WO2015141127A1 - ポイントツーポイント無線システム、ポイントツーポイント無線装置、及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

　無線装置（１）は、逆方向リンク（５２）で使用されるべき新たな逆方向チャネルとその他の空き逆方向チャネルを無線装置（２）に通知する。そして、当該新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルを使用することで順方向リンク（５１）の到達性が失われる場合、無線装置（２）は、無線装置（１）から通知された空き逆方向チャネルに対応付けられた順方向チャネルの中から更に新たな順方向チャネルを決定する。これにより、例えば、固定された周波数間隔を伴う周波数分割多重が使用される場合に、冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることに寄与する。

Description

ポイントツーポイント無線システム、ポイントツーポイント無線装置、及び通信制御方法

　本明細書の開示は、ポイントツーポイント無線システムにおける無線チャネルの切り替え制御に関する。

　マイクロ波又はミリ波等を用いたポイントツーポイント無線システムが知られている（例えば特許文献１を参照）。ポイントツーポイント無線システムでは、２つの通信装置がポイントツーポイント無線リンクを介してデジタル通信を行う。具体的には、各通信装置は、ポイントツーポイント無線技術により対向装置と通信するための指向性アンテナを備えており、指向性ビームを対向装置に向ける。これにより、ポイントツーポイント無線リンクが２つの通信装置の間で確立される。本明細書では、ポイントツーポイント無線システムを構成する２つの通信装置の各々、すなわちポイントツーポイント無線技術を利用して対向装置と通信する通信装置を、ポイントツーポイント無線装置と呼ぶ。

　一例において、ポイントツーポイント無線システムは、双方向同時通信（全二重通信）のためにFrequency Division Duplexing（FDD）を用いる。さらに、双方向の無線リンクにて使用される２つの使用無線チャネルの組み合わせは固定的に定められてもよい。この場合、ポイントツーポイント無線システムは、固定された周波数間隔（fixed frequency spacing）の２つの無線チャネルをFDDのために使用する。無線チャネルは、無線周波数搬送波（radio frequency carrier）と呼ぶこともできる。

　例えば、５９～６３ＧＨｚの周波数帯（いわゆるアンライセンスバンド）をFDDのために使用し、チャネル間隔（channel spacing）を５０ＭＨｚとする場合を考える。この場合、中心周波数が５９．００、５９．０５、・・・、６０．９０、６０．９５ＧＨｚである４０チャネルを一方の無線リンク（順方向リンクと呼ぶ）に使用することができ、中心周波数が６１．００、６１．０５、・・・、６２．９０、６２．９５ＧＨｚである４０チャネルを他方の無線リンク（逆方向リンクと呼ぶ）に使用することができる。さらに、これらの無線チャネルが固定された周波数間隔（fixed frequency spacing）で使用されることを想定すると、図１に示すように、５９．００ＧＨｚ及び６１．００ＧＨｚの組み合わせ、５９．０５ＧＨｚ及び６１．０５ＧＨｚの組み合わせというように、２ＧＨｚ間隔の２つの無線チャネルを順方向リンクと逆方向リンクに使用することができる。

欧州特許第１５４５０３７号明細書 特開２００４－１８７０８９号公報

　本件発明者は、ポイントツーポイント無線システムが上述したような固定された周波数間隔を伴うFDDを使用する場合を想定し、片方向通信からの復帰手順について検討を行った。

　固定された周波数間隔を伴うFDDが行われる場合、一方の無線リンク（例えば、逆方向リンク）で何らかの障害（例えば、受信品質の低下又は無線リンク切断）が発生し、当該一方の無線リンクにおいて正常に受信することができなくなると、ポイントツーポイント無線システムは、障害が発生した当該一方の無線リンクの使用無線チャネルを切り替えるだけでなく、他方の無線リンク（例えば、順方向リンク）の使用無線チャネルも同時に切り替えなければならない。このため、一方の無線リンクは切り替え先の無線チャネルにおいて正常に通信可能な状態に復帰することができても、他方の無線リンクは切り替え先の無線チャネルにおいて新たな通信障害を受けてしまう可能性がある。そして、最悪の場合には、双方向の通信が共に不可能となるおそれがある。したがって、固定された周波数間隔を伴うFDDを使用するシステムは、一方の無線リンクでの障害に起因する片方向通信から復帰するための制御手順を慎重に行う必要がある。

　一案として、一対のポイントツーポイント無線装置の間に保守又は制御用の追加の有線回線又は無線回線を準備することが考えられる。この場合、一対のポイントツーポイント無線装置は、保守又は制御用の冗長な回線を用いて、使用無線チャネルを切り替える制御手順を実施すればよい。しかしながら、保守又は制御用の冗長な回線を用いることは、周波数利用効率又は装置コストの観点で好ましくないかもしれない。

