JP6134245B2 - Frequency selection device and frequency selection method - Google Patents
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Description
本発明は、周波数選択装置、及び周波数選択方法に関する。 The present invention relates to a frequency selection device and a frequency selection method.
キャリアセンスを行う無線通信システムを構成する通信装置は、連続する周波数帯についてキャリアセンスを行い、使用可能と判断した場合のみデータを送信する。 A communication device that constitutes a wireless communication system that performs carrier sense performs carrier sense for continuous frequency bands and transmits data only when it is determined that it can be used.
一方、各地球局がトラフィックに応じて必要な帯域を基地局に要求する衛星通信システムにおいて、地球局の送信信号を複数のサブスペクトラムに分割し、衛星中継器の周波数軸上に散在した空き帯域に分散配置することで、システム全体として周波数利用効率を向上させる技術がある（例えば、非特許文献１参照。）。 On the other hand, in a satellite communication system in which each earth station requests the base station a required band according to traffic, the free band that is divided on the frequency axis of the satellite repeater is divided into a plurality of sub-spectrums of the earth station transmission signal There is a technique for improving the frequency utilization efficiency of the entire system by dispersively arranging them (see Non-Patent Document 1, for example).
キャリアセンスを行う無線通信システムでは、使用する周波数帯が他の無線通信システムなどにより使用されていることを検出した場合、信号の衝突を避けるため信号の送信を行わない。例えば、周波数分散機能を具備しない従来の通信システムでは、連続した周波数帯が空き状態にならないとデータの送信を行うことができないため、連続した周波数帯の一部でも使用中である場合、十分な周波数帯が確保できずに性能が劣化することがある。一方、非特許文献１のように、通信装置が周波数分散機能を具備している場合であっても、周波数変換方法によっては、周波数分散したときにオーバーヘッドが生じ、使用する周波数帯域幅の和が、周波数分散前の周波数帯域幅よりも大きくなることがある。このような方法で周波数分散を行う場合、分割数が多くなるとオーバーヘッドが多くなり、周波数利用効率が低下する。 In a wireless communication system that performs carrier sense, when it is detected that a frequency band to be used is being used by another wireless communication system or the like, signal transmission is not performed in order to avoid signal collision. For example, in a conventional communication system that does not have a frequency dispersion function, data cannot be transmitted unless a continuous frequency band becomes empty. The frequency band may not be secured and the performance may deteriorate. On the other hand, even if the communication apparatus has a frequency dispersion function as in Non-Patent Document 1, depending on the frequency conversion method, an overhead occurs when the frequency dispersion is performed, and the sum of the frequency bandwidths to be used is reduced. The frequency bandwidth before frequency dispersion may be larger. In the case of performing frequency dispersion by such a method, as the number of divisions increases, the overhead increases and the frequency utilization efficiency decreases.
上記事情に鑑み、本発明は、周波数利用効率良く通信が行えるように、使用する周波数帯を決定することができる周波数選択装置、及び周波数選択方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a frequency selection device and a frequency selection method capable of determining a frequency band to be used so that communication can be performed with high frequency utilization efficiency.
本発明の一態様は、空きの周波数帯を検出する検出部と、前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、を備えることを特徴とする周波数選択装置である。 One aspect of the present invention is a detection unit that detects an empty frequency band, a bandwidth calculation unit that calculates a bandwidth of a continuous empty frequency band in which an empty frequency band detected by the detection unit is continuous, The lower the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band with the higher priority. And a frequency selection unit.
本発明の一態様は、空きの周波数帯を検出する検出部と、前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、を備えることを特徴とする周波数選択装置である。 One aspect of the present invention is a detection unit that detects an empty frequency band, a bandwidth calculation unit that calculates a bandwidth of a continuous empty frequency band in which an empty frequency band detected by the detection unit is continuous, The higher the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band having the higher priority. And a frequency selection unit.
本発明の一態様は、上述する周波数選択装置であって、前記使用周波数選択部は、前記連続空き周波数帯の組み合わせのうち、使用する周波数帯を選択した後の空きの周波数帯が最も多く連続し、かつ、連続空き周波数帯の数が最も少ない組み合わせから、使用する周波数帯を選択する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the frequency selection device described above, wherein the use frequency selection unit has the largest number of free frequency bands after selecting the frequency band to be used among the combinations of the continuous free frequency bands. In addition, a frequency band to be used is selected from a combination having the smallest number of continuous free frequency bands.
本発明の一態様は、空きの周波数帯を検出する検出部と、前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、を備えることを特徴とする周波数選択装置である。 One aspect of the present invention is a detection unit that detects a free frequency band, a bandwidth calculation unit that calculates a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected by the detection unit is continuous, and a continuous If there is a communication device that requires a frequency band, the priority of the continuous free frequency band is increased as the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit is smaller, and communication that requires a continuous frequency band is required. When there is no device, the higher the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, in order from the frequency band included in the continuous free frequency band having a higher priority, A frequency selection device comprising: a frequency selection unit that selects a frequency band used for communication.
本発明の一態様は、上述する周波数選択装置であって、前記検出部は、使用中の周波数帯を検出し、使用中の周波数帯が連続している帯域幅に、閾値以上の帯域幅がある場合、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在すると判断する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the frequency selection device described above, wherein the detection unit detects a frequency band in use, and a bandwidth equal to or greater than a threshold is present in a bandwidth in which the frequency bands in use are continuous. In some cases, it is determined that there is a communication device that requires a continuous frequency band.
本発明の一態様は、上述する周波数選択装置であって、前記使用周波数選択部は、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the above-described frequency selection device, in which the used frequency selection unit gives priority to the frequency band having a lower frequency among the empty frequency bands included in the same continuous empty frequency band. Switching between giving priority to the frequency band of higher frequency.
本発明の一態様は、上述する周波数選択装置であって、前記帯域幅算出部は、通信先の通信装置から通知された空きの周波数帯と前記検出部が検出した空きの周波数帯とを照合して得られた空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する、ことを特徴とする。 One aspect of the present invention is the frequency selection device described above, wherein the bandwidth calculation unit collates a free frequency band notified from a communication device of a communication destination with a free frequency band detected by the detection unit. The bandwidth of the continuous free frequency band in which the free frequency bands obtained in this way are continuous is calculated.
本発明の一態様は、周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、空きの周波数帯を検出する検出過程と、前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、を有することを特徴とする周波数選択方法である。 One aspect of the present invention is a frequency selection method executed by a frequency selection device, which includes a detection process for detecting an empty frequency band, and a continuous empty frequency band in which the empty frequency bands detected in the detection process are continuous. The bandwidth calculation process for calculating the bandwidth of the frequency, and the lower the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band, the higher the priority, the frequency included in the continuous free frequency band A frequency selection process for selecting a frequency band to be used for communication in order from the band.
本発明の一態様は、周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、空きの周波数帯を検出する検出過程と、前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、を有することを特徴とする周波数選択方法である。 One aspect of the present invention is a frequency selection method executed by a frequency selection device, which includes a detection process for detecting an empty frequency band, and a continuous empty frequency band in which the empty frequency bands detected in the detection process are continuous. The bandwidth calculation process for calculating the bandwidth of the frequency, and the higher the priority calculated in the continuous free frequency band, the higher the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority, the frequencies included in the continuous free frequency band A frequency selection process for selecting a frequency band to be used for communication in order from the band.
