WO2022064563A1 - 無線システム、基地局及び無線通信方法 - Google Patents

無線システム、基地局及び無線通信方法 Download PDF

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WO2022064563A1
WO2022064563A1 PCT/JP2020/035818 JP2020035818W WO2022064563A1 WO 2022064563 A1 WO2022064563 A1 WO 2022064563A1 JP 2020035818 W JP2020035818 W JP 2020035818W WO 2022064563 A1 WO2022064563 A1 WO 2022064563A1
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WO
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terminal
radio
communication
interference
unit
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PCT/JP2020/035818
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English (en)
French (fr)
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光貴 中村
渉 山田
保彦 井上
笑子 篠原
裕介 淺井
泰司 鷹取
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日本電信電話株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/24—Cell structures
    • H04W16/28—Cell structures using beam steering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the embodiment relates to a wireless system, a base station, and a wireless communication method.
  • the unlicensed band can be used by the business operator without obtaining a license.
  • unlicensed bands are more susceptible to interference than licensed bands.
  • CCA Car Channel Assessment
  • the method using CCA is to check if another terminal is using a channel before the terminal starts transmitting, and if the channel is in use, do not transmit in the same frequency band as that channel. It is a method.
  • ZF Zero Forcing
  • ZF is also known as a method of avoiding interference with other terminals.
  • ZF is a method of directing a null of a directional beam to another terminal that may cause interference.
  • the embodiment provides a wireless system, a base station, and a wireless communication method capable of communicating with a communication partner terminal while avoiding interference from other terminals without significantly reducing the transmission frequency.
  • the wireless system has a base station and a plurality of terminals.
  • the base station includes a radio, a communication instruction unit, a radio information acquisition unit, a determination unit, and a control unit.
  • the radio communicates with a plurality of terminals in the coverage area via an antenna by a radio signal.
  • the communication instruction unit instructs the radio to carry out communication.
  • the radio information acquisition unit acquires radio information related to interference from a plurality of radios.
  • the determination unit determines whether or not interference occurs in communication with the first terminal among the terminals based on the radio information.
  • the control unit instructs the radio to send an instruction to transmit the radio signal to the second terminal located closest to the interference source that causes the interference.
  • the unit is controlled, and then the communication instruction unit is controlled so that the radio unit communicates with the first terminal.
  • the plurality of terminals communicate with the base station according to the instruction of the communication instruction unit.
  • the embodiment it is possible to provide a wireless system, a base station, and a wireless communication method capable of communicating with a communication partner terminal while avoiding interference from other terminals without significantly reducing the transmission frequency.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a wireless system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a base station.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the terminal 20a.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the functional configuration of the base station.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the functional configuration of the terminal 20a.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of operation in the base station.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the carrier sense terminal.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the terminal 20a.
  • FIG. 1 shows an example of the configuration of the wireless system 1 according to the embodiment.
  • the wireless system 1 includes, for example, a base station 10 and a terminal 20a.
  • the terminal 20a exists in the cover area C of the base station 10.
  • a terminal 20b that can be an interference source during communication between the base station 10 and the terminal 20a.
  • the interference source is the terminal 20b, but the terminal 20a can also be an interference source during communication between the base station 10 and the terminal 20b. That is, the following description holds even if the terminal 20a and the terminal 20b are replaced.
  • the base station 10 is a wireless communication device used as an access point for a wireless LAN.
  • the base station 10 can wirelessly transmit the data received from the server to the terminal 20a via a network (not shown). Further, the base station 10 can wirelessly receive the data from the terminal 20a. Communication between the base station 10 and the terminal 20a is based on, for example, the 802.11 standard.
  • the terminal 20a is a plurality of terminals equipped with a wireless communication device such as a smartphone or a tablet PC.
  • the terminal 20a may be a non-movable terminal equipped with a wireless communication device such as a desktop computer.
  • the terminal 20a may be at least capable of communicating with the base station 10.
  • the terminal 20b is a terminal provided with a wireless communication device such as a smartphone or a tablet PC, and is a terminal that handles traffic different from that of the terminal 20a, for example.
  • the terminal 20b may be a non-movable terminal equipped with a wireless communication device such as a desktop computer.
  • the terminal 20b may be at least capable of communicating with the base station 10. In FIG. 1, only one terminal 20b is shown. A plurality of terminals 20b may exist in the cover area C of the base station 10. Further, in FIG. 1, it is assumed that the interference source is the terminal 20b.
  • the interference source at the time of communication with the terminal 20a does not necessarily have to be the terminal.
  • the interference source may be, for example, a base station different from the base station 10.
  • the interference source in the embodiment may be any as long as it can communicate with the base station 10.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the base station 10.
  • the base station 10 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a storage 14, and a wireless communication module 15. I have.
  • the base station 10 may include a wired communication module or the like for communicating with a server (not shown).
  • the CPU 11 is a circuit capable of executing various programs, and controls the overall operation of the base station 10.
  • An ASIC or the like may be used instead of the CPU. Further, the number of CPUs 11 may be two or more instead of one.
  • the ROM 12 is a non-volatile semiconductor memory, and holds a program, control data, and the like for controlling the base station 10.
  • the RAM 13 is, for example, a volatile semiconductor memory and is used as a working area of the CPU 11.
  • the storage 14 is a non-volatile storage device such as a flash memory, and holds the system software of the base station 10 and the like. Further, the storage 14 holds the radio information described later and the learning result based on the radio information.
  • the wireless communication module 15 is a circuit used for transmitting and receiving data by a wireless signal, and is connected to an antenna. As will be described later, it is desirable that the antenna in the embodiment is an antenna whose directivity can be controlled.
  • FIG. 3 shows an example of the configuration of the terminal 20a.
  • the terminal 20b may or may not have the same configuration as the terminal 20a. In the following, it is assumed that the terminal 20b has the same configuration as the terminal 20a, and the description of the configuration of the terminal 20b will be omitted.
  • the terminal 20a includes, for example, a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, a storage 24, and a wireless communication module 25.
  • the CPU 21 is a circuit capable of executing various programs, and controls the overall operation of the terminal 20a.
  • An ASIC or the like may be used instead of the CPU. Further, the number of CPUs 21 may be two or more instead of one.
  • the ROM 22 is a non-volatile semiconductor memory, and holds a program, control data, and the like for controlling the terminal 20a.
  • the RAM 23 is, for example, a volatile semiconductor memory and is used as a working area of the CPU 21.
  • the storage 24 is a non-volatile storage device such as a flash memory, and holds system software or the like of the terminal 20a. Further, the storage 24 holds the radio information described later.
  • the wireless communication module 25 is a circuit used for transmitting and receiving data by a wireless signal, and is connected to an antenna.
  • the antenna of the terminal 20a is not particularly limited.
  • the wireless system 1 executes data communication based on, for example, an OSI (Open Systems Interconnection) reference model.
  • OSI Open Systems Interconnection
  • the communication function has 7 layers (1st layer: physical layer, 2nd layer: data link layer, 3rd layer: network layer, 4th layer: transport layer, 5th layer: session layer, 6th layer. Layer: presentation layer, 7th layer: application layer).