　なお、特許文献２は、無線親機と複数の無線子機から構成される無線通信システムにおける使用無線チャネルの切り替え手順を開示している。具体的には、特許文献２の無線親機は、空きチャネルの探索を無線子機に指示し、空きチャネルの探索結果を無線子機から受信し、無線親機自身でも空きチャネルの探索を実行し、無線親機及び無線子機での空きチャネルの探索結果に基づいて決定された新たな運用無線チャネルへの変更を無線親機に指示する。これにより無線親機及び無線子機は、運用無線チャネルを切り替える。しかしながら、特許文献２は、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexing（FDD）を使用するシステムを想定しておらず、双方向の無線リンクの使用無線チャネルが同時に切り替えられるケースを示していない。

　したがって、本明細書に開示される実施形態が達成しようとする目的の１つは、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexing（FDD）が使用される場合に、保守又は制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることに寄与するポイントツーポイント無線システムを提供することである。なお、この目的は、本明細書に開示される実施形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。

　一実施形態において、ポイントツーポイント無線システムは、双方向のポイントツーポイント無線通信を行う第１及び第２の無線装置を含む。前記第１及び前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置に向かう順方向リンク及び前記第２の無線装置から前記第１の無線装置に向かう逆方向リンクの使用無線チャネルの変更手順を協調して行うよう構成されている。前記変更手順は、
（ａ）前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置に送信すること、及び
（ｂ）前記第２の無線装置において、前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルの受信品質が良好でない場合に、前記順方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき更に新たな順方向チャネルを、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から決定すること、
を含む。

　上述の実施形態によれば、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexing（FDD）が使用される場合に、保守又は制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることに寄与するポイントツーポイント無線システムを提供できる。

固定された周波数間隔を伴うFDDにおける無線チャネル配置の一例を示す図である。 第１の実施形態に係るポイントツーポイント無線システムの構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る使用無線チャネルの変更手順の具体例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態に係る使用無線チャネルの変更手順の具体例を示すシーケンス図である。 第３の実施形態に係る使用無線チャネルの変更手順の具体例を示すシーケンス図である。

　以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜第１の実施形態＞
　図２は、本実施形態に係るポイントツーポイント無線システムの構成例を示している。本実施形態のポイントツーポイント無線システムは、ポイントツーポイント無線装置１及び２を含む。無線装置１及び２は、アンテナ１０及び２０をそれぞれ有する。アンテナ１０及び２０は、指向性アンテナである。さらに、無線装置１及び２は、送受信機（無線トランシーバ）１１及び２１をそれぞれ有する。無線装置１及び２は、指向性ビームを互いに向け合うことでアンテナ１０及び２０の間に双方向のポイントツーポイント無線リンク５１及び５２を確立する。無線トランシーバ１１及び２１は、無線リンク５１及び５２を介してお互いの間で双方向に信号を送信する。

　以下では、説明の便宜のために、無線装置１から無線装置２に向かう無線リンク５１を“順方向リンク”と呼び、無線装置２から無線装置１に向かう無線リンク５２を“逆方向リンク”と呼ぶ。さらに、順方向リンク５１のために確保され、順方向リンク５１において使用可能な複数の無線チャネルの各々を“順方向チャネル”と呼ぶ。同様に、逆方向リンク５２のために確保され、逆方向リンク５２において使用可能な複数の無線チャネルの各々を“逆方向チャネル”と呼ぶ。順方向リンク５１の使用無線チャネルは、複数の順方向チャネルの中から選択され、逆方向リンク５２の使用無線チャネルは、複数の逆方向チャネルの中から選択される。

　本実施形態に係るポイントツーポイント無線システムは、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexing（FDD）を使用する。したがって、順方向リンク５１の使用無線チャネルと逆方向リンク５２の使用無線チャネルは、固定された周波数間隔だけ互いに離れている。例えば、図１に示されているように、順方向リンク５１の使用無線チャネルは、逆方向リンク５２の使用無線チャネルから２ＧＨｚだけ離れていてもよい。つまり、複数の順方向チャネルの各々は、固定された周波数間隔に従って、複数の逆方向チャネルのいずれかと予め対応付けられている。順方向リンク５１の使用無線チャネルは、逆方向リンク５２のそれと独立に決定されるのではく、固定された周波数間隔に従って逆方向リンク５２のそれと一緒に決定される。

　無線装置１及び２は、さらに、コントローラ１２及び２２をそれぞれ有する。コントローラ１２及び２２は、順方向リンク５１及び逆方向リンク５２の使用無線チャネルの変更手順を協調して行うよう構成されている。コントローラ１２及び２２は、その他の制御をさらに行ってもよい。例えば、コントローラ１２及び２２は、気象条件（例えば、雨、霧、靄、煙霧、煙、又はスモッグ）による伝播状態の変化に対処するために、変調スキーム及び符号化率などを無線リンク５１及び５２の品質に応じて変更するAdaptive Modulation and Coding（リンクアダプテーション）を行なってもよい。

　続いて以下では、無線装置１及び２（コントローラ１２及び２２）によって行われる使用無線チャネルの変更手順の具体例を説明する。図３は、本実施形態に係る使用無線チャネルの変更手順の変更手順の具体例を示すシーケンス図である。ステップＳ１０１では、無線装置１は、逆方向リンク５２の受信品質の低下を検出する。使用無線チャネルの変更手順は、典型的には、特定の無線チャネルが他の無線システムから受ける干渉を回避するために行われる。したがって、使用無線チャネルの変更手順をトリガーするためにステップＳ１０１において監視される受信品質は、典型的には、Signal to Interference plus Noise Ratio（SINR）であってもよい。さらに、気象条件の悪化又は何らかの構造物による遮蔽によって逆方向リンク５２の見通し（line of sight）が劣化したことと区別するために、SINRに加えて受信信号強度（Received Signal Strength Indicator (RSSI)）が使用されてもよい。