本発明の一態様は、周波数選択装置が実行する周波数選択方法であって、空きの周波数帯を検出する検出過程と、前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、を有することを特徴とする周波数選択方法である。 One aspect of the present invention is a frequency selection method executed by a frequency selection device, which includes a detection process for detecting an empty frequency band, and a continuous empty frequency band in which the empty frequency bands detected in the detection process are continuous. If there is a bandwidth calculation process for calculating the bandwidth of the communication device and a communication device that requires a continuous frequency band, the priority of the continuous free frequency band becomes smaller as the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process is smaller If there is no communication device that requires a continuous frequency band, the higher the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band and the higher the priority. A frequency selection process for selecting a frequency band to be used for communication in order from a frequency band included in the continuous idle frequency band. .
本発明により、周波数利用効率良く通信が行えるように、使用する周波数帯を決定することが可能となる。 According to the present invention, a frequency band to be used can be determined so that communication can be performed with high frequency utilization efficiency.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明は、例えば、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）など、キャリアセンスにより送信機会を検出する無線通信システムに適用される。本発明が適用される無線通信システムでは、キャリアセンスを行って決定した使用周波数帯を、送信側の通信装置から受信側の通信装置へ通知するか、送信側の通信装置と受信側の通信装置との間でネゴシエーションする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is applied to a wireless communication system that detects a transmission opportunity by carrier sense, such as a wireless LAN (Local Area Network). In a wireless communication system to which the present invention is applied, the use frequency band determined by performing carrier sense is notified from the communication device on the transmission side to the communication device on the reception side, or the communication device on the transmission side and the communication device on the reception side Negotiate with
本発明の実施形態による周波数選択装置を備える通信装置は、既存の通信装置が備えるアンテナと制御チップとの間に、帯域分散送受信制御アダプタである周波数変換装置を挿入した構成である。この通信装置において、本発明の実施形態による周波数選択装置は、周波数変換装置の内部または外部に備えられる。この通信装置が信号の送信を行うときには、制御チップにおいて符号化・変調を行った送信信号を、周波数変換装置が周波数分割・分散した後、信号の増幅等を行ってアンテナから送信する。また、受信を行うときには、アンテナが受信した周波数分散された信号を周波数変換装置が成型し、復調・復号を行う上位機能部に出力する。 A communication device including a frequency selection device according to an embodiment of the present invention has a configuration in which a frequency conversion device, which is a band dispersion transmission / reception control adapter, is inserted between an antenna and a control chip included in an existing communication device. In this communication device, the frequency selection device according to the embodiment of the present invention is provided inside or outside the frequency conversion device. When this communication apparatus transmits a signal, the transmission signal that has been encoded and modulated by the control chip is frequency-divided and distributed by the frequency conversion apparatus, and then the signal is amplified and transmitted from the antenna. Further, when receiving, the frequency converter forms the frequency-dispersed signal received by the antenna and outputs it to the higher-level function unit that performs demodulation and decoding.
［第１の実施形態］
キャリアセンスを行う無線通信システムでは、使用する周波数帯が他の無線通信システムなどにより使用されていると、信号の衝突を避けるため信号の送信を行わない。そのため、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムは、連続した周波数帯が空き状態とならないとデータの送信を行えない。例えば、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムが、１チャネルを複数の拡張チャネルに分割した単位で周波数分散を行う無線通信システムと共存したときに、１チャネルの帯域幅の中で１つでも拡張チャネルが使用されていた場合、そのチャネルを利用することができない。このように、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムが、周波数分散を行う無線通信システムと共存した場合、十分な周波数帯が確保できず性能が劣化することがある。そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、極力、連続した周波数帯を残すように、分散後の使用周波数帯を選択する。これにより、共存する従来の無線通信システムのスループットなどの性能を改善する。
[First Embodiment]
In a radio communication system that performs carrier sense, when a frequency band to be used is used by another radio communication system or the like, signal transmission is not performed in order to avoid signal collision. For this reason, a conventional wireless communication system that does not have a frequency distribution function cannot transmit data unless a continuous frequency band is idle. For example, when a conventional wireless communication system that does not have a frequency dispersion function coexists with a wireless communication system that performs frequency dispersion in a unit in which one channel is divided into a plurality of extension channels, one of the bandwidths of one channel However, if an extended channel is used, that channel cannot be used. As described above, when a conventional wireless communication system that does not have a frequency dispersion function coexists with a wireless communication system that performs frequency dispersion, a sufficient frequency band cannot be secured and performance may deteriorate. Therefore, the frequency selection device according to the present embodiment is provided in a communication device of a wireless communication system having a frequency dispersion function, and selects a used frequency band after dispersion so as to leave a continuous frequency band as much as possible. This improves the performance such as the throughput of the coexisting conventional wireless communication system.
本実施形態の周波数選択装置は、自装置を備える通信装置が送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、使用されていない周波数帯を（リアルタイムに）検出する。周波数選択装置は、その検出した周波数帯を、送信または受信に使用する周波数帯の候補とし、まとまった連続周波数帯を空けておくように、候補の中から使用する周波数帯を選択する。 The frequency selection device according to the present embodiment performs carrier sense for all frequency bands that can be transmitted and received by a communication device including the device itself, and detects unused frequency bands (in real time). The frequency selection device uses the detected frequency band as a frequency band candidate to be used for transmission or reception, and selects a frequency band to be used from the candidates so as to leave a group of continuous frequency bands.
