これが既定のＳＮ比以上であるか否かを判定する。
【００４２】
この判定は、受信するビーコン信号５のスペクトルにおいて、当該チャンネルのサブキャリアの周波数における信号のスペクトル強度の平均Ｓａｖｅと、その他の使用されていない周波数における信号のスペクトル強度の平均Ｎａｖｅとの比Ｓａｖｅ／Ｎａｖｅを求め、これをビーコン信号のＳＮ比とすることによって判定を行う。
【００４３】
図７はＳａｖｅおよびＮａｖｅとビーコン信号５のスペクトルとの関係を表すグラフである。横軸は周波数、縦軸は信号強度である。周波数の中央付近に垂直に立っている８本の長い線分の高さがビーコン信号５の各サブキャリア周波数における強度を表している。これを平均化したものがＳａｖｅである。またサブキャリア周波数の左右の部分に垂直に立っている短い線分の高さが使用されていない周波数における信号強度を表している。これを平均化したものがＮａｖｅである。
【００４４】
このようにして求めたＳａｖｅ／Ｎａｖｅが既定値以上でないと判定された場合、すなわち伝搬路のＳＮ比が規定値よりも悪いと判定された場合、伝搬路の状況は不良であるということを検出する。
【００４５】
Ｓａｖｅ／Ｎａｖｅが既定値以上であると判定された場合、すなわち伝搬路のＳＮ比が規定値よりも良いと判定された場合、処理はステップ６０５に移り、端末無線アクセス制御部３１１によって検出された当該チャンネルにおける各サブキャリア周波数の伝搬路推定値を取得する。この伝搬路推定値が所望の値Ｐｒｏｔｈより大きく離れているサブキャリア周波数は伝搬状況が不良なサブキャリア周波数である。
【００４６】
そして処理はステップ６１０に移り、取得した各サブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、規定の値Ｐｒｏｔｈからのずれが値ｄ以下であるものが規定の割合ｘ、例えば８サブキャリア中６サブキャリア以上あるか否かを判定する。
【００４７】
図８は各サブキャリア周波数における伝搬路伝達関数の値すなわち伝搬路推定値と、規定の値Ｐｒｏｔｈとの関係を表すグラフである。横軸は周波数、縦軸は伝搬路推定値である。図中垂直に立っている８本の実線または点線の高さが各サブキャリア周波数における伝搬路推定値である。このうち実線で示されているものは所望値であるＰｒｏｔｈからｄ以内のずれの値を有しており、点線で示されているものはＰｒｏｔｈからのずれがｄより大きい値を有している。この図では８サブキャリア中５サブキャリアがＰｒｏｔｈからｄ以内となっている。このＰｒｏｔｈとｄの関係としては、例えばｄ／Ｐｒｏｔｈ＝０．１程度が考えられる。
【００４８】
図９はこのように伝搬路推定値のＰｒｏｔｈからのずれがｄ以内であるものが８サブキャリア中５サブキャリアである場合において、これが一例としての規定の割合である６／８未満であるステップ６１０の判定が否定となる場合の過程を示した図である。
【００４９】
なお、ここでは伝搬路推定値の大きさのみで既定値とのずれの大小を判定しているが、これは伝搬路推定値の位相成分も考慮して既定値とのずれの大小を判定することにしてもよい。
【００５０】
このステップ６１０の判定が否定の場合、処理はステップ６２０に移り、端末無線アクセス制御部３１１は伝搬路の状況は不良であることを検出する。また肯定の場合、処理はステップ６１５に移り、端末無線アクセス制御部３１１は伝搬路の状況は良好であることを検出する。
【００５１】
このように図５に記載したステップ５１５の処理の詳細であるステップ６００〜６２０の処理によって検出された伝搬路の良、不良に基づき、ステップ５２０の判定処理が行われることになる。
【００５２】
なお、図６のフローチャートにおいては、ステップ６１０のような伝搬路推定値がＰｒｏｔｈ±ｄの範囲内であるものの割合が既定値ｘ以上であるか否かの判定処理の代わりに、Ｐｒｏｔｈから別の既定値ｙ（＞ｘ）以上離れている伝搬路推定値を持つサブキャリア周波数の数がゼロか否かの判定処理を用いてもよい。
【００５３】
あるいはこの判定処理をステップ６１０の前段に配し、判定が肯定ならステップ６１０に進み、否定ならステップ６２０に進むようにしてもよい。
【００５４】
また、図５のステップ５０５における空き状況確認の処理は、一定区間の確認を１度行うだけでなく、複数回行ってその平均に基づいて空き状況を決定してもよい。また図６のステップ６０５における伝搬路推定値の取得も一度だけでなく複数回行い、その平均値に基づいて伝搬路推定値を決定してもよい。またＳＮ比の測定も複数回行った平均に基づいてＳＮ比を推定することにしてもよい。
【００５５】
以上の様に、図５および図６に示すような処理を行うことにより、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行うことにより、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態として、第１実施形態の無線通信システムにおいて、無線通信端末３の構成を変更したものについて説明する。本実施形態においては、基地局１の構成および作動、また通信のチャンネル、サブキャリア周波数、ビーコン信号５の構成については第１実施形態と同等であるので、それらの説明は省略する。
【００５７】
図１０は本実施形態における無線通信端末３の構成をブロック図で示したものである。この無線通信端末３が第１実施形態で示したものと構成において異なっている点は、第１実施形態の無線通信端末３に端末無線アクセス制御部３１３、端末変復調部３２３、Ｃｈ制御部３６０、伝搬路状況判定部３７０が追加されており、無線通信端末３が３つのチャンネルで同時間帯に通信を行うことができることである。
【００５８】
また本実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３はＣｈ制御部３６０によって制御されて受信データの処理、送信データの作成等の通信制御処理を行うようになっており、第１実施形態で示した端末無線アクセス制御部３１１、３１２のように空き状況を検知したり使用するチャンネルの選択の処理を行うようにはなっていない。