　ステップＳ１０２では、逆方向リンク５２の受信品質の劣化が検出されたことに応答して、無線装置１は、順方向リンク５１の現在の使用無線チャネルを用いて、所定の通知を無線装置２に送信する。ステップＳ１０２の所定の通知は、一例において、無線装置１において空きチャネルサーチが実行されることを示してもよい（空きチャネルサーチ通知）。これに代えて又はこれと組み合わせて、ステップＳ１０２の所定の通知は、逆方向リンク５２において障害が検出されたことを示してもよいし、無線装置２における空きチャネルサーチの要求を示してもよい。

　ステップＳ１０３では、無線装置２は、ステップＳ１０２の所定の通知の受信に応答して、受信通知（Acknowledgement）を送信する。受信通知は、逆方向リンク５２の現在の使用無線チャネルを用いて送信される。なお、逆方向リンク５２の受信品質が低下している状況では、受信通知が無線装置１に正常に到達することは保障されない。したがって、ステップＳ１０３の受信通知の送信は省略されてもよい。

　ステップＳ１０４Ａ及びＳ１０４Ｂでは、無線装置１及び２は共に空きチャネルサーチを実行する。すなわち、無線装置１は、逆方向リンク５２において使用可能な空きチャネル（つまり、clear channel又はunoccupied channel）を探索する。一方、無線装置２は、順方向リンク５１において使用可能な空きチャネル（clear channel又はunoccupied channel）を探索する。ステップＳ１０４Ａのチャネルサーチは、ステップＳ１０２の所定の通知の送信に応答して、又は当該所定の通知の送信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。ステップＳ１０４Ｂのチャネルサーチは、ステップＳ１０２の所定の通知の受信に応答して、又は当該所定の通知の受信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。

　ステップＳ１０５では、無線装置１は、ステップＳ１０４Ａにおける空き逆方向チャネルサーチの結果に基づいて、逆方向リンク５２の使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネルを決定する。ただし、ステップＳ１０５では、無線装置２による空き順方向チャネルサーチの結果は考慮されていない。なぜなら、逆方向リンク５２の受信品質が低下している状況では、空き順方向チャネルサーチの結果を無線装置２から無線装置１に正常に伝えることは難しいからである。

　なお、上述したように、本実施形態に係るポイントツーポイント無線システムは、固定された周波数間隔を伴うFDDを使用する。したがって、ステップＳ１０５にて決定される新たな逆方向チャネルは、新たな順方向チャネルと対応付けられている。そして、逆方向リンク５２の使用無線チャネルの変更は、順方向リンク５１の使用無線チャネルの変更を必然的に引き起こす。この観点において、ステップＳ１０５では、無線装置１は、新たに使用無線チャネルとされるべき逆方向チャネル及び順方向チャネルの組み合わせを決定すると言うこともできる。

　ステップＳ１０６では、無線装置１は、チャネル変更通知を無線装置２に送信する。チャネル変更通知は、順方向リンク５１の現在の（つまり、変更前の）使用無線チャネルを用いて送信される。なぜなら、順方向リンク５１の現在の（変更前の）使用無線チャネルは、無線装置２において正常に受信される可能性が高いためである。仮に変更後の新たな順方向チャネルを用いると、チャネル変更通知が無線装置２に正常に到達することは保障されないために、順方向リンク５１及び逆方向リンク５２の両方において通信不能になるおそれがある。

　ステップＳ１０６で送信されるチャネル変更通知は、ステップＳ１０５で決定された新たな逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す。当該チャネル変更通知は、新たな順方向チャネル、新たな逆方向チャネル、及び新たな双方向の使用無線チャネルの組み合わせのうち少なくとも１つを特定可能な識別子を含んでいればよい。既に説明している通り、順方向チャネルと逆方向チャネルは、固定された周波数関係に従って予め対応付けられている。したがって、新たな逆方向チャネルの識別子は新たな順方向チャネルを暗示し、同様に新たな順方向チャネルの識別子は新たな逆方向チャネルを暗示する。

　さらに、ステップＳ１０６で送信されるチャネル変更通知は、逆方向リンク５２の使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネルに加えて、新たな逆方向チャネル以外に逆方向リンク５２で使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを示す。当該少なくとも１つの空き逆方向チャネルの各々は、ステップＳ１０４Ａの空きチャネルサーチで見つかった空きチャネル（clear channel又はunoccupied channel）である。

　ステップＳ１０７では、無線装置２は、ステップＳ１０６のチャネル変更通知の受信に応答して、受信通知（Acknowledgement）を送信する。当該受信通知は、逆方向リンク５２の現在の（つまり変更前の）使用無線チャネルを用いて送信される。しかしながら、当該受信通知が無線装置１に正常に到達することは保障されない。したがって、ステップＳ１０３の受信通知と同様に、ステップＳ１０７の受信通知の送信は省略されてもよい。