図１は、本発明の第１の実施形態による周波数選択装置２を用いた通信装置１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、通信装置１は、外部通信インタフェース部１１、通信制御部１２、周波数変換部１３、及び信号送受信部１４を備えて構成される。同図において、周波数選択装置２は、周波数変換部１３の内部に備えられているが、外部に備えられてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a communication device 1 using a
外部通信インタフェース部１１は、外部の装置から送信データを入力し、入力した送信データを通信装置が用いる通信方式に応じたフォーマットに変換し、当該フォーマットに変換した送信データを通信制御部１２に入力する。また、外部通信インタフェース部１１は、通信制御部１２から入力されるデータから前述のフォーマットに従って受信データに変換し、当該受信データを外部の装置に出力する。
The external
通信制御部１２は、他の通信装置１や通信機器との通信における制御データを生成し、外部通信インタフェース部１１から入力される送信データに付加する。通信制御部１２は、送信データと制御データとを含むデータに対して所定の符号化及び変調を施す。通信制御部１２は、符号化及び変調を施して得られた信号を信号送受信部１４に入力する。また、通信制御部１２は、信号送受信部１４から入力される信号に対して復調及び復号化を施して得られたデータから制御データを分離して処理する。通信制御部１２は、制御データを分離した他のデータ（受信データを含むデータ）を外部通信インタフェース部１１に入力する。
The
周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される１つの周波数帯域の信号の帯域幅を分割し、分割した帯域幅を異なる周波数帯域に分散して配置する周波数変換装置である。具体的には、周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される信号を異なる周波数に分散して配置することにより得られる信号を信号送受信部１４に入力する。また、周波数変換部１３は、信号送受信部１４より入力される信号から異なる周波数帯域に分散して配置されている信号（周波数成分）を抽出し、抽出した信号を一つの周波数帯域に合成して得られた信号を通信制御部１２に入力する。
The
図２は、周波数変換部１３における信号処理の一例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は送信パワー（又は受信パワー）を示す。周波数変換部１３は、同図に示すように、通信制御部１２から入力される一つの周波数帯域の変調信号（Ｂ０）を、複数の周波数帯域に分割してそれぞれを異なる周波数に配置した信号（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）に変換して信号送受信部１４に出力する。また、周波数変換部１３は、信号送受信部１４から入力される受信信号において複数の周波数帯域に分散している成分（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を抽出して合成した信号（Ｂ０）を通信制御部１２に出力する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of signal processing in the
周波数変換部１３における信号処理は、例えば、非特許文献１に記載されている技術を用いて行う。つまり、周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）を施し、送信データに対応する周波数スペクトラムをバンドパスフィルタ等により複数に分割する。周波数変換部１３は、分割したスペクトラムを異なる周波数へ周波数シフトさせた後にＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速逆フーリエ変換）を施すことにより時間領域の信号に変換して信号送受信部１４に出力する。また、周波数変換部１３は、信号送受信部１４から入力される信号に対してＦＦＴを施し、受信信号の周波数スペクトラムから所定の周波数帯のスペクトラムを抽出する。周波数変換部１３は、抽出したスペクトラムそれぞれを周波数シフトさせて一つのスペクトラムに合成した後にＩＦＦＴを施すことにより時間領域の信号に変換して通信制御部１２に出力する。なお、非特許文献１に記載されている技術以外であっても、通信制御部１２から出力される信号を所定の帯域に分割し、それぞれの帯域の信号の周波数をシフトさせて分散させる技術であれば用いることができる。
The signal processing in the
信号送受信部１４は、周波数変換部１３から入力される信号に対して所定の周波数帯域の成分のみを通過させる帯域制限を行った後に増幅して伝送媒体に送出する。また、信号送受信部１４は、伝送媒体を伝播した信号を受信し、受信した信号を増幅した後に所定の周波数帯域の成分のみを通過させる帯域制限を行った後に周波数変換部１３に入力する。ここでは、通信装置１が無線通信を行う機器であるため、信号送受信部１４は、周波数変換部１３から入力される信号に帯域制限を行った後に搬送波帯域にアップコンバートし、所定の電力に増幅してアンテナから送出する。また、信号送受信部１４は、アンテナにて受信した信号を低雑音増幅するとともに基底帯域（ベースバンド）あるいは中間周波数にダウンコンバートして得られる信号に対して帯域制限を行った後に周波数変換部１３へ入力する。
The signal transmission /
周波数選択装置２は、通信装置１が他の通信装置との無線通信に使用する周波数帯を選択し、選択した周波数帯の使用を周波数変換部１３に指示する。周波数選択装置２は、検出部２１、帯域幅算出部２２、及び使用周波数選択部２３を備えて構成される。検出部２１は、キャリアセンスを行い、空きの周波数帯を検出する。帯域幅算出部２２は、検出部２１が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する。使用周波数選択部２３は、検出部２１が検出した空きの周波数帯を、使用する周波数帯の候補とし、使用する周波数帯の候補の中から、なるべく連続した広い周波数帯を残すように使用する周波数帯を選択する。具体的には、使用周波数選択部２３は、帯域幅算出部２２が算出した帯域幅が小さいほど連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、無線通信に使用する周波数帯を選択する。
The
図３は、キャリアセンス結果の例を示す。周波数選択装置２は、通信装置１の信号送受信部１４において送受信できる周波数帯についてキャリアセンスを行う。ここでは、１つのチャネルが５つの拡張チャネル（無線通信チャネル）に分割される場合について示している。同図に示すキャリアセンス結果においては、通信装置１が使用可能な周波数帯であるＥＸ１ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルのうち、既存の３チャネルに当たるＥＸ３ｃｈ−ＥＸ７ｃｈの拡張チャネルが使用中の周波数帯である。つまり、ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルが使用されていない空きの周波数帯（以下、「空き周波数帯」とも記載する。）であり、周波数選択装置２は、これらの空き周波数帯を、使用する周波数帯の候補とする。
FIG. 3 shows an example of the carrier sense result. The
本実施形態における無線通信システムは、通信を行う場合、送信側の通信装置１の周波数変換部１３における周波数変換後の周波数帯に対する送信可否を判定するキャリアセンスを行い、送信機会の検出を行う。キャリアセンスの結果、送信可能である場合、周波数選択装置２は、使用する周波数帯の候補の中から、周波数変換部１３が使用する周波数帯を選択する周波数選択処理を行う。送信側の通信装置１の周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される変調信号に対して周波数変換を行って得られた送信信号を信号送受信部１４に出力し、信号送受信部１４に送信信号の送信を行わせ、信号送信処理を終了する。判定結果が送信可能でない場合、周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される変調信号を記憶し、再びキャリアセンスを行う。
When performing communication, the wireless communication system according to the present embodiment performs carrier sense for determining whether transmission is possible for the frequency band after frequency conversion in the
図４は、本実施形態による周波数選択装置２における周波数選択処理を示すフローチャートである。本周波数選択処理は、無線通信に使用する周波数を選択し、決定する側の通信装置１（以下、「周波数選択通信装置」と記載する。）が備える周波数選択装置２において実行される。周波数選択通信装置は、送信側の通信機器または親機・基地局としての通信機器である。あるいは、周波数選択通信装置は、受信側の通信機器または端末局の通信機器であり、送信側の通信機器または親機・基地局としての通信機器から通知された使用する周波数帯候補の中から、使用する周波数帯を選択する。なお、親機・基地局としての通信機器は、受信側、送信側のいずれであってもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing frequency selection processing in the