【００５９】
なお、端末ネットワークインターフェース３０１、端末変復調部３２１、３２２、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０、端末アンテナ３４０の作動は第１実施形態と同様である。また端末変復調部３２３も端末変復調部３２１、３２２と同様の作動を行う。
【００６０】
伝搬路状況判定部３７０は、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０によってＲＦ／ＩＦ変換されたビーコン信号５のプリアンブル信号をサブキャリア周波数毎に復調し、それをあらかじめ正しいプリアンブル信号であると記憶している既知信号で除算して伝搬路推定値を算出し、それをＣｈ制御部３６０に出力するものである。
【００６１】
Ｃｈ制御部３６０は、伝搬路状況判定部３７０から受信信号や各サブキャリア周波数の伝搬路推定値等を受信し、それに基づき無線通信端末３が使用するチャンネルの選択の処理を行い。それに基づいて端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３を制御して通信制御処理を行わせるものである。
【００６２】
図１１に、このような構成の無線通信端末３がｆ１〜ｆ４の複数のチャンネルから使用するチャンネルを選択して基地局１と通信するときにＣｈ制御部３６０が行う処理のフローチャートを示す。
【００６３】
このフローチャートのステップ５００〜５３０までの処理は、図５に示した第１実施形態における端末無線アクセス制御部３１１、３１２の処理のステップ５００〜５３０までの処理とほぼ同等である。ただし、第１実施形態における端末無線アクセス制御部３１１、３１２はそれぞれ自らが制御する１チャンネルの通信のみにおける周波数帯域の選択を行っているだけであるのに対し、Ｃｈ制御部３６０は無線通信端末３が行う全ての通信におけるチャンネルの選択を行っている点が異っている。Ｃｈ制御部３６０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３のそれぞれの使用するチャンネルを順次選択してゆく。
【００６４】
すなわち、ステップ５０５〜５３０までの処理によって端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３のうちの１つが使用するチャンネルを選択し、それが終了するとステップ５３５において他にチャンネル選択をするべき端末無線アクセス制御部があるか否かを判定する。そして、その判定が肯定であればその端末無線アクセス制御部においてチャンネルを選択するためにステップ５４５で次の周波数すなわちチャンネルに移行してステップ５０５〜５３０の処理を行う。もしステップ５３５の判定が否定ならば、Ｃｈ制御部３６０はステップ５４０において通信の終了を待ち、終了したらステップ５００に処理を戻す。
【００６５】
なお、図１１におけるステップ５１５の処理の詳細は、第１実施形態において説明した図６のステップ６００〜６２０の処理と同等である。
【００６６】
このようにすることで、Ｃｈ制御部３６０は端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３が使用するチャンネルを選択し、端末無線アクセス制御部３１１、３１２、３１３はそれに従って通信制御処理を行う。
【００６７】
以上の様に、図１１に示すような処理を行うことにより、空きが既定値以上で伝搬路の状況が良好なチャンネルを順次探し、見つかったものを選択してそのチャンネルで通信を行うことにより、複数周波数帯域から条件に合った周波数帯域を選択して通信することが可能となる。
【００６８】
なお、第１および第２実施形態においては、サブキャリア周波数における伝搬路推定値の規定の値Ｐｒｏｔｈが所望値に相当するものである。また値ｄが第１の閾値に相当する。また規定の値Ｐｒｏｔｈからのずれが値ｄ以下であるものの割合の既定値ｘが第２の閾値に相当する。また各チャンネルにおいて基地局１が送信するプリアンブル信号は既知信号に相当する。
【００６９】
（他の実施形態）
なお、第１および第２実施形態において、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は使用する周波数帯域を切り替えて通信可能であり、かつ異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能な通信周波数切替手段の一例を示すものであるが、これは使用する周波数帯域を切り替えて通信可能であるという要件を満たすものであればよい。すなわち、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は同一時間帯に１つの周波数帯域のみを使用するものであってもよい。また、端末ＲＦ／ＩＦ部３３０は短時間に使用する周波数を切り替えることで異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能となっているが、通信周波数切替手段は例えば使用するチャンネルが異なる複数のＲＦ／ＩＦ部によって構成されていてもよい。
【００７０】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２のステップ５０５の一定区間空き状況を検知する処理が空き状況検知手段の一例を示すものである。また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０のステップ５０５の処理が空き状況検知手段の一例を示すものである。これらのステップ５０５の処理の詳細としては、各チャンネルにおいてＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって分割された部分のうちで使用されていない部分の割合の推定値を確認することで空き状況を検知するとしている。しかし、各チャンネルは必ずしもこのようにＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって分割されている必要はなく、例えばＴＤＭＡによって分割されていてもよい。また、必ずしも各チャンネルは分割されている必要もなく、単にチャンネルが使用されているかいないかの二者択一によって空き状況を検知するとしてもよい。