　ステップＳ１０８Ａ及びＳ１０８Ｂでは、無線装置１及び２は共に双方向の使用無線チャネルを変更する。すなわち、無線装置１及び２は共に、逆方向リンク５２の使用無線チャネルを、ステップＳ１０５において決定された新たな逆方向チャネルに変更する。同時に、無線装置１及び２は共に、順方向リンク５１の使用無線チャネルを、新たな逆方向チャネルに（固定された周波数間隔に従って）予め対応付けられている新たな順方向チャネルに変更する。ステップＳ１０８Ａの動作は、ステップＳ１０６の変更通知の送信に応答して、又は当該変更通知の送信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。ステップＳ１０８Ｂの動作は、ステップＳ１０６の変更通知の受信に応答して、又は当該変更通知の受信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。

　変更後の新たな双方向の使用無線チャネル（つまり、新たな順方向チャネル及び新たな逆方向チャネル）の受信品質が共に良好である場合、無線装置１及び２は、使用無線チャネルの変更手順を完了すればよい。例えば、無線装置１及び２は、変更完了を示す通知を新たな使用無線チャネルを用いて互いに送信し、これにより使用無線チャネルの変更手順を完了してもよい。

　しかしながら、ステップＳ１０８Ａ及びＢの完了時点において、変更後の順方向リンク５１の使用無線チャネル（新たな順方向チャネル）の無線装置２における受信品質は保障されていないことに留意するべきである。なぜなら、ステップＳ１０２からＳ１０８Ａ及びＢまでの間は逆方向リンク５２が正常に使用できない片方向通信状態であるために、逆方向リンク５２を正常に戻すことを目的とした双方向の新たな使用無線チャネルの決定（ステップＳ１０５）は、逆方向リンク５２の受信側である無線装置１において単独で行われ、無線装置２における順方向リンク５１の受信品質は考慮されていないためである。したがって、無線装置２は、順方向リンク５１の新たな順方向チャネルにおいて正常に受信することができないおそれある。この問題に対処するため、図３のステップＳ１０９～Ｓ１１３Ａ及びＢは、順方向リンク５１の受信状態を正常化するための更なる手順を示している。

　ステップＳ１０９では、無線装置２は、順方向リンク５１の受信品質の低下を検出する。ステップＳ１０９において監視される受信品質は、SINRであってもよいし、SINRとRSSIの組み合わせであってもよい。なお、図３の例では、ステップＳ１０４Ｂにおいて空き順方向チャネルの探索が行われているため、無線装置２は、ステップＳ１０６の変更通知の受信の時点において、新たな順方向チャネルの受信品質が良好でないことを空き順方向チャネルの探索結果に基づいて認識できる。したがって、ステップＳ１０９における順方向リンク５１の受信品質の低下の検出を行わずに、無線装置２は、新たな順方向チャネルが適切でないことを直ちに判定してもよい。

　ステップＳ１１０では、無線装置２は、順方向リンク５１の使用無線チャネルとして使用されるべき更に新たな順方向チャネルを決定する。無線装置２は、ステップＳ１０６の変更通知によって無線装置１から通知された少なくとも１つの空き逆方向チャネルを把握している。したがって、無線装置２は、これら少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた（つまり、固定された周波数間隔だけ離れた）少なくとも１つの順方向チャネルの中から、更に新たな順方向チャネルを決定すればよい。より具体的に述べると、無線装置２は、ステップＳ１０４Ｂの探索によって空き順方向チャネルを把握している。したがって、無線装置２は、無線装置１から通知された空き逆方向チャネルに対応付けられた順方向チャネル集合とステップＳ１０４Ｂの探索で得られた空き順方向チャネル集合との積集合（共通部分、intersection）の中から、更に新たな順方向チャネルを決定すればよい。

　ステップＳ１１１では、無線装置２は、チャネル変更通知を無線装置１に送信する。チャネル変更通知は、ステップＳ１０８Ａ及び１０８Ｂで適用された新たな逆方向チャネルを用いて送信される。ステップＳ１１１のチャネル変更通知は、ステップＳ１１０で決定された新たな順方向チャネルを明示的又は暗示的に示す。当該チャネル変更通知は、更に新たな順方向チャネル、更に新たな逆方向チャネル、及び更に新たな双方向の使用無線チャネルの組み合わせのうち少なくとも１つを特定可能な識別子を含んでいればよい。既に説明している通り、順方向チャネルと逆方向チャネルは、固定された周波数関係に従って予め対応付けられている。したがって、更に新たな逆方向チャネルの識別子は更に新たな順方向チャネルを暗示し、同様に更に新たな順方向チャネルの識別子は更に新たな逆方向チャネルを暗示する。

　ステップＳ１１２では、無線装置１は、ステップＳ１１１のチャネル変更通知の受信に応答して、受信通知（Acknowledgement）を送信する。当該受信通知は、順方向リンク５１の現在の使用無線チャネル（つまり、ステップＳ１０８Ａ及びＢで変更された後の新たな順方向チャネル）を用いて送信される。しかしながら、順方向リンク５１の受信品質が低下している状況では、当該受信通知が無線装置２に正常に到達することは保障されない。したがって、ステップＳ１０３及びＳ１０７の受信通知と同様に、ステップＳ１１２の受信通知の送信は省略されてもよい。