まず、周波数選択通信装置である通信装置１の周波数選択装置２において、検出部２１は、信号送受信部１４によって送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、空き周波数帯を（リアルタイムに）検出する。例えば、検出部２１は、信号送受信部１４が受信した受信信号の各周波数帯の信号パワー（電波強度）が予め定められた閾値以下であった場合に空きと判定し、閾値を超える場合に使用中と判定する。検出部２１は、キャリアセンスの結果、空き周波数帯の合計の帯域が送信信号の送信に必要な帯域以上であり、送信可能と判断した場合、使用する候補となる周波数帯として、検出した空き周波数帯を帯域幅算出部２２に出力する。
First, in the
なお、送信側の通信機器あるいは親機・基地局としての通信機器である通信装置１が備える周波数選択装置２（あるいは、周波数変換部１３）がキャリアセンスを行い、その結果検出された空き周波数帯と送信信号の送信に必要な帯域とを、通信先の周波数選択通信装置である通信装置１に通知してもよい。この場合、周波数選択通信装置である通信装置１の周波数選択装置２において、検出部２１は、自機能部がキャリアセンスの結果検出した空き周波数帯のうち、通知を受けた空き周波数帯にも含まれる空き周波数帯を抽出し、抽出した空き周波数帯の合計の帯域が送信信号の送信に必要な帯域以上であり、送信可能と判断した場合、その抽出した空き周波数帯を、使用する候補となる周波数帯として帯域幅算出部２２に出力する。
Note that the frequency selection device 2 (or the frequency conversion unit 13) included in the communication device 1 which is a communication device on the transmission side or a communication device as a base unit / base station performs carrier sense, and the free frequency band detected as a result is detected. And the band necessary for transmission of the transmission signal may be notified to the communication device 1 which is the frequency selection communication device of the communication destination. In this case, in the
帯域幅算出部２２は、使用する周波数帯の候補である空き周波数帯の通知を検出部２１から受ける。帯域幅算出部２２は、連続する空き周波数帯からなる連続空き周波数帯それぞれの帯域幅を算出する（ステップＳ１０１）。使用周波数選択部２３は、使用する周波数帯の候補である連続空き周波数帯を表すデータを、帯域幅算出部２２が算出した連続空き周波数帯の帯域幅の大きさに従って並び変え、帯域幅が小さい連続空き周波数帯から順に高優先とする（ステップＳ１０２）。さらに、使用周波数選択部２３は、同一の連続空き周波数帯に含まれる連続する空き周波数帯の中で、周波数の低い周波数帯（または周波数の高い周波数帯）から順に優先順位をつける（ステップＳ１０３）。最後に、使用周波数選択部２３は、優先順位の高い空き周波数帯から順に、通信に必要な拡張チャネル数だけ使用する周波数帯を選択する（ステップＳ１０４）。
The
なお、ステップＳ１０３において、使用周波数選択部２３は、同一の連続空き周波数帯に含まれる連続する空き周波数帯の中での優先順位を、周波数の高い側から優先とするか、周波数の低い側から優先とするかを交互またはランダムに変更する。これにより、使用する周波数の偏りを避けることが可能となる。
In step S103, the use
そして、信号送信時、通信装置１の周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される信号を、使用周波数選択部２３が選択した周波数帯に分散して配置することにより得られる送信信号に変換し、信号送受信部１４に入力する。信号送受信部１４は、周波数変換部１３から入力される送信信号に帯域制限を行った後に搬送波帯域にアップコンバートし、所定の電力に増幅してアンテナから送出する。
あるいは、信号受信時、通信装置１は、使用周波数選択部２３が選択した周波数帯を通信先である送信側の他の通信装置へ通知する。そして、通信装置１は、送信側の他の通信装置から、通知した周波数帯に分散して配置されている信号をアンテナにより受信する。信号送受信部１４は、アンテナにて受信した信号を低雑音増幅するとともにダウンコンバートして得られる信号に対して帯域制限を行った後に周波数変換部１３へ入力する。周波数変換部１３は、信号送受信部１４から入力され、使用周波数選択部２３が選択した周波数帯に分散して配置されている受信信号を抽出し、抽出した受信信号を一つの周波数帯域に合成して得られた受信信号を通信制御部１２に入力する。
During signal transmission, the
Or at the time of signal reception, the communication apparatus 1 notifies the frequency band which the use
図５は、キャリアセンス結果の他の例を示す図である。
例えば、検出部２１において図５に示すキャリアセンス結果を得る。同図に示すキャリアセンス結果においては、通信装置１が使用可能な周波数帯であるＥＸ１ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルのうち、ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルが空き周波数帯である。ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈからなる連続空き周波数帯をＢ１、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１１ｃｈからなる連続空き周波数帯をＢ２、ＥＸ１７ｃｈからなる連続空き周波数帯をＢ３とすると、連続空き周波数帯Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の帯域幅はそれぞれ、２拡張チャネル分、４拡張チャネル分、１拡張チャネル分である。つまり、連続空き周波数帯Ｂ３の帯域幅＜連続空き周波数帯Ｂ１の帯域幅＜連続空き周波数帯Ｂ２の帯域幅である。従って、使用周波数選択部２３は、連続空き周波数帯Ｂ３の優先度＞連続空き周波数帯Ｂ１の優先度＞連続空き周波数帯Ｂ２の優先度順とする。さらに、連続する空き周波数帯の中では周波数の低い周波数帯の優先度を高くする場合、使用周波数選択部２３は、ＥＸ１ｃｈの優先度＞ＥＸ２ｃｈの優先度、ＥＸ８ｃｈの優先度＞ＥＸ９ｃｈの優先度＞ＥＸ１０ｃｈの優先度＞ＥＸ１１ｃｈの優先度＞ＥＸ１２ｃｈの優先度順とする。従って、使用する拡張チャネルの優先順位は、高優先から順に、ＥＸ１７ｃｈ、ＥＸ１ｃｈ、ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈ、ＥＸ１０ｃｈ、ＥＸ１１ｃｈとなる。送信に必要な１チャネル分、すなわち、５拡張チャネル分である場合、使用周波数選択部２３は、ＥＸ１７ｃｈ、ＥＸ１ｃｈ、ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈの拡張チャネルを、使用する周波数帯として選択する。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the carrier sense result.
For example, the
本実施形態によれば、送信信号の周波数帯域を分割・分散する周波数変換を行う通信装置により構成され、キャリアセンスを行う無線通信システムにおいて、周波数分散後に使用する周波数帯を、なるべく連続する広い周波数帯を残すように選択する。これにより、共存する他の無線通信システムのスループットなどの性能を向上させる。 According to the present embodiment, in a wireless communication system that performs frequency conversion that divides and distributes a frequency band of a transmission signal, and in a wireless communication system that performs carrier sense, a frequency band that is used after frequency distribution is as wide as possible. Choose to leave a band. As a result, performance such as throughput of other coexisting wireless communication systems is improved.
なお、本実施形態の通信装置１が行うキャリアセンスは、拡張チャネル毎の送信可否の判定を行う拡張キャリアセンスである。拡張キャリアセンスには、以下の二通りの手法がある。 Note that the carrier sense performed by the communication device 1 of the present embodiment is extended carrier sense for determining whether or not transmission is possible for each extension channel. There are the following two methods for extended carrier sense.