  • the data link layer includes, for example, an LLC (Logical Link Control) layer and a MAC (Media Access Control) layer.
  • FIG. 4 shows an example of the functional configuration of the base station 10.
  • the base station 10 has, for example, a radio 101, an antenna 102, a radio information recording unit 103, a learning unit 104, an allocation unit 105, a determination unit 106, a control unit 107, and directivity. It has a sex setting unit 108, a directivity control unit 109, and a communication instruction unit 110.
  • the radio 101 and the antenna 102 correspond to, for example, the wireless communication module 15.
  • the wireless information recording unit 103 corresponds to, for example, the storage 14.
  • the learning unit 104, the allocation unit 105, the determination unit 106, the control unit 107, the directivity setting unit 108, the directivity control unit 109, and the communication instruction unit 110 are, for example, a wireless communication program stored in the ROM 12. Is realized by the CPU 11 executing.
  • the radio station 101 performs processing related to transmission / reception of radio signals.
  • the radio 101 has a transmission / reception unit 1011 and a radio information acquisition unit 1012.
  • the radio 101 may include a plurality of radios that handle radio signals of different channels.
  • the transmission / reception unit 1011 transmits / receives a wireless signal according to an instruction from the communication instruction unit 110. For example, when transmitting a wireless signal, the transmission / reception unit 1011 generates a wireless signal from data input from a server or the like (not shown), receives the wireless signal, and transmits the wireless signal to the terminal 20a via the antenna 102. Further, when the transmission / reception unit 1011 receives the radio signal, the transmission / reception unit 1011 restores the data from the radio signal received from the terminal 20a via the antenna 102.
  • the radio information acquisition unit 1012 acquires the radio information of the terminal 20a which is the communication partner of the base station 10 and the terminal 20b which is the interference source.
  • the radio information is information related to interference by radio waves from an interference source such as the terminal 20b with respect to the terminal 20a, and is the identifier of each terminal, the communication time zone, the position of the terminal, the reception signal strength (RSSI) of the radio wave, and the communication. Includes the amount of traffic at the time.
  • the communication time zone is a time zone in which communication with the corresponding terminal is carried out. The communication time zone is measured from, for example, the communication time from the start to the completion of communication.
  • the position of the terminal is the position of the terminal on the cover area C.
  • the position of the terminal is measured, for example, from the RSSI of the radio wave of the radio signal and the arrival direction of the radio wave.
  • RSSI is measured, for example, from the received power of a radio signal.
  • the arrival direction of the radio wave is measured, for example, from the phase difference of the radio signal received by each of the antenna elements constituting the omnidirectional array antenna.
  • the traffic amount is the data amount of the radio signal transmitted within a certain period. Traffic volume is measured, for example, from RSSI.
  • the antenna 102 is an antenna provided with an antenna element for transmitting and receiving radio signals.
  • the antenna 102 in the embodiment is preferably an antenna whose directivity can be controlled.
  • the antenna 102 is an omnidirectional array antenna having a plurality of omnidirectional antenna elements. By controlling the amplitude and phase of each omnidirectional antenna element, the antenna 102 can operate as a directional antenna.
  • the radio information recording unit 103 records radio information related to each of the terminal 20a and the terminal 20b acquired by the radio information acquisition unit 1012. Wireless information is recorded for each terminal.
  • the learning unit 104 learns the conditions of interference during communication with the terminal 20a in the cover area C based on the radio information recorded in the radio information recording unit 103.
  • the conditions of interference are the time zone in which the interference occurs and the range of influence of the interference source.
  • the learning unit 104 does not necessarily have to be provided in the base station 10.
  • the learning unit 104 may be provided on a server or the like capable of communicating with the base station 10.
  • the allocation unit 105 implements grouping of terminals 20a based on the learning result of the learning unit 104.
  • the group of terminals 20a is a group of terminals 20a that receive interference from the same interference source. That is, the group of terminals 20a includes a plurality of terminals 20a existing at positions close to the terminals 20b. Further, the allocation unit 105 sets the terminal 20a, which is most affected by the interference from the interference source in the group of the terminals 20a, as the terminal for carrier sense to the interference source.
  • the determination unit 106 determines whether or not interference occurs in communication with the group of the terminal 20a based on the learning result of the learning unit 104. Then, the determination unit 106 notifies the control unit 107 of the determination result as to whether or not interference occurs.
  • the control unit 107 controls to avoid interference during communication with the group of the terminals 20a according to the determination result of the determination unit 106 and the learning result of the learning unit 104.
  • the control unit 107 notifies the communication instruction unit 110 of the execution of communication with the terminal 20a.
  • the control unit 107 changes, for example, the communication execution time zone with the terminal 20a to a time zone that is not easily affected by the interference.
  • the communication execution time zone is a time zone for communicating with the group of terminals 20a. Then, the control unit 107 notifies the communication instruction unit 110 of the changed communication execution time zone.
  • the control unit 107 determines, for example, the condition of the antenna gain in each direction of the antenna 102 for communicating with the group of the terminals 20a. Then, the control unit 107 notifies the directivity setting unit 108 of the determined antenna gain condition. Further, when it is determined that interference occurs, the control unit 107 causes the communication instruction unit 110 to transmit a wireless signal to another terminal 20a that is not the terminal of the communication partner in the group of the terminal 20a, for example. Control.
  • the directivity setting unit 108 sets a directivity pattern that satisfies the condition of the antenna gain notified by the control unit 107.
  • the directional pattern includes the amplitude and phase of each omnidirectional antenna element constituting the antenna 102.
  • the directivity control unit 109 controls the directivity of the antenna 102 based on the directivity pattern set by the directivity setting unit 108.
  • the communication instruction unit 110 instructs the transmission / reception unit 1011 of the radio unit 101 to perform communication when the communication execution time zone notified by the control unit 107 is reached. Further, the communication instruction unit 110 instructs the terminal 20a of the communication execution time zone notified by the control unit 107. The communication execution time zone is instructed to the terminal 20a by using the transmission / reception unit 1011.
  • FIG. 5 shows an example of the functional configuration of the terminal 20a.
  • the terminal 20a has, for example, a radio 201, an antenna 202, a radio information recording unit 203, and a control unit 204.
  • the radio 201 and the antenna 202 correspond to, for example, the radio communication module 25.
  • the wireless information recording unit 203 corresponds to, for example, the storage 24.
  • the control unit 204 is realized, for example, by the CPU 21 executing a wireless communication program stored in the ROM 22.
  • the radio 201 performs processing related to communication by a radio signal.
  • the radio 201 handles a radio signal of the same channel as the radio 101.
  • the radio 201 has a transmission / reception unit 2011 and a radio information acquisition unit 2012.
  • the transmission / reception unit 2011 transmits / receives radio signals according to instructions from the control unit 204. For example, when transmitting a radio signal, the transmission / reception unit 2011 generates a radio signal from the input data, receives the radio signal, and transmits the radio signal to the base station 10 via the antenna 202. Further, when the transmission / reception unit 2011 receives the radio signal, the transmission / reception unit 2011 restores the data from the radio signal received from the base station 10 via the antenna 202.