　ステップＳ１１３Ａ及びＳ１１３Ｂでは、無線装置１及び２は共に双方向の使用無線チャネルを変更する。すなわち、無線装置１及び２は共に、順方向リンク５１の使用無線チャネルを、ステップＳ１１０において決定された更に新たな順方向チャネルに変更する。同時に、無線装置１及び２は共に、逆方向リンク５２の使用無線チャネルを、更に新たな順方向チャネルに（固定された周波数間隔に従って）予め対応付けられている更に新たな順方向チャネルに変更する。ステップＳ１１３Ａの動作は、ステップＳ１１２の変更通知の受信に応答して、又は当該変更通知の受信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。ステップＳ１１３Ｂの動作は、ステップＳ１１２の変更通知の送信に応答して、又は当該変更通知の送信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。

　上述の説明から理解されるように、本実施形態に係るポイントツーポイント無線装置１及び２は、固定された周波数間隔を伴うFDDを使用する。逆方向リンク５２の障害が発生したときに、無線装置１は、現在の順方向リンク５１を用いて、逆方向リンク５２で使用されるべき新たな逆方向チャネルとその他の少なくとも１つの空き逆方向チャネルを無線装置２に通知する。そして、無線装置１及び２は、新たな逆方向チャネル及びこれに（固定された周波数間隔に従って）対応付けられた新たな順方向チャネルを使用するよう、順方向リンク５１及び逆方向リンク５２の使用無線チャネルを共に変更する。これにより逆方向リンク５２の到達性が確保されるが、その代わりに順方向リンク５１の到達性が失われる可能性がある。もし順方向リンク５１の到達性が失われた場合、無線装置２は、無線装置１から通知された少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から更に新たな順方向チャネルを決定し、これを無線装置１に通知する。そして、無線装置１及び２は、更に新たな順方向チャネル及びこれに（固定された周波数間隔に従って）対応付けられた更に新たな逆方向チャネルを使用するよう、順方向リンク５１及び逆方向リンク５２の使用無線チャネルを共に変更する。このような変更手順を採用することで、無線装置１及び２は、保守又は制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることができ、片通信状態から安全に復帰することができる。

　なお、図３に示された使用無線チャネルの変更手順は、一例に過ぎず、部分的に変更されてもよい。例えば、ステップＳ１１１では、無線装置２は、順方向リンク５１で使用されるべき更に新たな順方向チャネルに加えて、その他の空き順方向チャネルを無線装置１に通知してもよい。これにより、仮に、無線装置２により決定された更に新たな順方向チャネルに（固定された周波数間隔に従って）対応付けられた逆方向チャネルが無線装置１にとって適切でない場合にうまく対処できる。すなわち、無線装置１は、無線装置２から通知された空き順方向チャネルに対応付けられた空き逆方向チャネル集合と、ステップＳ１０４Ａの探索で得られた空き逆方向チャネル集合との積集合（共通部分、intersection）の中から、次の更に新たな逆方向チャネルを決定すればよい。

　また、図３に示された空きチャネルサーチ（ステップＳ１０４Ａ及びＳ１０４Ｂ）の配置は、適宜変更されてもよい。空きチャネルサーチの配置の変形例については、以下の第２及び第３の実施形態で説明される。

＜第２の実施形態＞
　本実施形態は、第１の実施形態で説明された使用無線チャネルの変更手順の変形例を説明する。本実施形態に係るポイントツーポイント無線システムの構成例は、図２と同様である。

　図４は、無線装置１及び２（コントローラ１２及び２２）によって行われる使用無線チャネルの変更手順の具体例を示すシーケンス図である。図４の例では、図３の例と比べて、空きチャネルサーチの配置が主に変更されている。すなわち、図４の例では、無線装置１及び２は、逆方向リンク５２の障害検出（ステップＳ２０２）より前の任意の機会において、空き逆方向チャネルサーチ（ステップＳ２０１Ａ）及び空き順方向チャネルサーチ（ステップＳ２０１Ｂ）を実行する。例えば、無線装置１及び２は、オペレータによってスケジュールされた運用停止期間において、空きチャネルサーチを行ってもよい。

　図４のステップＳ２０３～Ｓ２１１Ａ及びＢにおける処理は、図３のステップＳ１０５～Ｓ１１３Ａ及びＢにおける処理と同様であるから、ここでは説明を省略する。なお、ステップＳ２０３では、ステップＳ２０１Ａの空き逆方向チャネルサーチの結果が使用される。ステップＳ２０８では、ステップＳ２０１Ｂの空き順方向チャネルサーチの結果が使用される。

　図４の手順によっても、第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。すなわち、無線装置１及び２は、保守又は制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることができ、片通信状態から安全に復帰することができる。