（第１の拡張キャリアセンスの手法）
第１の拡張キャリアセンスの手法では、周波数選択装置２の検出部２１は、周波数分散後において送信データの伝送に用いられ得る各周波数帯について、周波数変換部１３における受信信号の信号パワー（以下、受信パワーという。）を測定することによりキャリアセンスを行う。送信データの伝送に用いられ得る各周波数帯、つまり、拡張キャリアセンスの対象となる予め定められた複数の周波数帯を合計した帯域幅は、送信データの送信に必要となる帯域幅以上である。検出部２１による各周波数帯の空き判定では、自装置を備える周波数変換部１３が送受信可能な周波数帯域において予め定められた複数の周波数帯ごとに、閾値以下の受信パワーであった場合に空きと判定し、閾値を超える受信パワーであった場合に使用中と判定する。ここで、送信データの伝送に用いる周波数帯域をＮ個に分割したとして、ｋ番目（ｋは１以上の整数）の周波数帯の受信パワーに対する閾値Ｔｈｋは、周波数変換部１３を備えていない従来の通信装置などにおけるキャリアセンスの閾値Ｔｈ０と、周波数変換前の周波数帯域の幅Ｗ０と、周波数変換後の周波数帯の幅Ｗｋとに基づいて予め定められる。例えば、閾値Ｔｈｋは次式（１）のように定める。
(First extended carrier sense method)
In the first extended carrier sense method, the
すなわち、周波数変換後の各周波数帯における閾値Ｔｈｋは、送信データの伝送に必要となる周波数帯域の幅Ｗ０に対する各周波数帯の幅Ｗｋの比に基づいて定められる。これにより、周波数変換部１３を備えていない通信装置などの既存の通信機器に対して及ぼす影響を抑えつつ、通信装置１は、断片的な未使用の周波数帯を利用することにより、送信機会を得ることができる。なお、閾値Ｔｈｋは、式（１）により得られる値を基準に、同じ周波数帯を利用する通信機器に与える影響が許容される場合、閾値Ｔｈｋの値を大きくしてもよい。また、同じ周波数帯域を利用する通信機器に与える影響を抑える必要がある場合、式（１）により得られる値を基準に、閾値Ｔｈｋの値を小さくしてもよい。
That is, the threshold value Th k in each frequency band after frequency conversion is determined based on the ratio of the width W k of each frequency band to the width W 0 of the frequency band necessary for transmission of transmission data. As a result, the communication device 1 uses a fragmented unused frequency band to reduce transmission opportunities while suppressing the influence on existing communication devices such as communication devices that do not include the
周波数選択装置２は、信号送受信部１４から周波数変換部１３に入力される受信信号に対して拡張キャリアセンスを行い、送信可能であると判定すると、図４の周波数選択処理を行う。周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される変調信号に対して、周波数選択装置２により選択された周波数帯への分割、分散を施す。周波数変換部１３は、分割及び分散を施して得られた送信信号を信号送受信部１４に出力して、信号送受信部１４に送信信号を送信させる。一方、検出部２１が、送信不可と判定すると、周波数変換部１３は、通信制御部１２から入力される変調信号の送信を行わない。このとき、周波数変換部１３は、送信機会を得るまでの間、通信制御部１２から入力された変調信号を記憶する。例えば、通信制御部１２から入力された信号を記憶する際、周波数変換部１３は、変調信号を所定の周波数に基づいて波形サンプリングして得られたサンプリングデータを記憶する。
When the
（第２の拡張キャリアセンスの手法）
第２の拡張キャリアセンスの手法では、周波数選択装置２の検出部２１は、自装置を備える周波数変換部１３が送受信可能な周波数帯域すべてにおいて、受信パワーを測定することによりキャリアセンスを行う。第１の拡張キャリアセンスの手法と同様に、受信パワーが予め定められた閾値Ｔｈｋよりも大きいときその周波数帯は使用中と判定し、受信パワーが閾値Ｔｈｋ以下であるときその周波数帯は空きと判定する。空きと判定した周波数帯Ｗｋの合計が送信に必要な周波数帯の幅ｗｒ以上であるとき送信可能と判定し、周波数帯Ｗｋの合計が送信に必要な周波数帯の幅ｗｒ未満であるとき送信不可と判定する。第２の拡張キャリアセンスの手法における周波数変換部１３による判定は、次式（２）で表すことができる。
(Second extended carrier sense technique)
In the second extended carrier sense technique, the
［第２の実施形態］
周波数分割・分散を行う無線通信システムでは、周波数変換方法によっては、周波数分割したときに、オーバーヘッドが生じて、使用する周波数帯域幅の和が、分割前の周波数帯域幅よりも大きくなることがある。このような方法で周波数分散を行うとき、分割数が多くなるとオーバーヘッドが多くなり、周波数利用効率が低下する。そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、極力、使用する周波数帯を分割数が少なくなるように選択する。これにより、分散後の使用周波数帯がより効率的に使用できるよう選択し、周波数分割によるオーバーヘッドをなるべく抑えて周波数利用効率を向上させる。
[Second Embodiment]
In a wireless communication system that performs frequency division / dispersion, depending on the frequency conversion method, overhead may occur when frequency division is performed, and the sum of the frequency bandwidths used may be larger than the frequency bandwidth before the division. . When performing frequency dispersion by such a method, an increase in the number of divisions results in an increase in overhead and a decrease in frequency utilization efficiency. Therefore, the frequency selection device of this embodiment is provided in a communication device of a wireless communication system having a frequency dispersion function, and selects a frequency band to be used as much as possible so that the number of divisions is reduced. Thereby, it selects so that the use frequency band after dispersion | distribution can be used more efficiently, suppresses the overhead by frequency division as much as possible, and improves frequency utilization efficiency.
本実施形態の周波数選択装置は、自装置を備える通信装置が送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、使用されていない周波数帯を（リアルタイムに）検出する。周波数選択装置は、その検出した周波数帯を、送信または受信に使用する周波数帯の候補とし、分割数が最小となるように、候補の中から使用する周波数帯を選択する。
以下、第１の実施形態との差分を中心に説明する。
The frequency selection device according to the present embodiment performs carrier sense for all frequency bands that can be transmitted and received by a communication device including the device itself, and detects unused frequency bands (in real time). The frequency selection device uses the detected frequency band as a frequency band candidate for transmission or reception, and selects a frequency band to be used from the candidates so that the number of divisions is minimized.
Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.
図６は、本発明の第２の実施形態による周波数選択装置２ａを用いた通信装置１ａの構成を示すブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による通信装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示すように、通信装置１ａは、外部通信インタフェース部１１、通信制御部１２、周波数変換部１３、及び信号送受信部１４を備えて構成され、周波数変換部１３は、第１の実施形態による周波数選択装置２に代えて、周波数選択装置２ａを備える。同図において、周波数選択装置２ａは、周波数変換部１３の内部に備えられているが、外部に備えられてもよい。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a
周波数選択装置２ａは、第１の実施形態による周波数選択装置２が備える使用周波数選択部２３に代えて、使用周波数選択部２３ａを備える。例えば、検出部２１により図３に示すキャリアセンス結果が得られた場合、第１の実施形態と同様に、通信装置１ａが使用可能な周波数帯であるＥＸ１ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルのうち、ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの空きの拡張チャネルが、使用する周波数帯の候補となる。使用周波数選択部２３ａは、使用する周波数帯の候補の中から、分割数がなるべく少なくなるように使用する周波数帯を選択する。具体的には、使用周波数選択部２３ａは、帯域幅算出部２２が算出した帯域幅が大きいほど連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、無線通信に使用する周波数帯を選択する。
The frequency selection device 2a includes a use
図７は、本実施形態による周波数選択装置２ａにおける周波数選択処理を示すフローチャートである。本周波数選択処理は、周波数選択通信装置である周波数選択装置２ａにおいて実行される。
まず、第１の実施形態と同様に、周波数選択通信装置である通信装置１ａの周波数選択装置２において、検出部２１が、信号送受信部１４によって送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、空き周波数帯を（リアルタイムに）検出する。検出部２１は、キャリアセンスの結果、送信可能と判断した場合、使用する候補となる周波数帯として、検出した空き周波数帯を帯域幅算出部２２に出力する。帯域幅算出部２２は、使用する周波数帯の候補である空き周波数帯の通知を検出部２１から受けると、連続する空き周波数帯からなる連続空き周波数帯それぞれの帯域幅を算出する（ステップＳ２０１）。
FIG. 7 is a flowchart showing frequency selection processing in the frequency selection device 2a according to the present embodiment. This frequency selection process is executed in the frequency selection device 2a which is a frequency selection communication device.