  • the wireless information acquisition unit 2012 acquires wireless information related to the terminal 20a.
  • the radio information includes, for example, the RSSI of the radio wave received from the terminal 20b which is an interference source and the identifier of the terminal 20b.
  • the antenna 202 is an antenna provided with an antenna element for transmitting and receiving radio signals.
  • the antenna 202 is not particularly limited.
  • the antenna 202 may include a single antenna element or may include a plurality of antenna elements.
  • the antenna 202 may be an omnidirectional antenna or a directional antenna.
  • the wireless information recording unit 203 records the wireless information related to the terminal 20a acquired by the wireless information acquisition unit 2012.
  • the control unit 204 controls the communication by the radio 201.
  • the control unit 204 receives the communication execution time zone from the base station 10, and permits the radio 201 to communicate with the base station 10 when the communication execution time zone is reached.
  • the control unit 204 permits communication with the base station 10 at a timing or the like where there is no interference with other terminals.
  • the control unit 204 instructs the radio equipment 201 to transmit the radio information recorded in the radio information recording unit 203 to the base station 10 in response to the request from the base station 10.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation in the base station 10.
  • the base station 10 learns the conditions of interference when communicating with each terminal in the cover area C while communicating with the terminal 20a of the communication partner and the terminal 20b of the interference source. Then, the base station 10 communicates with the terminal 20a by using the learning result.
  • step S1 the base station 10 prepares for communication with the terminal 20a.
  • the preparation for this communication includes negotiation before communication with the terminal of the communication partner, acquisition of learning results of interference conditions at the time of communication with the terminal in the coverage area C, and the like.
  • step S2 the base station 10 determines whether or not sufficient learning has been performed. When it is determined in step S2 that sufficient learning has not been performed, the process proceeds to step S3. When it is determined in step S2 that sufficient learning has been performed, the process proceeds to step S8.
  • step S3 the base station 10 carries out communication with the terminal 20a or 20b.
  • This communication may be the transmission of a radio signal including data from the base station 10, or may be the reception of a radio signal including data from the terminal 20a or the terminal 20b. Further, this communication may be the transmission of a beacon signal from the base station 10.
  • step S4 the base station 10 acquires radio information related to the terminal of the communication partner.
  • the radio information includes the identifier of the terminal, the communication time zone with the terminal, RSSI, the position of the terminal, and the amount of traffic.
  • the radio information acquired in step S4 includes not only the information acquired from the terminal 20a but also the information acquired from the terminal 20b.
  • step S5 the base station 10 stores the acquired radio information in, for example, a storage 14 as the radio information recording unit 103.
  • step S6 the base station 10 learns the conditions for generating interference, for example, based on the radio information stored in the storage 14.
  • the base station 10 learns about the range and time zone in which the radio wave of the terminal 20b, which is an interference source, affects the terminal 20a, based on the radio information stored in the storage 14, for example.
  • the range in which the radio wave of the terminal 20b as an interference source affects the terminal 20b is, for example, the range in which the terminals 20a in which the RSSI of the radio wave arriving from the same terminal 20b exceeds the threshold value is distributed.
  • the time zone in which the radio wave of the terminal 20b as an interference source affects the terminal 20a is, for example, a time zone in which the RSSI of the radio wave reaching the terminal 20a from the terminal 20b exceeds the threshold value.
  • each terminal 20a associates the value of the RSSI with the identifier of the terminal 20b of the interference source to generate radio information, and stores this radio information, for example. Store at 24. Then, each terminal 20a transmits a radio signal including radio information to the base station 10 at a required timing.
  • the timing at which the radio signal including the radio information is transmitted from the terminal 20a to the base station 10 is not limited to the time of communication with the base station 10.
  • the terminal 20a may periodically transmit a radio signal including radio information, or may transmit a radio signal including radio information in response to a request from the base station 10.
  • the learning method of the interference condition is not limited to a specific method. For example, various multi-value classification learning can be used for this learning.
  • step S7 the base station 10 groups the terminals 20a based on the learning result. After that, the process returns to step S1. Specifically, the base station 10 allocates terminals 20a affected by radio waves from the same interference source to one group. Further, the base station 10 associates the identifier of the terminal 20b of the interference source that affects the group of the terminals 20a with the group of the terminals 20a. Further, the base station 10 sets the terminal having the largest RSSI from the interference source among the grouped terminals 20a as the terminal for carrier sense to the interference source. In general, radio waves are attenuated as the propagation distance increases.
  • the base station 10 may classify a plurality of terminals 20a having similar communication time zones and types of traffic to be communicated into one group as well as interference conditions.
  • the number of terminals 20a belonging to one group may be determined by the traffic volume of the terminals 20a belonging to the group. For example, the number of terminals 20a belonging to one group may be determined so that the total amount of traffic for each group becomes a predetermined value. In this case, if the traffic volume of each terminal 20a is small, the number of terminals 20a belonging to one group is large. On the contrary, if the traffic volume of each terminal 20a is large, the number of terminals 20a belonging to one group is small.
  • step S8 when it is determined in step S2 that sufficient learning has been performed, the base station 10 determines whether or not interference occurs in the current time zone based on the learning result. That is, the base station 10 determines whether or not the radio wave of the terminal 20b whose interference source is the current time zone affects the communication with the terminal 20a. When it is determined in step S8 that interference occurs, the process proceeds to step S9. When it is determined in step S8 that interference does not occur, the process proceeds to step S14.
  • the time zone in which the radio wave of the terminal 20b, which is the interference source affects the terminal 20a, that is, the time zone in which the interference occurs is random, it may be determined that the interference occurs in the current time zone.
  • step S9 the base station 10 determines whether or not the time zone in which the interference occurs is random. When it is determined in step S9 that the time zone in which the interference occurs is not random, the process proceeds to step S10. When it is determined in step S9 that the time zone in which the interference source occurs is random, the process proceeds to step S11.
  • step S10 the base station 10 allocates the communication execution time zone.
  • the process proceeds to step S14.
  • step S10 specifically, the base station 10 allocates a communication execution time zone of a group of terminals 20a so as to avoid a communication time zone of the terminal 20b which is an interference source.
  • the base station 10 affects the communication to be performed by the communication terminal 20a in consideration of the duty ratio of the communication partner terminal 20a and the like. It is desirable to allocate the communication execution time zone so that there is no such thing.
  • a duty ratio 10% rule is a rule that stipulates that each transmission must be performed within 10% of the total communicable time.
  • step S11 the base station 10 determines whether or not the direction of arrival of the radio wave that is the interference source and the direction in which the group of the terminal 20a of the communication partner is located are the same.
  • step S11 when the angle difference between the direction of arrival of the radio wave that is the interference source and the direction in which the group of the terminal 20a of the communication partner is located is smaller than the half-value angle of the directivity, it is determined that these directions are the same. To. When it is determined in step S11 that the direction of arrival of the radio wave that is the interference source and the direction in which the group of the terminal 20a of the communication partner is located are not the same, the process proceeds to step S12. When it is determined in step S11 that the direction of arrival of the radio wave that is the interference source and the direction in which the group of the terminal 20a of the communication partner is located are the same, the process proceeds to step S13.