　また、図４の手順によれば、障害検出に先立って予め空きチャネルが把握できるため、逆方向リンク５２が使用できない片通信状態から速やかに復帰することに寄与できる。ただし、ステップＳ２０１Ａ及びＳ２０１Ｂの空きチャネルサーチが行われてから時間が経過している場合、空きチャネルサーチ時の時点でクリアであったチャネルの品質が低下しているかもしれない。したがって、ステップＳ２０３では、無線装置１は、逆方向リンク５２の新たな使用無線チャネルとして選択される１の逆方向チャネルに関して、受信品質の確認が行うことが好ましい。この確認は、順方向チャネルの周波数帯の全域にわたる空きチャネルサーチに比べると短時間で完了できる。同様に、ステップＳ２０８では、無線装置２は、順方向リンク５１の更に新たな使用無線チャネルとして選択される１の順方向チャネルに関して、受信品質の確認が行うことが好ましい。

＜第３の実施形態＞
　本実施形態は、第１の実施形態で説明された使用無線チャネルの変更手順の更なる変形例を説明する。本実施形態に係るポイントツーポイント無線システムの構成例は、図２と同様である。

　図５は、無線装置１及び２（コントローラ１２及び２２）によって行われる使用無線チャネルの変更手順の具体例を示すシーケンス図である。図５の例では、図３の例と比べて、空きチャネルサーチの配置が主に変更されている。すなわち、図５の例では、無線装置２は、自身における順方向リンク５１の障害検出（ステップＳ３０９）の後に、空き順方向チャネルサーチ（ステップＳ３１２）を実行する。

　図５のステップＳ３０１～Ｓ３０３並びにＳ３０５～Ｓ３０９における処理は、図３のステップＳ１０１～Ｓ１０３並びにＳ１０５～Ｓ１０９における処理と同様である。ステップＳ３０４では、無線装置１は、空き逆方向チャネルサーチを行う。一方、図３とは異なり、無線装置２は、空き順方向チャネルサーチを行わない。

　ステップＳ３１０では、順方向リンク５１の受信品質の劣化が検出されたことに応答して、無線装置２は、逆方向リンク５２の現在の使用無線チャネル（つまり、ステップＳ３０８Ａ及びＢで変更された後の新たな逆方向チャネル）を用いて、所定の通知を無線装置１に送信する。ステップＳ３１０の所定の通知は、一例において、無線装置２において空きチャネルサーチが実行されることを示してもよい（空きチャネルサーチ通知）。これに代えて又はこれと組み合わせて、ステップＳ３１０の所定の通知は、順方向リンク５１において障害が検出されたことを示してもよい。

　ステップＳ３１１では、無線装置１は、ステップＳ３１０の通知の受信に応答して、受信通知（Acknowledgement）を送信する。当該受信通知は、順方向リンク５１の現在の使用無線チャネル（つまり、ステップＳ３０８Ａ及びＢで変更された後の新たな順方向チャネル）を用いて送信される。しかしながら、順方向リンク５１の受信品質が低下している状況では、当該受信通知が無線装置２に正常に到達することは保障されない。したがって、ステップＳ３１１の受信通知の送信は省略されてもよい。

　ステップＳ３１２では、無線装置２は、順方向リンク５１において使用可能な空きチャネル（clear channel又はunoccupied channel）を探索する。ステップＳ３１２のチャネルサーチは、ステップＳ３１０の所定の通知の送信に応答して、又は当該所定の通知の送信から所定の待機時間が経過したことに応答して開始されてもよい。

　ステップＳ３１３～Ｓ３１６Ａ及びＢにおける処理は、図３のステップＳ１１０～Ｓ１１３Ａ及びＢにおける処理と同様である。なお、ステップＳ３１３では、ステップＳ３１２の空き順方向チャネルサーチの結果が使用される。

　図５の手順によっても、第１の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。すなわち、無線装置１及び２は、保守又は制御用の冗長な回線を用いずに双方向の使用無線チャネルを安全に切り替えることができ、片通信状態から安全に復帰することができる。

＜その他の実施形態＞
　上述の無線装置１及び２（コントローラ１２及び２２）の各々によって行われる使用無線チャネルの変更手順に関する処理は、Application Specific Integrated Circuit（ASIC）を含む半導体処理装置を用いて実現されてもよい。また、これらの処理は、少なくとも１つのプロセッサ（e.g. マイクロプロセッサ、Micro Processing Unit（MPU）、Central Processing Unit（CPU））を含むコンピュータにプログラムを実行させることによって実現されてもよい。具体的には、本明細書においてシーケンス図等を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータシステムに行わせるための命令群を含む一つ又は複数のプログラムを作成し、当該プログラムをコンピュータシステムに供給すればよい。

　このプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（e.g. フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（e.g. 光磁気ディスク）、Compact Disc Read Only Memory（CD-ROM）、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ（e.g. マスクROM、Programmable ROM（PROM）、Erasable PROM（EPROM）、フラッシュROM、Random Access Memory（RAM））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　さらに、上述した実施形態は本件発明者により得られた技術思想の適用に関する例に過ぎない。すなわち、当該技術思想は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは勿論である。

　この出願は、２０１４年３月１８日に出願された日本出願特願２０１４－０５４５４８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１、２　ポイントツーポイント無線装置
１０、２０　アンテナ
１１、２１　送受信機（無線トランシーバ）
１２、２２　コントローラ