First, as in the first embodiment, in the
使用周波数選択部２３ａは、使用する周波数帯の候補である連続空き周波数帯を表すデータを、帯域幅算出部２２が算出した連続空き周波数帯の帯域幅の大きさに従って並び変え、帯域幅が大きい連続空き周波数帯から順に高優先とする（ステップＳ２０２）。さらに、使用周波数選択部２３ａは、同一の連続空き周波数帯に含まれる連続する空き周波数帯の中で、周波数の低い周波数帯（または周波数の高い周波数帯）から順に優先順位をつける（ステップＳ２０３）。最後に、使用周波数選択部２３ａは、優先順位の高い空き周波数帯から順に、通信に必要な拡張チャネル数だけ使用する周波数帯を選択する（ステップＳ２０４）。
The used
なお、ステップＳ２０３において、使用周波数選択部２３ａは、同一の連続空き周波数帯に含まれる連続する空き周波数帯の中での優先順位を、周波数の高い側から優先とするか、周波数の低い側から優先とするかを交互またはランダムに変更する。これにより、使用する周波数の偏りを避けることが可能となる。
In step S203, the use
例えば、検出部２１において前述の図５に示すキャリアセンス結果を得る。同図において、連続空き周波数帯Ｂ２の帯域幅＞連続空き周波数帯Ｂ１の帯域幅＞連続空き周波数帯Ｂ３の帯域幅である。従って、使用周波数選択部２３ａは、連続空き周波数帯Ｂ２の優先度＞連続空き周波数帯Ｂ１の優先度＞連続空き周波数帯Ｂ３の優先度順とする。さらに、連続する空き周波数帯の中では周波数の低い周波数帯の優先度を高くする場合、使用周波数選択部２３ａは、ＥＸ１ｃｈの優先度＞ＥＸ２ｃｈの優先度、ＥＸ８ｃｈの優先度＞ＥＸ９ｃｈの優先度＞ＥＸ１０ｃｈの優先度＞ＥＸ１１ｃｈの優先度＞ＥＸ１２ｃｈの優先度順とする。従って、使用する拡張チャネルの優先順位は、高優先から順に、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈ、ＥＸ１０ｃｈ、ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１ｃｈ、ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ１７ｃｈとなる。送信に必要な拡張チャネル数が１チャネル分、すなわち、５拡張チャネル分である場合、使用周波数選択部２３ａは、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈ、ＥＸ１０ｃｈ、ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１ｃｈの拡張チャネルを、使用する周波数帯として選択する。
For example, the
なお、使用周波数選択部２３ａは、使用する周波数帯を選択した後の残りの空き周波数帯がなるべく連続するように、使用する周波数帯を選択してもよい。この場合、使用周波数選択部２３ａは、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈ、ＥＸ１０ｃｈ、ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルを使用する周波数帯として選択する。つまり、使用周波数選択部２３ａは、使用する周波数帯が最小の分割数と等しい分割数で分割できる周波数帯の組み合わせのうち、選択しない空き周波数帯がもっとも多く連続した周波数帯となるものを選択する。換言すれば、使用周波数選択部２３ａは、連続空き周波数帯の組み合わせのうち、使用する周波数帯を選択した後の空き周波数帯が最も多く連続し、かつ、連続空き周波数帯の数が最も少ない組み合わせから、使用する周波数帯を選択する。このように、残った空き周波数帯をなるべく連続した周波数帯とすることにより、他の無線通信システムを含む全体での性能向上が期待できる。
The use
本実施形態によれば、送信信号の周波数帯域を分割・分散する周波数変換を行う通信装置により構成され、キャリアセンスを行う無線通信システムにおいて、周波数分散後に周波数帯を効率的に使用できるように、空きの周波数帯の中から使用する周波数帯を選択する。これにより、自通信機器が属する無線通信システムにおける周波数利用効率などの性能を向上させる。 According to the present embodiment, it is configured by a communication device that performs frequency conversion that divides and distributes the frequency band of a transmission signal, and in a wireless communication system that performs carrier sense, so that the frequency band can be efficiently used after frequency dispersion. Select the frequency band to use from the available frequency bands. This improves performance such as frequency utilization efficiency in the wireless communication system to which the own communication device belongs.
［第３の実施形態］
キャリアセンスを行う無線通信システムでは、使用する周波数帯が他の無線通信システムなどにより使用されていると、信号の衝突を避けるため信号の送信を行わない。そのため、第１の実施形態にも記載したように、周波数分散機能を具備しない従来の無線通信システムは、周波数分散を行う無線通信システムが１チャネルの帯域幅の中で１つでも拡張チャネルを使用していた場合、そのチャネルを利用することができない。これにより、十分な周波数帯が確保できず性能が劣化することがある。
一方、周波数変換方法によっては、周波数分割したときに、オーバーヘッドが生じて、使用する周波数帯域幅の和が、分割前の周波数帯域幅よりも大きくなることがある。このような方法で周波数分散を行うとき、第２の実施形態にも記載したように、分割数が多くなるとオーバーヘッドが多くなり、周波数利用効率が低下する。
そこで、本実施形態の周波数選択装置は、周波数分散機能を具備した無線通信システムの通信装置に備えられ、キャリアセンスにより連続した広い周波数帯を必要とする機器が検出されなかった場合は周波数分割数を最小とする方法により周波数帯を選択し、検出された場合はなるべく連続した広い周波数帯を残す方法により周波数帯を選択する。
[Third Embodiment]
In a radio communication system that performs carrier sense, when a frequency band to be used is used by another radio communication system or the like, signal transmission is not performed in order to avoid signal collision. Therefore, as described in the first embodiment, in the conventional wireless communication system that does not have the frequency dispersion function, the wireless communication system that performs frequency dispersion uses even one extended channel within the bandwidth of one channel. If so, the channel cannot be used. As a result, a sufficient frequency band cannot be secured and the performance may deteriorate.
On the other hand, depending on the frequency conversion method, when frequency division is performed, overhead occurs, and the sum of the frequency bandwidths used may be larger than the frequency bandwidth before the division. When performing frequency dispersion by such a method, as described in the second embodiment, as the number of divisions increases, overhead increases and frequency use efficiency decreases.
Therefore, the frequency selection device of the present embodiment is provided in a communication device of a wireless communication system having a frequency dispersion function, and when a device that requires a continuous wide frequency band is not detected by carrier sense, the frequency division number The frequency band is selected by a method that minimizes the frequency band, and if detected, the frequency band is selected by a method that leaves a wide frequency band as continuous as possible.
本実施形態の周波数選択装置は、自装置を備える通信装置が送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、使用されていない周波数帯と、連続した広い周波数帯を必要とする他の通信機器の存在を（リアルタイムに）検出する。本実施形態の周波数変換装置は、広い周波数帯を必要とする他の通信機器の存在が検出されなかった場合は周波数分割数を最小とする方法により、検出された場合は連続した広い周波数帯を残す方法により、使用する周波数帯を選択する。これにより、自無線通信システムにおける周波数利用効率を向上させるとともに、共存する従来の無線通信システムのスループットなどの性能を改善する。
以下、第１及び第２の実施形態との差分を中心に説明する。
The frequency selection device according to the present embodiment performs carrier sense for all frequency bands that can be transmitted and received by a communication device including the device itself, and there are other communication devices that require a frequency band that is not used and a continuous wide frequency band. Is detected (in real time). The frequency converter according to the present embodiment uses a method of minimizing the number of frequency divisions when the presence of other communication devices that require a wide frequency band is not detected, and a continuous wide frequency band when detected. The frequency band to be used is selected by the method to leave. As a result, the frequency utilization efficiency in the own wireless communication system is improved, and the performance such as the throughput of the coexisting conventional wireless communication system is improved.
Hereinafter, the difference from the first and second embodiments will be mainly described.