  • step S12 the base station 10 sets a directivity pattern when communicating with the group of terminals 20a. After that, the process proceeds to step S14. Specifically, in step S12, the base station 10 sets the directivity pattern so that the antenna gain in the direction of the terminal 20a of the current communication partner is high and the antenna gain in the direction of the terminal 20b is low. Further, the base station 10 may lower the antenna gain not only in the direction in which the interference source such as the terminal 20b exists but also in the direction in which the terminal 20a of the current communication partner does not exist.
  • RSSI may also be considered when determining the antenna gain.
  • step S13 the base station 10 causes a carrier sense terminal 20a different from the communication partner terminal 20a to transmit a radio signal.
  • the process proceeds to step S14.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the process of step S13.
  • the terminal 20a1 is the terminal 20a of the communication partner of the original base station 10.
  • the terminal 20a2 is a terminal 20a set as a carrier sense terminal.
  • the base station 10 notifies the carrier sense terminal 20a2 of the communication execution time zone prior to the communication with the communication partner terminal 20a1.
  • the carrier sense terminal 20a2 transmits a radio signal.
  • the transmission destination of the radio signal of the carrier sense terminal 20a2 is, for example, the interference source terminal 20b.
  • the carrier sense terminal 20a2 does not necessarily have to be the terminal 20b to transmit the radio signal as long as the same channel as the interference source terminal 20b is used.
  • the interference source terminal 20b waits for the transmission of the radio signal to the base station 10 because the channel is used as a result of the carriage.
  • the terminal 20a1 of the original communication partner can obtain a transmission opportunity.
  • the interference from the terminal 20b in the communication time zone between the base station 10 and the terminal 20a1 is reduced.
  • the terminal set for carrier sense may be the terminal of the communication partner. In this case, another terminal 20a having the next highest RSSI of the radio wave from the terminal 20b which is an interference source may be set as the carrier sense terminal.
  • step S14 the base station 10 carries out communication with the terminal 20a of the communication partner. For example, the base station 10 transmits a radio signal to the terminal 20a. Further, the base station 10 receives a radio signal from the terminal 20a. After performing the communication, the process returns to step S1.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the terminal 20a.
  • the terminal 20a is notified of the communication execution time zone from the base station 10.
  • the operation of the terminal 20a will be described, but the operation of the terminal 20b may be performed in the same manner as the terminal 20a.
  • step S21 the terminal 20a determines whether or not the communication execution time zone notified from the base station 10 has been reached. In step S21, the process waits until the communication execution time zone is reached. The terminal 20a may communicate with a base station other than the base station 10 until the communication execution time zone is reached. When it is determined in step S21 that the communication execution time zone has come, the process proceeds to step S22.
  • step S22 the terminal 20a carries out communication with the base station 10. For example, the terminal 20a transmits a radio signal to the base station 10. Further, the terminal 20a receives a radio signal from the base station 10. After performing the communication, the terminal 20a ends the process of FIG.
  • the communication in step S22 may be communication as a carrier sense terminal 20a.