Claims (31)

1. 　双方向のポイントツーポイント無線通信を行う第１及び第２の無線装置を備え、
   　前記第１及び前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置に向かう順方向リンク及び前記第２の無線装置から前記第１の無線装置に向かう逆方向リンクの使用無線チャネルの変更手順を協調して行うよう構成され、
   　前記変更手順は、
   （ａ）前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置に送信すること、及び
   （ｂ）前記第２の無線装置において、前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルの受信品質が良好でない場合に、前記順方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき更に新たな順方向チャネルを、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から決定すること、
   を備える、ポイントツーポイント無線システム。
2. 　前記変更手順は、前記第１の通知の送信の後に、前記第１及び第２の無線装置の両方において、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに変更すると共に、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに前記新たな順方向チャネルに変更することをさらに備える、請求項１に記載のポイントツーポイント無線システム。
3. 　前記第１の通知は、前記順方向リンクにおいて、前記順方向リンクの現在の使用無線チャネルを用いて送信される、請求項１又は２に記載のポイントツーポイント無線システム。
4. 　前記変更手順は、
   　前記更に新たな順方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第２の通知を、前記第２の無線装置から前記第１の無線装置に送信すること、及び
   　前記第２の通知の送信の後に、前記第１及び第２の無線装置の両方において、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに変更すると共に、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに対応付けられた前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルのうちの１つに変更すること、
   をさらに備える、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線システム。
5. 　前記第２の通知は、前記逆方向リンクにおいて前記新たな逆方向チャネルを用いて送信される、請求項４に記載のポイントツーポイント無線システム。
6. 　前記第２の通知は、前記更に新たな順方向チャネル以外に前記順方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き順方向チャネルをさらに示す、請求項４又は５に記載のポイントツーポイント無線システム。
7. 　前記変更手順は、前記第１の無線装置において、前記少なくとも１つの空き順方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの逆方向チャネルの中から次の逆方向チャネルを選択することをさらに備える、請求項６に記載のポイントツーポイント無線システム。
8. 　前記第１及び第２の無線装置は、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexingを使用して互いに通信し、
   　前記順方向リンクの使用無線チャネルと前記逆方向リンクの使用無線チャネルは、前記固定された周波数間隔だけ互いに離れている、
   請求項１～７のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線システム。
9. 　前記新たな順方向チャネルは、前記新たな逆方向チャネルに前記固定された周波数間隔に従って対応付けられており、
   　前記更に新たな順方向チャネルは、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルのうちの１つに前記固定された周波数間隔に従って対応付けられている、
   請求項８に記載のポイントツーポイント無線システム。
10. 　前記変更手順は、
    　前記第１の通知の送信の前に、前記第１の無線装置において前記逆方向リンクの受信品質の低下を検出したことに応じて、前記第１の無線装置から前記第２の無線装置に第３の通知を送信すること、及び
    　前記第３の通知の送信の後かつ前記第１の通知の送信の前に、前記第１の無線装置において前記逆方向リンクの空きチャネルの探索を実行し、前記第２の無線装置において前記順方向リンクの空きチャネルの探索を実行すること、
    をさらに備える、
    請求項１～９のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線システム。
11. 　前記第１の通知は、前記新たな逆方向チャネル及び前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルのそれぞれに対応する無線チャネル組み合わせの識別子を示し、
    　前記第２の通知は、前記更に新たな順方向チャネルに対応する無線チャネル組み合わせの識別子を示す、
    請求項４～７のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線システム。
12. 　ポイントツーポイント無線装置であって、
    　ポイントツーポイント無線技術により対向装置と通信する無線通信手段と、
    　前記ポイントツーポイント無線装置から前記対向装置に向かう順方向リンク及び前記対向装置から前記ポイントツーポイント無線装置に向かう逆方向リンクの使用無線チャネルの変更手順を実行する制御手段と、
    を備え、
    　前記変更手順は、前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を、前記対向装置に送信することを備える、
    ポイントツーポイント無線装置。
13. 　前記第１の通知は、前記順方向リンクにおいて、前記順方向リンクの現在の使用無線チャネルを用いて送信される、請求項１２に記載のポイントツーポイント無線装置。
14. 　前記変更手順は、前記第１の通知の送信の後に、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに変更すると共に、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルに変更することをさらに備える、請求項１２又は１３に記載のポイントツーポイント無線装置。
15. 　前記変更手順は、更に新たな順方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第２の通知を前記対向装置から受信すること；ここで、前記更に新たな順方向チャネルは、前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルの受信品質が良好でない場合に、前記対向装置において、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から選択される、をさらに備える請求項１３又は１４に記載のポイントツーポイント無線装置。