図８は、本発明の第３の実施形態による周波数選択装置２ｂを用いた通信装置１ｂの構成を示すブロック図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による通信装置１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示すように、通信装置１ｂは、外部通信インタフェース部１１、通信制御部１２、周波数変換部１３、及び信号送受信部１４を備えて構成され、周波数変換部１３は、第１の実施形態の周波数選択装置２に代えて、周波数選択装置２ｂを備える。同図において、周波数選択装置２ｂは、周波数変換部１３の内部に備えられているが、外部に備えられてもよい。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a
周波数選択装置２ｂは、図１に示す第１の実施形態による周波数選択装置２が備える検出部２１、使用周波数選択部２３に代えて、検出部２１ｂ、使用周波数選択部２３ｂを備える。検出部２１ｂは、キャリアセンスを行い、空きの周波数帯、及び使用中の周波数帯を検出する。さらに、検出部２１ｂは、キャリアセンスの結果から連続した周波数帯を必要とする他の通信装置が存在するか否かを検出する。使用周波数選択部２３ｂは、検出部２１ｂにより、連続した周波数帯を必要とする他の通信装置の存在が検出された場合には、帯域幅算出部２２が算出した帯域幅が小さいほど連続空き周波数帯の優先順位を高くする。一方、使用周波数選択部２３ｂは、連続した周波数帯を必要とする他の通信装置の存在が検出されなかった場合には、帯域幅算出部２２が算出した帯域幅が大きいほど連続空き周波数帯の優先順位を高くする。使用周波数選択部２３ｂは、優先順位の高い連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、無線通信に使用する周波数帯を選択する。
The frequency selection device 2b includes a
図９は、本実施形態による周波数選択装置２ｂにおける周波数選択処理を示すフローチャートである。本周波数選択処理は、周波数選択通信装置である周波数選択装置２ｂにおいて実行される。
まず、第１の実施形態と同様に、周波数選択通信装置である通信装置１ｂの周波数選択装置２ｂにおいて、検出部２１ｂが、信号送受信部１４によって送受信できる全周波数帯についてキャリアセンスを行い、空きの周波数帯と使用中の周波数帯を（リアルタイムに）検出する。検出部２１ｂは、キャリアセンスの結果、送信可能と判断した場合、使用する候補となる周波数帯として、検出した空き周波数帯を帯域幅算出部２２に出力する。このとき同時に、検出部２１ｂは、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器（無線通信システム）が共存しているか否かを検出する。検出部２１ｂは、同時に使用されている連続した周波数帯の帯域幅の最大値が、予め定めた閾値より大きければ共存ありとし、閾値より小さければ共存なしとする。その他の例として、検出部２１ｂは、全チャネルの信号を解析してヘッダ情報を読み取り、同じ通信装置が送信元である信号が使用している連続した周波数帯の帯域幅を同様に閾値と比較し、閾値より大きければ共存ありとし、小さければ共存なしとする方法がある（ステップＳ３０１）。
FIG. 9 is a flowchart showing a frequency selection process in the frequency selection device 2b according to the present embodiment. This frequency selection process is executed in the frequency selection device 2b which is a frequency selection communication device.
First, as in the first embodiment, in the frequency selection device 2b of the
例えば、検出部２１ｂにおいて前述の図３に示すキャリアセンス結果を得る。第１の実施形態と同様に、通信装置１ｂが使用可能な周波数帯であるＥＸ１ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルのうち、ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの空きの拡張チャネルが、使用する周波数帯の候補となる。また、使用中のＥＸ３ｃｈ−ＥＸ７ｃｈの拡張チャネルは、５拡張チャネル分が連続している。予め閾値を４．５拡張チャネル分と設定しておけば、この閾値よりも連続した周波数帯が使用中であれば、検出部２１ｂは、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器が共存していることを検出する。
For example, the
ステップＳ３０１において検出部２１ｂが、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器が共存していないと判断した場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、周波数選択装置２ｂは、周波数分割数をなるべく小さくするように周波数選択を行う（ステップＳ３０３）。これにより、周波数利用効率を向上する。例えば、周波数選択装置２ｂは、図７に示す第２の実施形態と同様の周波数選択処理を行い、連続空き周波数帯をその帯域幅の広さでソートし、帯域幅の広い連続空き周波数帯から優先的に使用していく。つまり、帯域幅算出部２２は、連続空き周波数帯それぞれの帯域幅を算出し、使用周波数選択部２３ｂは、帯域幅が広い連続空き周波数帯から順に高優先とする。さらに、使用周波数選択部２３ｂは、同一の連続空き周波数帯の中で、周波数の低い周波数帯（または周波数の高い周波数帯）から順に優先順位をつけ、優先順位の高い空き周波数帯から順に、通信に必要な拡張チャネル数だけ、使用する周波数帯を選択する。あるいは、使用周波数選択部２３ｂは、使用する周波数帯が最小の分割数と等しい分割数で分割できる周波数帯の組み合わせのうち、選択しない空き周波数帯がもっとも多く連続した周波数帯となるものを選択するようにしてもよい。
When the
一方、ステップＳ３０１において検出部２１ｂが、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器が共存していると判断した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、周波数選択装置２ｂは、なるべく連続する周波数帯を広く残すように周波数選択を行う（ステップＳ３０４）。これにより、共存する無線通信システムの性能を改善する。例えば、周波数選択装置２ｂは、図４に示す第１の実施形態と同様の周波数選択処理を行い、連続空き周波数帯をその帯域幅の広さでソートし、帯域幅の狭い連続空き周波数帯から優先的に使用していく。つまり、帯域幅算出部２２は、連続空き周波数帯それぞれの帯域幅を算出し、使用周波数選択部２３ｂは、帯域幅が狭い連続空き周波数帯から順に高優先とする。さらに、使用周波数選択部２３ｂは、同一の連続空き周波数帯の中で、周波数の低い周波数帯（または周波数の高い周波数帯）から順に優先順位をつけ、優先順位の高い空き周波数帯から順に、通信に必要な拡張チャネル数だけ使用する周波数帯を選択する。
On the other hand, when the
なお、使用周波数選択部２３ｂは、同一の連続空き周波数帯の中での優先順位を、周波数の高い側から優先とするか、周波数の低い側から優先とするかを交互またはランダムに変更する。
The use
例えば、検出部２１ｂにおいて前述の図５に示すキャリアセンス結果を得る。同図に示すキャリアセンス結果においては、通信装置１ｂが使用可能な周波数帯であるＥＸ１ｃｈ−ＥＸ１７ｃｈの拡張チャネルのうち、ＥＸ１ｃｈ−ＥＸ２ｃｈ、ＥＸ８ｃｈ−ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１７ｃｈの空きの拡張チャネルが使用する周波数帯の候補となる。そして、使用中の連続した拡張チャネルであるＥＸ３ｃｈ−ＥＸ７ｃｈ、ＥＸ１２ｃｈ−ＥＸ１６ｃｈとも帯域幅は、閾値４．５拡張チャネル分よりも大きい５拡張チャネル分である。よって、検出部２１ｂは、連続した広い周波数帯を用いてのみ通信を行う他の通信機器が共存していること判断する。従って、送信に必要な拡張チャネル数が１チャネル分、すなわち、５拡張チャネル分である場合、使用周波数選択部２３ｂは、第２の実施形態と同様に、ＥＸ８ｃｈ、ＥＸ９ｃｈ、ＥＸ１０ｃｈ、ＥＸ１１ｃｈ、ＥＸ１ｃｈの拡張チャネルを、使用する周波数帯として選択する。
For example, the carrier sense result shown in FIG. 5 is obtained in the
本実施形態によれば、連続する広い周波数帯を必要とする他の無線通信システムが共存しないときは自無線通信システムの周波数利用効率を改善し、連続する広い周波数帯を必要とする他の無線通信システムが共存するときは、連続した周波数帯を必要とする共存する無線通信システムのパフォーマンスを改善することができる。 According to the present embodiment, when other wireless communication systems that require a continuous wide frequency band do not coexist, the frequency utilization efficiency of the own wireless communication system is improved, and other wireless systems that require a continuous wide frequency band. When communication systems coexist, it is possible to improve the performance of coexisting wireless communication systems that require continuous frequency bands.