  • the base station when the interference source and the terminal of the communication partner exist in the same direction, the base station causes another terminal near the interference source to transmit the radio signal. As a result, the transmission of the terminal of the interference source is waited for. Therefore, it is possible to avoid interference from other terminals and communicate with the terminal of the communication partner without significantly reducing the transmission frequency of each terminal.
  • the base station is directed to a beam having directivity toward the terminal of the communication partner. This also allows the base station to avoid the effects of interference and communicate with the terminal of the communication partner.
  • the base station sets the communication execution time zone of the terminal of the communication partner so as to avoid the time zone of interference occurrence. This also allows the base station to avoid the effects of interference and communicate with the terminal of the communication partner.
  • terminals are grouped according to location and traffic volume, and communication is carried out for each group. As a result, the total amount of traffic in each communication time zone can be suppressed to a certain value.
  • each process according to the embodiment can be stored as a program that can be executed by a CPU or the like which is a computer.
  • it can be stored and distributed in a storage medium of an external storage device such as a magnetic disk, an optical disk, or a semiconductor memory. Then, the CPU or the like can read the program stored in the storage medium of the external storage device, and the operation is controlled by the read program, so that the above-mentioned processing can be executed.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified at the implementation stage without departing from the gist thereof.
  • each embodiment may be carried out in combination as appropriate, in which case the combined effect can be obtained.
  • the above-described embodiment includes various inventions, and various inventions can be extracted by a combination selected from a plurality of disclosed constituent requirements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, if the problem can be solved and the effect is obtained, the configuration in which the constituent elements are deleted can be extracted as an invention.
  • Wireless communication module 101 ... Radio 102 ... Antenna 103 ... Radio information recording unit 104 ... Learning unit 105 ... Allocation unit 106 ... Judgment unit 107 ... Control unit 108 ... Directivity setting unit 109 ... Directivity control unit 110 ... Communication instruction unit 201 ... Radio 202 ... Antenna 203 ... Radio information recording unit 204 ... Control unit 2011 ... Transmission / reception unit 2012 ... Radio information acquisition unit

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Abstract

実施形態の無線システムは、基地局と、複数の端末とを有する。基地局は、無線機と、通信指示部と、無線情報取得部と、判定部と、制御部とを備える。無線機は、アンテナを介してカバーエリア内の複数の端末と無線信号によって通信する。通信指示部は、無線機に通信を実施するように指示する。無線情報取得部は、複数の無線機から干渉に係る無線情報を取得する。判定部は、無線情報に基づき、端末のうちの第１の端末との通信において干渉が発生するか否かを判定する。制御部は、干渉が発生すると判定されたとき、無線機が干渉を発生させる干渉源の近くに位置する第２の端末に対して無線信号の送信を実施させる指示を送信するように通信指示部を制御し、その後に無線機が第１の端末との通信を実施するように通信指示部を制御する。複数の端末は、通信指示部の指示に従って基地局と通信する。

Description

無線システム、基地局及び無線通信方法
　実施形態は、無線システム、基地局及び無線通信方法に関する。
　アンライセンスバンドは、事業者が免許を取得することなく利用できる。しかしながら、アンライセンスバンドは、ライセンスバンドに比べて干渉による影響を受けやすい。ここで、アンライセンスバンドにおいて他の端末への干渉を回避するための手法としてＣＣＡ（Clear Channel Assessment）を用いる手法が知られている。ＣＣＡを用いる手法は、端末が送信を開始する前に他の端末がチャネルを使用していないかを確認し、チャネルを使用中であればそのチャネルと同一周波数帯で送信を行わないようにする手法である。また、他の端末への干渉を回避する手法としてＺＦ(Zero Forcing)と呼ばれる手法も知られている。ＺＦは、干渉を与え得る他の端末に対して指向性ビームのヌルを向ける手法である。この他、干渉源となる他の端末の送信を制限する手法としてＲＴＳ／ＣＴＳ（Request to Send/Clear to Send）を利用して他の端末の送信を制限する手法、ＮＡＶ（Network Allocation Vector）期間を設定して他の端末の送信を制限する手法も知られている。
日本国特開２０１４－０８２５６７号公報 日本国特開２０１６－１４９６９１号公報
　ＣＣＡやＺＦといった手法では、干渉源となる端末の送信頻度が多い場合に、その他の端末の送信頻度が低下する。また、ＲＴＳ／ＣＴＳを用いる手法やＮＡＶ期間を設定する手法では、通信を受信可能なすべての端末の送信が禁止される。このため、多くの端末を収容するような環境下では、多くの端末の送信頻度が低下する。
　実施形態は、送信頻度を著しく低下させることなく、他端末からの干渉を回避して通信相手の端末と通信することができる無線システム、基地局及び無線通信方法を提供する。