16. 　前記変更手順は、前記第２の通知の受信の後に、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに変更すると共に、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに対応付けられた前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルのうちの１つに変更することをさらに備える、請求項１５に記載のポイントツーポイント無線装置。
17. 　前記第２の通知は、前記逆方向リンクにおいて前記新たな逆方向チャネルを用いて送信される、請求項１５又は１６記載のポイントツーポイント無線装置。
18. 　前記第２の通知は、前記更に新たな順方向チャネル以外に前記順方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き順方向チャネルをさらに示す、請求項１５～１７のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
19. 　前記ポイントツーポイント無線装置及び前記対向装置は、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexingを使用して互いに通信し、
    　前記順方向リンクの使用無線チャネルと前記逆方向リンクの使用無線チャネルは、前記固定された周波数間隔だけ互いに離れている、
    請求項１２～１８のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
20. 　前記変更手順は、
    　前記第１の通知の送信の前に、前記ポイントツーポイント無線装置において前記逆方向リンクの受信品質の低下を検出したことに応じて、前記対向装置に第３の通知を送信すること、及び
    　前記第３の通知の送信の後かつ前記第１の通知の送信の前に、前記逆方向リンクの空きチャネルの探索を実行すること、
    をさらに備える、
    請求項１２～１９のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
21. 　ポイントツーポイント無線装置であって、
    　ポイントツーポイント無線技術により対向装置と通信する無線通信手段と、
    　前記対向装置から前記ポイントツーポイント無線装置に向かう順方向リンク及び前記ポイントツーポイント無線装置から前記対向装置に向かう逆方向リンクの使用無線チャネルの変更手順を実行する制御手段と、
    を備え、
    　前記変更手順は、
    （ａ）前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を前記対向装置から受信すること、及び
    （ｂ）前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルの受信品質が良好でない場合に、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から更に新たな順方向チャネルを決定すること、
    を備える、
    ポイントツーポイント無線装置。
22. 　前記変更手順は、前記第１の通知の受信の後に、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに変更すると共に、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルに変更することをさらに備える、請求項２１に記載のポイントツーポイント無線装置。
23. 　前記第１の通知は、前記順方向リンクにおいて、前記順方向リンクの現在の使用無線チャネルを用いて送信される、請求項２１又は２２に記載のポイントツーポイント無線装置。
24. 　前記変更手順は、
    　前記更に新たな順方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第２の通知を前記対向装置に送信すること、及び
    　前記第２の通知の送信の後に、前記順方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに変更すると共に、前記逆方向リンクの使用無線チャネルを前記更に新たな順方向チャネルに対応付けられた前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルのうちの１つに変更すること、
    をさらに備える、
    請求項２１～２３のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
25. 　前記第２の通知は、前記逆方向リンクにおいて前記新たな逆方向チャネルを用いて送信される、請求項２４に記載のポイントツーポイント無線装置。
26. 　前記第２の通知は、前記更に新たな順方向チャネル以外に前記順方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き順方向チャネルをさらに示す、請求項２４又は２５に記載のポイントツーポイント無線装置。
27. 　前記ポイントツーポイント無線装置及び前記対向装置は、固定された周波数間隔を伴うFrequency Division Duplexingを使用して互いに通信し、
    　前記順方向リンクの使用無線チャネルと前記逆方向リンクの使用無線チャネルは、前記固定された周波数間隔だけ互いに離れている、
    請求項２１～２６のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
28. 　前記変更手順は、
    　前記第１の通知の受信の前に、前記対向装置において前記逆方向リンクの受信品質の低下を検出したことに応じて、前記対向装置から第３の通知を受信すること、及び
    　前記第３の通知の受信の後かつ前記第１の通知の受信の前に、前記順方向リンクの空きチャネルの探索を実行すること、
    をさらに備える、
    請求項２１～２７のいずれか１項に記載のポイントツーポイント無線装置。
29. 　ポイントツーポイント無線装置により行われる通信制御方法であって、
    　前記ポイントツーポイント無線装置は、前記ポイントツーポイント無線装置から対向装置に向かう順方向リンク及び前記対向装置から前記ポイントツーポイント無線装置に向かう逆方向リンクにおいて、ポイントツーポイント無線技術により前記対向装置と通信するよう構成され、
    　前記通信制御方法は、（ａ）前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を前記対向装置に送信することを備える、
    通信制御方法。
30. 　ポイントツーポイント無線装置により行われる通信制御方法であって、
    　前記ポイントツーポイント無線装置は、対向装置から前記ポイントツーポイント無線装置に向かう順方向リンク及び前記ポイントツーポイント無線装置から前記対向装置に向かう逆方向リンクにおいて、ポイントツーポイント無線技術により前記対向装置と通信するよう構成され、
    　前記通信制御方法は、
    （ａ）前記逆方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき新たな逆方向チャネル及び前記新たな逆方向チャネル以外に前記逆方向リンクで使用可能な少なくとも１つの空き逆方向チャネルを明示的又は暗示的に示す第１の通知を前記対向装置から受信すること、及び
    （ｂ）前記新たな逆方向チャネルに対応付けられた新たな順方向チャネルの受信品質が良好でない場合に、前記順方向リンクの使用無線チャネルとして使用されるべき更に新たな順方向チャネルを、前記少なくとも１つの空き逆方向チャネルに対応付けられた少なくとも１つの順方向チャネルの中から決定すること、
    を備える、
    通信制御方法。
31. 　請求項２９又は３０に記載の通信制御方法をコンピュータに行わせるためのプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体。

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