なお、上述した実施形態においては、通信装置１、１ａ、１ｂが無線通信を行う場合について説明したが、周波数選択装置２、２ａ、２ｂが有線通信を行う通信装置に備えられてもよい。この場合、周波数選択装置２、２ａ、２ｂがキャリアセンスを行う対象を、通信装置が有線通信に用いる周波数帯とする。
また、周波数選択装置２、２ａ、２ｂの検出部２１は、周波数変換部１３が備えてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
Further, the
上述した実施形態における周波数選択装置２、２ａ、２ｂの機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
You may make it implement | achieve the function of the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
キャリアセンスにより送信機会を検出する通信システムに利用することができる。 The present invention can be used for a communication system that detects a transmission opportunity by carrier sense.
１、１ａ、１ｂ 通信装置
１１ 外部通信インタフェース部
１２ 通信制御部
１３ 周波数変換部
１４ 信号送受信部
２、２ａ、２ｂ 周波数選択装置
２１、２１ｂ 検出部
２２ 帯域幅算出部
２３、２３ａ、２３ｂ 使用周波数選択部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備え、
前記使用周波数選択部は、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、
ことを特徴とする周波数選択装置。 A detection unit for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation unit for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected by the detection unit is continuous;
The lower the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band with the higher priority. A used frequency selection unit,
Equipped with a,
The used frequency selection unit switches whether to give priority to the frequency band of a low frequency or to give priority to the frequency band of a high frequency among the empty frequency bands included in the same continuous empty frequency band,
A frequency selection device characterized by that.
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備え、
前記使用周波数選択部は、前記連続空き周波数帯の組み合わせのうち、使用する周波数帯を選択した後の空きの周波数帯が最も多く連続し、かつ、連続空き周波数帯の数が最も少ない組み合わせから、使用する周波数帯を選択する、
ことを特徴とする周波数選択装置。 A detection unit for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation unit for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected by the detection unit is continuous;
The higher the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority. A used frequency selection unit,
Equipped with a,
From the combination of the continuous free frequency bands, the use frequency selection unit is the continuous with the largest number of free frequency bands after selecting the frequency band to be used, and the smallest number of continuous free frequency bands, Select the frequency band to use,
A frequency selection device characterized by that.
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、 A bandwidth calculation unit for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected by the detection unit is continuous;
前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、 The higher the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority. A used frequency selection unit,
を備え、 With
前記使用周波数選択部は、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、 The used frequency selection unit switches whether to give priority to the frequency band of a low frequency or to give priority to the frequency band of a high frequency among the empty frequency bands included in the same continuous empty frequency band,
ことを特徴とする周波数選択装置。 A frequency selection device characterized by that.
前記検出部が検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出部と、
連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出部が算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択部と、
を備えることを特徴とする周波数選択装置。 A detection unit for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation unit for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected by the detection unit is continuous;
When there is a communication device that requires a continuous frequency band, the priority of the continuous free frequency band is increased as the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit is smaller, and a continuous frequency band is required. When there is no communication device, the higher the bandwidth calculated by the bandwidth calculation unit, the higher the priority of the continuous free frequency band, and in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority A frequency selection unit for selecting a frequency band used for communication;
A frequency selection device comprising:
ことを特徴とする請求項４に記載の周波数選択装置。 The detection unit detects a frequency band in use, and if there is a bandwidth equal to or greater than a threshold in a bandwidth in which the frequency band in use is continuous, there is a communication device that requires a continuous frequency band. to decide,
The frequency selection device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項２、請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の周波数選択装置。 The used frequency selection unit switches whether to give priority to the frequency band of a low frequency or to give priority to the frequency band of a high frequency among the empty frequency bands included in the same continuous empty frequency band,
The frequency selection device according to any one of claims 2, 4, and 5, wherein:
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の周波数選択装置。 The bandwidth calculation unit includes a continuous free frequency band obtained by collating a free frequency band notified from a communication device of a communication destination with a free frequency band detected by the detection unit. Calculate the bandwidth of the frequency band,
The frequency selection device according to any one of claims 1 to 6, wherein
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有し、
前記使用周波数選択過程においては、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、
ことを特徴とする周波数選択方法。 A frequency selection method executed by the frequency selection device,
A detection process for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation process for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected in the detection process is continuous;
The lower the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band with the higher priority. Use frequency selection process to
I have a,
In the use frequency selection process, among the free frequency bands included in the same continuous free frequency band, switching between giving priority to the low frequency band or giving priority to the high frequency band is switched.
A frequency selection method characterized by the above.
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有し、
前記使用周波数選択過程においては、前記連続空き周波数帯の組み合わせのうち、使用する周波数帯を選択した後の空きの周波数帯が最も多く連続し、かつ、連続空き周波数帯の数が最も少ない組み合わせから、使用する周波数帯を選択する、
ことを特徴とする周波数選択方法。 A frequency selection method executed by the frequency selection device,
A detection process for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation process for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected in the detection process is continuous;
The higher the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority. Use frequency selection process to
I have a,
In the use frequency selection process, from among the combinations of the continuous free frequency bands, the number of continuous free frequency bands after selecting the frequency band to be used is the largest and the number of continuous free frequency bands is the smallest. , Select the frequency band to use,
A frequency selection method characterized by the above.
空きの周波数帯を検出する検出過程と、 A detection process for detecting an empty frequency band;
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、 A bandwidth calculation process for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected in the detection process is continuous;
前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、 The higher the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band, and the frequency band used for communication is selected in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority. Use frequency selection process to
を有し、 Have
前記使用周波数選択過程においては、同一の前記連続空き周波数帯に含まれる空きの周波数帯の中で、低い周波数の前記周波数帯を優先するか高い周波数の前記周波数帯を優先するかを切り替える、 In the use frequency selection process, among the free frequency bands included in the same continuous free frequency band, switching between giving priority to the low frequency band or giving priority to the high frequency band is switched.
ことを特徴とする周波数選択方法。 A frequency selection method characterized by the above.
空きの周波数帯を検出する検出過程と、
前記検出過程において検出した空きの周波数帯が連続している連続空き周波数帯の帯域幅を算出する帯域幅算出過程と、
連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在する場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が小さいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、連続した周波数帯を必要とする通信装置が存在しない場合には、前記帯域幅算出過程において算出した帯域幅が大きいほど前記連続空き周波数帯の優先順位を高くし、優先順位の高い前記連続空き周波数帯に含まれる周波数帯から順に、通信に使用する周波数帯を選択する使用周波数選択過程と、
を有することを特徴とする周波数選択方法。 A frequency selection method executed by the frequency selection device,
A detection process for detecting an empty frequency band;
A bandwidth calculation process for calculating a bandwidth of a continuous free frequency band in which the free frequency band detected in the detection process is continuous;
When there is a communication device that requires a continuous frequency band, the priority of the continuous free frequency band is increased as the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process is smaller, and a continuous frequency band is required. When there is no communication device, the higher the bandwidth calculated in the bandwidth calculation process, the higher the priority of the continuous free frequency band, and in order from the frequency band included in the continuous free frequency band of higher priority , Use frequency selection process to select the frequency band used for communication,
A frequency selection method comprising:
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