　実施形態では、無線システムは、基地局と、複数の端末とを有する。基地局は、無線機と、通信指示部と、無線情報取得部と、判定部と、制御部とを備える。無線機は、アンテナを介してカバーエリア内の複数の端末と無線信号によって通信する。通信指示部は、無線機に通信を実施するように指示する。無線情報取得部は、複数の無線機から干渉に係る無線情報を取得する。判定部は、無線情報に基づき、端末のうちの第１の端末との通信において干渉が発生するか否かを判定する。制御部は、干渉が発生すると判定されたとき、無線機が干渉を発生させる干渉源の最も近くに位置する第２の端末に対して無線信号の送信を実施させる指示を送信するように通信指示部を制御し、その後に無線機が第１の端末との通信を実施するように通信指示部を制御する。複数の端末は、通信指示部の指示に従って基地局と通信する。
　実施形態によれば、送信頻度を著しく低下させることなく、他端末からの干渉を回避して通信相手の端末と通信することができる無線システム、基地局及び無線通信方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る無線システムの構成の一例を示す図である。 図２は、基地局の構成の一例を示す図である。 図３は、端末２０ａの構成の一例を示す図である。 図４は、基地局の機能構成の一例を示す図である。 図５は、端末２０ａの機能構成の一例を示す図である。 図６は、基地局における動作の一例を示すフローチャートである。 図７は、キャリアセンス用の端末の動作を説明するための図である。 図８は、端末２０ａの動作の一例を示すフローチャートである。
　以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る無線システム１の構成の一例を示している。図１に示すように、無線システム１は、例えば基地局１０及び端末２０ａを備えている。端末２０ａは、基地局１０のカバーエリアＣ内に存在している。さらに、基地局１０のカバーエリアＣ内には、基地局１０と端末２０ａとの通信の際の干渉源となり得る端末２０ｂが存在している。以下では、干渉源は端末２０ｂであるとするが、端末２０ａも基地局１０と端末２０ｂとの通信の際の干渉源となり得る。つまり、以後の説明は、端末２０ａと端末２０ｂとを置き換えても成立する。
　基地局１０は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして使用される無線通信装置である。例えば、基地局１０は、図示しないネットワークを介してサーバから受信したデータを無線で端末２０ａに送信することができる。また、基地局１０は、端末２０ａからのデータを無線で受信することができる。基地局１０と端末２０ａとの間の通信は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づいている。
　端末２０ａは、スマートフォンやタブレットＰＣ等の無線通信装置を備えた複数の端末である。端末２０ａは、デスクトップコンピュータ等の無線通信装置を備えた移動できない端末であってもよい。端末２０ａは、少なくとも基地局１０と通信可能であればよい。
　端末２０ｂは、スマートフォンやタブレットＰＣ等の無線通信装置を備えた端末であり、例えば端末２０ａとは異なるトラフィックを取り扱う端末である。端末２０ｂは、デスクトップコンピュータ等の無線通信装置を備えた移動できない端末であってもよい。端末２０ｂは、少なくとも基地局１０と通信可能であればよい。図１では、端末２０ｂは、１つだけ示されている。複数の端末２０ｂが基地局１０のカバーエリアＣ内に存在していてもよい。さらに、図１では干渉源は端末２０ｂであるとしている。これに対し、端末２０ａとの通信の際の干渉源は、必ずしも端末でなくてもよい。干渉源は、例えば基地局１０とは別の基地局であってもよい。実施形態における干渉源は、基地局１０と通信できるものであればよい。
　図２は、基地局１０の構成の一例を示している。図２に示すように、基地局１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、ストレージ１４と、無線通信モジュール１５とを備えている。基地局１０は、図示しないサーバと通信接続するための有線通信モジュール等を備えていてもよい。
　ＣＰＵ１１は、様々なプログラムを実行することが可能な回路であり、基地局１０の全体の動作を制御する。ＣＰＵに代えてＡＳＩＣ等が用いられてもよい。また、ＣＰＵ１１は、１つでなく、２つ以上であってもよい。ＲＯＭ１２は、不揮発性の半導体メモリであり、基地局１０を制御するためのプログラムや制御データ等を保持している。ＲＡＭ１３は、例えば揮発性の半導体メモリであり、ＣＰＵ１１の作業領域として使用される。ストレージ１４は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置であり、基地局１０のシステムソフトウェア等を保持する。また、ストレージ１４は、後で説明する無線情報及びそれに基づく学習結果を保持する。無線通信モジュール１５は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路であり、アンテナに接続される。後で説明するが、実施形態におけるアンテナは、指向性を制御できるアンテナであることが望ましい。
　図３は、端末２０ａの構成の一例を示している。なお、端末２０ｂは、端末２０ａと同じ構成を有していてもよいし、有していなくてもよい。以下では、端末２０ｂは端末２０ａと同じ構成を有しているものとして、端末２０ｂの構成の説明を省略する。図３に示すように、端末２０ａは、例えばＣＰＵ２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２３と、ストレージ２４と、無線通信モジュール２５とを備えている。
　ＣＰＵ２１は、様々なプログラムを実行することが可能な回路であり、端末２０ａの全体の動作を制御する。ＣＰＵに代えてＡＳＩＣ等が用いられてもよい。また、ＣＰＵ２１は、１つでなく、２つ以上であってもよい。ＲＯＭ２２は、不揮発性の半導体メモリであり、端末２０ａを制御するためのプログラムや制御データ等を保持している。ＲＡＭ２３は、例えば揮発性の半導体メモリであり、ＣＰＵ２１の作業領域として使用される。ストレージ２４は、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置であり、端末２０ａのシステムソフトウェア等を保持する。また、ストレージ２４は、後で説明する無線情報を保持する。無線通信モジュール２５は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路であり、アンテナに接続される。端末２０ａのアンテナは、特には限定されない。
　無線システム１は、例えばＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルに基づいてデータ通信を実行する。ＯＳＩ参照モデルでは、通信機能が７階層（第１層：物理層、第２層：データリンク層、第３層：ネットワーク層、第４層：トランスポート層、第５層：セッション層、第６層：プレゼンテーション層、第７層：アプリケーション層）に分割される。データリンク層は、例えばＬＬＣ（Logical Link Control）層と、ＭＡＣ（Media Access Control）層とを含んでいる。
　図４は、基地局１０の機能構成の一例を示している。図４に示すように、基地局１０は、例えば無線機１０１と、アンテナ１０２と、無線情報記録部１０３と、学習部１０４と、割当部１０５と、判定部１０６と、制御部１０７と、指向性設定部１０８と、指向性制御部１０９と、通信指示部１１０とを有する。無線機１０１とアンテナ１０２は、例えば無線通信モジュール１５と対応している。無線情報記録部１０３は、例えばストレージ１４と対応している。学習部１０４と、割当部１０５と、判定部１０６と、制御部１０７と、指向性設定部１０８と、指向性制御部１０９と、通信指示部１１０とは、例えばＲＯＭ１２に記憶された無線通信プログラムをＣＰＵ１１が実行することによって実現される。
　無線機１０１は、無線信号の送受信に関する処理をする。無線機１０１は、送受信部１０１１と、無線情報取得部１０１２とを有している。ここで、無線機１０１は、異なるチャネルの無線信号を取り扱う複数の無線機を備えていてもよい。
　送受信部１０１１は、通信指示部１１０からの指示に従って無線信号の送受信をする。例えば、送受信部１０１１は、無線信号の送信時には、図示しないサーバ等から入力されたデータから無線信号を生成し、この無線信号を受けてアンテナ１０２を介して端末２０ａに送信する。また、送受信部１０１１は、無線信号の受信時には、アンテナ１０２を介して端末２０ａから受信された無線信号からデータを復元する。
　無線情報取得部１０１２は、基地局１０の通信相手である端末２０ａと干渉源である端末２０ｂのそれぞれの無線情報を取得する。無線情報は、端末２０ａに対する端末２０ｂ等の干渉源からの電波による干渉に係る情報であって、それぞれの端末の識別子、通信時間帯、端末の位置、電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ）、及び通信の際のトラフィック量を含む。通信時間帯は、対応する端末との通信が実施された時間帯である。通信時間帯は、例えば通信が開始されてから完了するまでの通信時刻から測定される。端末の位置は、カバーエリアＣ上での端末の位置である。端末の位置は、例えば無線信号の電波のＲＳＳＩ及び電波の到来方向から測定される。ＲＳＳＩは、例えば無線信号の受信電力から測定される。電波の到来方向は、例えば無指向性アレーアンテナを構成するアンテナ素子のそれぞれで受信される無線信号の位相差から測定される。また、トラフィック量は、一定期間内に伝送される無線信号のデータ量である。トラフィック量は、例えばＲＳＳＩから測定される。