【００７１】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２が図６のステップ６００においてビーコン信号５のＳＮ比を求める処理と、通信のための信号の変復調を行い、かつ伝搬路推定値を検出する端末変復調部３２１、３２２とが伝搬路状況検知手段の一例を示すものであるが、伝搬路状況検知手段は複数チャンネル中のチャンネルの伝搬路の状況を検知すればよいのであって、必ずしも後者のように変復調を行う必要はない。また、前者のみ、あるいは後者のみが伝搬路状況検知手段となるような実施形態があってもよい。
【００７２】
また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０が図６のステップ６００においてビーコン信号５のＳＮ比を求める処理と、伝搬路推定値を検出する伝搬路状況判定部３７０が伝搬路状況検知手段の一例を示すものである。だがこれらは、前者のみ、あるいは後者のみが伝搬路状況検知手段となるような実施形態があってもよい。
【００７３】
また、第１実施形態においては、端末無線アクセス制御部３１１、３１２のステップ５１０〜５３０の処理のように、チャンネルの空きが既定値以上であるか否かと、伝搬路状況が良好であるか否かとに基づいて、そのチャンネルを選択して使用するか否かを判定する処理が適合周波数選択手段の一例を示すものである。しかし、適合周波数選択手段は空き状況と伝搬路の状況に基づいて使用するチャンネルを選択すればよいのであって、このようにソフトウェア的に実現されている必要はなく、ハードウェア的に実現されていてもよい。
【００７４】
また、第２実施形態においては、Ｃｈ制御部３６０がステップ５１０〜５３０において端末無線アクセス制御部３１１〜３１３の通信するチャンネルを選択する処理が適合周波数選択手段の一例を示すものである。このように、１つの適合周波数選択が複数のチャンネルの選択をまとめて行うようにしてもよい。
【００７５】
また本発明の第１および第２実施形態では、基地局１の使用するチャンネル数は４つであるが、これは任意のチャンネル数であってもよい。また、通信端末３の使用可能なチャンネル数は第１実施形態においては２つ、第２実施形態においては３つであるが、これも任意のチャンネル数であってよい。
【００７６】
また第１および第２実施形態では、ビーコン信号５中の既知信号を用いて伝搬路の状況を検知するが、これは必ずしもビーコン信号５である必要はない。例えば、他の無線通信端末３と基地局１との通信データ中に含まれる信号のプリアンブル信号を既知信号とし、これを用いて伝搬路の状況を検知してもよい。
【００７７】
また第１および第２実施形態では、伝搬路の状況をＳＮ比と伝搬路推定値に基づいて検知しているが、この検知はＳＮ比だけに基づいて検知してもよいし、また伝搬路推定値だけに基づいて検知してもよい。
【００７８】
また第１および第２実施形態では、サブキャリア周波数の伝搬路推定値を全て使用して伝搬路の状況を検知するが、必ずしも全てを使用する必要はなく、それらの一部を使用してその範囲内で良好なものの割合を検出してもよい。
【００７９】
また第１および第２実施形態では、１つのチャンネルがＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれているが、必ずしもこのように分かれている必要はなく、１つのチャンネルに単一の周波数のみが割り当てられていてもよい。
【００８０】
また、通信端末３の通信は各チャンネルで独立したデータの通信を行っても、同じものに属するデータの通信を並行して行ってもよい。
【００８１】
また第１および第２実施形態の通信端末３は車両に搭載されているが、必ずしも車両に搭載される必要はなく、人によって携行されていてもよいし、固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無線通信システムの概略を示す図である。
【図２】基地局１の通信装置１００の構成を示した図である。
【図３】基地局１におけるビーコン信号５の送出タイミングを示した図である。
【図４】無線通信端末３の構成を示した図である。
【図５】端末無線アクセス制御部３１１、３１２のチャンネル選択の処理を示したフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに記載のステップ５１５をより詳細に示したフローチャートである。
【図７】ＳａｖｅおよびＮａｖｅとビーコン信号５のスペクトルとの関係を表すグラフである。
【図８】各サブキャリア周波数における伝搬路推定値と規定の値Ｐｒｏｔｈとの関係を表すグラフである。
【図９】ステップ６１０において伝搬路推定値が規定の値Ｐｒｏｔｈ以上のサブキャリア周波数の割合が規定の割合ｘより小さいと判定される過程を示す図である。
【図１０】第２実施形態における無線通信端末３の構成を示した図である。
【図１１】Ｃｈ制御部３６０のチャンネル選択の処理を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…基地局、２…車両、３…無線通信端末、５…ビーコン信号、
１００…通信装置、１０１…基地局ネットワークインターフェース、
１１１〜１１４…基地局無線アクセス制御部、
１２１〜１２４…基地局変復調部、１３０…基地局ＲＦ／ＩＦ部、
１４０…基地局アンテナ、３０１…端末ネットワークインターフェース、
３１１〜３１３…端末無線アクセス制御部、３２１〜３２３…端末変復調部、
３３０…端末ＲＦ／ＩＦ部、３４０…端末アンテナ、３６０…Ｃｈ制御部、
３７０…伝搬路状況判定部。
Claims (11)