　アンテナ１０２は、無線信号の送受信のためのアンテナ素子を備えたアンテナである。実施形態におけるアンテナ１０２は、指向性を制御できるアンテナであることが望ましい。例えば、アンテナ１０２は、複数の無指向性アンテナ素子を有する無指向性アレーアンテナである。それぞれの無指向性アンテナ素子の振幅及び位相が制御されることにより、アンテナ１０２は、指向性を持ったアンテナとして動作し得る。
　無線情報記録部１０３には、無線情報取得部１０１２で取得された端末２０ａ及び端末２０ｂのそれぞれに係る無線情報が記録される。無線情報は端末毎に記録される。
　学習部１０４は、無線情報記録部１０３に記録されている無線情報に基づき、カバーエリアＣ内の端末２０ａとの通信の際の干渉の条件を学習する。干渉の条件は、干渉の発生する時間帯及び干渉源の影響範囲である。ここで、学習部１０４は、必ずしも基地局１０に設けられている必要はない。学習部１０４は、基地局１０と通信できるサーバ等に設けられていてもよい。
　割当部１０５は、学習部１０４の学習結果に基づき、端末２０ａのグルーピングを実施する。端末２０ａのグループは、同一の干渉源からの干渉を受ける端末２０ａのグループである。つまり、端末２０ａのグループは、端末２０ｂの近い位置に存在する複数の端末２０ａを含む。また、割当部１０５は、端末２０ａのグループの中で最も干渉源からの干渉の影響の大きい端末２０ａを干渉源へのキャリアセンス用の端末に設定する。
　判定部１０６は、学習部１０４の学習結果に基づき、端末２０ａのグループとの通信において干渉が発生するか否かを判定する。そして、判定部１０６は、干渉が発生するか否かの判定結果を制御部１０７に通知する。
　制御部１０７は、判定部１０６の判定結果及び学習部１０４の学習結果に従って端末２０ａのグループとの通信の際の干渉を回避するための制御を行う。制御部１０７は、干渉が発生しないと判定されたときには、端末２０ａとの通信の実施を通信指示部１１０に通知する。一方、制御部１０７は、干渉が発生すると判定されたときには、例えば端末２０ａとの通信実施時間帯を干渉の影響を受けづらい時間帯に変更する。通信実施時間帯は、端末２０ａのグループと通信する時間帯である。そして、制御部１０７は、変更した通信実施時間帯を通信指示部１１０に通知する。また、制御部１０７は、干渉が発生すると判定されたときには、例えば端末２０ａのグループと通信するためのアンテナ１０２の各方向のアンテナ利得の条件を決定する。そして、制御部１０７は、決定したアンテナ利得の条件を指向性設定部１０８に通知する。さらに、制御部１０７は、干渉が発生すると判定されたときには、例えば端末２０ａのグループ内の通信相手の端末ではない別の端末２０ａに対して無線信号の送信を実施させるように通信指示部１１０を制御する。
　指向性設定部１０８は、制御部１０７によって通知されたアンテナ利得の条件を満たす指向性パターンを設定する。指向性パターンは、アンテナ１０２を構成するそれぞれの無指向性アンテナ素子の振幅及び位相を含む。
　指向性制御部１０９は、指向性設定部１０８で設定された指向性パターンに基づき、アンテナ１０２の指向性を制御する。
　通信指示部１１０は、制御部１０７によって通知された通信実施時間帯になったときに通信を実施するように無線機１０１の送受信部１０１１に対して指示する。また、通信指示部１１０は、制御部１０７によって通知された通信実施時間帯を端末２０ａに対して指示する。端末２０ａに対する通信実施時間帯の指示は、送受信部１０１１を用いて行われる。
　図５は、端末２０ａの機能構成の一例を示している。図５に示すように、端末２０ａは、例えば無線機２０１と、アンテナ２０２と、無線情報記録部２０３と、制御部２０４とを有する。無線機２０１とアンテナ２０２とは、例えば無線通信モジュール２５と対応している。無線情報記録部２０３は、例えばストレージ２４と対応している。制御部２０４は、例えばＲＯＭ２２に記憶された無線通信プログラムをＣＰＵ２１が実行することによって実現される。
　無線機２０１は、無線信号による通信に関する処理をする。ここで、無線機２０１は、無線機１０１と同じチャネルの無線信号を取り扱う。無線機２０１は、送受信部２０１１と、無線情報取得部２０１２とを有している。
　送受信部２０１１は、制御部２０４からの指示に従って無線信号の送受信をする。例えば、送受信部２０１１は、無線信号の送信時には、入力されたデータから無線信号を生成し、この無線信号を受けてアンテナ２０２を介して基地局１０に送信する。また、送受信部２０１１は、無線信号の受信時には、アンテナ２０２を介して基地局１０から受信された無線信号からデータを復元する。
　無線情報取得部２０１２は、端末２０ａに係る無線情報を取得する。無線情報は、例えば干渉源である端末２０ｂから受信される電波のＲＳＳＩと端末２０ｂの識別子とを含む。
　アンテナ２０２は、無線信号の送受信のためのアンテナ素子を備えたアンテナである。アンテナ２０２は、特には限定されない。例えばアンテナ２０２は、単一のアンテナ素子を備えていてもよいし、複数のアンテナ素子を備えていてもよい。また、アンテナ２０２は、無指向性アンテナであってもよいし、指向性アンテナであってもよい。
　無線情報記録部２０３には、無線情報取得部２０１２で取得された端末２０ａに係る無線情報が記録される。
　制御部２０４は、無線機２０１による通信を制御する。例えば、制御部２０４は、基地局１０から通信実施時間帯を受け取り、通信実施時間帯になったときに無線機２０１に対して基地局１０との通信を許可する。一方、制御部２０４は、通信実施時間帯を受け取っていないときには、他の端末との干渉がないタイミング等で基地局１０との通信を許可する。また、制御部２０４は、基地局１０からの要求を受けて無線情報記録部２０３に記録されている無線情報を基地局１０に送信するように無線機２０１に対して指示する。
　次に、無線システム１における動作について説明する。まず、基地局１０の動作を説明する。図６は、基地局１０における動作の一例を示すフローチャートである。基地局１０は、通信相手の端末２０ａ及び干渉源の端末２０ｂと通信しながら、カバーエリアＣにおけるそれぞれの端末との通信の際の干渉の条件を学習する。そして、基地局１０は、学習の結果を利用して端末２０ａと通信する。
　ステップＳ１において、基地局１０は、端末２０ａとの通信の準備をする。この通信の準備は、通信相手の端末との通信前のネゴシエーション、カバーエリアＣ内の端末との通信の際の干渉の条件の学習結果の取得等を含む。
　ステップＳ２において、基地局１０は、十分な学習がされているか否かを判定する。ステップＳ２において、十分な学習がされていないと判定されたときには、処理はステップＳ３に移行する。ステップＳ２において、十分な学習がされていると判定されたときには、処理はステップＳ８に移行する。
　ステップＳ３において、基地局１０は、端末２０ａ又は２０ｂとの通信を実施する。この通信は、基地局１０からのデータを含む無線信号の送信であってもよいし、端末２０ａ又は端末２０ｂからのデータを含む無線信号の受信であってもよい。さらに、この通信は、基地局１０からのビーコン信号の送信であってもよい。
　ステップＳ４において、基地局１０は、通信相手の端末に係る無線情報を取得する。前述したように、無線情報は、端末の識別子、端末との通信時間帯、ＲＳＳＩ、端末の位置及びトラフィック量を含む。ステップＳ４において取得される無線情報は、端末２０ａから取得されるものだけでなく、端末２０ｂから取得されるものも含む。
　ステップＳ５において、基地局１０は、取得した無線情報を無線情報記録部１０３としての例えばストレージ１４に保存する。
　ステップＳ６において、基地局１０は、例えばストレージ１４に保存されている無線情報に基づき、干渉の発生条件を学習する。基地局１０は、例えばストレージ１４に保存されている無線情報を基に、干渉源となる端末２０ｂの電波が端末２０ａへ影響をおよぼす範囲及び時間帯について学習する。干渉源となる端末２０ｂの電波が端末２０ｂへ影響をおよぼす範囲は、例えば同一の端末２０ｂから届く電波のＲＳＳＩが閾値を超える端末２０ａが分布している範囲である。また、干渉源となる端末２０ｂの電波が端末２０ａへ影響をおよぼす時間帯は、例えば端末２０ｂから端末２０ａに届く電波のＲＳＳＩが閾値を超えている時間帯である。それぞれの端末２０ａは、通信相手ではない端末２０ｂからの電波のＲＳＳＩが閾値を超えるとき、そのＲＳＳＩの値を干渉源の端末２０ｂの識別子と関連付けて無線情報を生成し、この無線情報を例えばストレージ２４に保存する。そして、それぞれの端末２０ａは、必要なタイミングで無線情報を含む無線信号を基地局１０に送信する。ここで、端末２０ａから基地局１０に無線情報を含む無線信号が送信されるタイミングは、基地局１０との通信時に限らない。端末２０ａは、定期的に無線情報を含む無線信号を送信してもよいし、基地局１０からの要求を受けて無線情報を含む無線信号を送信してもよい。なお、干渉の条件の学習手法は、特定の手法には限定されない。例えば、この学習には、各種の多値分類学習が用いられ得る。