- 使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、
複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、
前記複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、
前記複数周波数帯域中で、前記空き状況と前記伝搬路の状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段と、を備えた無線通信端末であって、
前記複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、
前記伝搬路状況検知手段は、前記複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から前記周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴とする無線通信端末。 - 前記通信周波数切替手段は、異なる周波数帯域を同一時間帯に使用することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
- 前記伝搬路状況検知手段は、前記複数周波数帯域中の周波数帯域において送出されている信号から前記周波数帯域の伝搬路のＳＮ比を導き、このＳＮ比に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信端末。
- 前記伝搬路状況検知手段は、前記複数周波数帯域中の周波数帯域において間欠的に送出されているビーコン信号から前記伝搬路の状況を検知することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の無線通信端末。
- 前記適合周波数選択手段は、前記複数のサブキャリア周波数の中から選んだ所定の個数のサブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、所望値からのずれが第１の閾値以下であるものの前記所定の個数に対する割合が第２の閾値以上であるか否かと、前記空き状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の無線通信端末。
- 前記複数周波数帯域中の各周波数帯域は分割されることにより複数の通信によって共有されて使用されるものであり、
前記空き状況は前記各周波数帯域において前記分割された部分のうちで使用されていない前記部分の割合の推定値であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の無線通信端末。 - 前記分割は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって行われることを特徴とする請求項６に記載の無線通信端末。
- 使用する周波数帯域を切り替えて行う無線通信において、
複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知し、
前記複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知し、
前記複数周波数帯域中で、前記空き状況と前記伝搬路の状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択する無線通信方法であって、
前記複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、
前記複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から前記周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴とする無線通信方法。 - 前記複数のサブキャリア周波数の中から選んだ所定の個数のサブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、所望値からのずれが第１の閾値以下であるものの前記所定の個数に対する割合が第２の閾値以上であるか否かと、前記空き状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択することを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
- 使用する周波数帯域を切り替えて通信可能な通信周波数切替手段と、
複数周波数帯域中の周波数帯域の空き状況を検知する空き状況検知手段と、
前記複数周波数帯域中の周波数帯域の伝搬路の状況を検知する伝搬路状況検知手段と、
前記複数周波数帯域中で、前記空き状況と前記伝搬路の状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択する適合周波数選択手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記複数周波数帯域中の各周波数帯域は、ＯＦＤＭによって複数のサブキャリア周波数に分かれており、
前記伝搬路状況検知手段は、前記複数周波数帯域中の周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれにおいて送出されている既知信号から前記周波数帯域の複数のサブキャリア周波数のそれぞれの伝搬路推定値を導き、この伝搬路推定値に基づいて前記伝搬路の状況を検知することを特徴とするプログラム。 - 前記適合周波数選択手段は、前記複数のサブキャリア周波数の中から選んだ所定の個数のサブキャリア周波数の伝搬路推定値のうち、所望値からのずれが第１の閾値以下であるものの前記所定の個数に対する割合が第２の閾値以上であるか否かと、前記空き状況とに基づいて前記使用する周波数帯域を選択することを特徴とする請求項１０に記載のプログラム。
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