　ステップＳ７において、基地局１０は、学習結果に基づいて端末２０ａのグルーピングを実施する。その後、処理はステップＳ１に戻る。具体的には、基地局１０は、同一の干渉源からの電波により影響を受ける端末２０ａを１つのグループに割り当てる。また、基地局１０は、この端末２０ａのグループに影響を与える干渉源の端末２０ｂの識別子を端末２０ａのグループに関連付ける。さらに、基地局１０は、グルーピングした端末２０ａの中で、最も干渉源からのＲＳＳＩが大きい端末を干渉源へのキャリアセンス用の端末に設定する。一般に、電波は伝搬距離の増加とともに減衰する。したがって、干渉源に近い端末ほど、干渉源から届く電波のＲＳＳＩが高い、すなわち干渉の影響が大きい傾向にある。したがって、キャリアセンス用の端末は、干渉源に最も近い端末である。ここで、基地局１０は、干渉の条件だけでなく、通信時間帯及び通信されるトラフィックの種別が類似する複数の端末２０ａを１つのグループに分類してもよい。１つのグループに属する端末２０ａの数は、グループに属する端末２０ａのトラフィック量によって決められてよい。例えば、グループ毎のトラフィック量の総量が所定値となるように１つのグループに属する端末２０ａの数が決められてよい。この場合、それぞれの端末２０ａのトラフィック量が少なければ、１つのグループに属する端末２０ａの数は多くなる。逆に、それぞれの端末２０ａのトラフィック量が多ければ、１つのグループに属する端末２０ａの数は少なくなる。
　ステップＳ２において十分な学習がされていると判定されたときのステップＳ８において、基地局１０は、学習結果に基づいて現在の時間帯において干渉が発生するか否かを判定する。すなわち、基地局１０は、現在の時間帯が干渉源となる端末２０ｂの電波が端末２０ａとの通信に影響をおよぼす時間帯であるか否かを判定する。ステップＳ８において、干渉が発生すると判定されたときには、処理はステップＳ９に移行する。ステップＳ８において、干渉が発生しないと判定されたときには、処理はステップＳ１４に移行する。ここで、干渉源となる端末２０ｂの電波が端末２０ａへ影響をおよぼす時間帯、すなわち干渉が発生する時間帯がランダムであるときには、現在の時間帯において干渉が発生すると判定されてよい。
　ステップＳ９において、基地局１０は、干渉が発生する時間帯がランダムであるか否かを判定する。ステップＳ９において、干渉が発生する時間帯がランダムでないと判定されたときには、処理はステップＳ１０に移行する。ステップＳ９において、干渉源が発生する時間帯がランダムであると判定されたときには、処理はステップＳ１１に移行する。
　ステップＳ１０において、基地局１０は、通信実施時間帯の割り当てを実施する。その後、処理はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１０において、具体的には、基地局１０は、干渉源である端末２０ｂの通信時間帯を避けるように端末２０ａのグループの通信実施時間帯を割り当てる。なお、干渉源である端末２０ｂの近傍の端末２０ａが複数ある場合には、基地局１０は、通信相手の端末２０ａのduty比等を考慮し、通信の端末２０ａが行うべき通信に影響が出ないように通信実施時間帯を割り当てることが望ましい。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格に準拠した端末では、duty比１０％ルールと呼ばれる送信時間の制限がある。duty比１０％ルールは、通信可能な全体の時間の１０％以内でそれぞれの送信が実施される必要があることを定めたルールである。このような送信時間の制限がある場合には、基地局１０は、この制限を考慮して通信実施時間帯を割り当てることが望ましい。
　ステップＳ１１において、基地局１０は、干渉源となる電波の到来方向と通信相手の端末２０ａのグループの位置する方向とが同じであるか否かを判定する。ステップＳ１１においては、干渉源となる電波の到来方向と通信相手の端末２０ａのグループの位置する方向との角度差が指向性の半値角より小さい場合にはこれらの方向が同じであると判定される。ステップＳ１１において、干渉源となる電波の到来方向と通信相手の端末２０ａのグループの位置する方向とが同じでないと判定されたときには、処理はステップＳ１２に移行する。ステップＳ１１において、干渉源となる電波の到来方向と通信相手の端末２０ａのグループの位置する方向とが同じであると判定されたときには、処理はステップＳ１３に移行する。
　ステップＳ１２において、基地局１０は、端末２０ａのグループとの通信の際の指向性パターンを設定する。その後、処理はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１２において、具体的には、基地局１０は、現在の通信相手の端末２０ａの方向に対するアンテナ利得が高くなり、端末２０ｂの方向に対するアンテナ利得が低くなるように指向性パターンを設定する。また、基地局１０は、端末２０ｂ等の干渉源の存在する方向だけでなく、現在の通信相手の端末２０ａの存在しない方向に対するアンテナ利得も低くしてよい。ここで、アンテナ利得を決定する際に、ＲＳＳＩも考慮されてよい。
　ステップＳ１３において、基地局１０は、通信相手の端末２０ａとは別のキャリアセンス用の端末２０ａによる無線信号の送信を実施させる。その後、処理はステップＳ１４に移行する。図７は、ステップＳ１３の処理を説明するための図である。図７において、端末２０ａ１が本来の基地局１０の通信相手の端末２０ａである。また、端末２０ａ２がキャリアセンス用の端末に設定されている端末２０ａである。基地局１０は、通信相手の端末２０ａ１との通信に先立って、キャリアセンス用の端末２０ａ２に対して通信実施時間帯を通知する。これを受けて、キャリアセンス用の端末２０ａ２は、無線信号の送信を実施する。キャリアセンス用の端末２０ａ２の無線信号の送信先は、例えば干渉源の端末２０ｂである。キャリアセンス用の端末２０ａ２は、干渉源の端末２０ｂと同じチャネルが使用されるのであれば、無線信号の送信先は必ずしも端末２０ｂでなくてもよい。端末２０ａ２が無線信号を送信することにより、干渉源の端末２０ｂは、キャリセンスの結果、チャネルが使用されているため、基地局１０に対する無線信号の送信を待機する。これにより、本来の通信相手の端末２０ａ１は、送信機会を得ることができる。また、基地局１０と端末２０ａ１との通信時間帯における端末２０ｂからの干渉が低減される。ここで、キャリアセンス用に設定されている端末が通信相手の端末であることもある。この場合、干渉源である端末２０ｂからの電波のＲＳＳＩが次に高い別の端末２０ａがキャリアセンス用の端末に設定され得る。
　ステップＳ１４において、基地局１０は、通信相手の端末２０ａとの通信を実施する。例えば、基地局１０は、端末２０ａに対して無線信号を送信する。また、基地局１０は、端末２０ａからの無線信号を受信する。通信の実施の後、処理はステップＳ１に戻る。
　図８は、端末２０ａの動作の一例を示すフローチャートである。ここで、端末２０ａは、基地局１０から通信実施時間帯が通知されているものとする。以下では端末２０ａの動作を説明するが、端末２０ｂの動作も端末２０ａと同様にして行われてよい。
　ステップＳ２１において、端末２０ａは、基地局１０から通知された通信実施時間帯となったか否かを判定する。ステップＳ２１において、通信実施時間帯となるまで処理は待機される。通信実施時間帯となるまでは、端末２０ａは、基地局１０以外の基地局と通信してもよい。ステップＳ２１において、通信実施時間帯となったと判定されたときには、処理はステップＳ２２に移行する。
　ステップＳ２２において、端末２０ａは、基地局１０との通信を実施する。例えば、端末２０ａは、基地局１０に対して無線信号を送信する。また、端末２０ａは、基地局１０からの無線信号を受信する。通信の実施の後、端末２０ａは、図８の処理を終了する。ここで、ステップＳ２２の通信は、キャリアセンス用の端末２０ａとしての通信であることもある。
　以上説明したように実施形態によれば、干渉源と通信相手の端末とが同方向に存在するときには、基地局は、干渉源の近くの別の端末に無線信号の送信を実施させる。これにより、干渉源の端末の送信は待機される。したがって、それぞれの端末の送信頻度を著しく低下させることなく、他端末からの干渉を回避して通信相手の端末と通信することができる。
　また、干渉源と通信相手の端末とが別方向に存在するときには、基地局は、通信相手の端末の方向に指向性を有するビームが向けられる。これによっても、基地局は、干渉の影響を回避して通信相手の端末と通信することができる。
　さらに、干渉源による干渉の発生時間帯がランダムでないときには、基地局は、干渉の発生時間帯を避けるように通信相手の端末の通信実施時間帯を設定する。これによっても、基地局は、干渉の影響を回避して通信相手の端末と通信することができる。
　また、端末は、位置とトラフィック量とに応じてグルーピングされ、グループ毎に通信が実施される。これにより、それぞれの通信時間帯におけるトラフィック量の総量をある一定の値に抑えることができる。
　ここで、実施形態による各処理は、コンピュータであるＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
　なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
　１…無線システム
　１０…基地局
　１１…ＣＰＵ
　１２…ＲＯＭ
　１３…ＲＡＭ
　１４…ストレージ
　１５…無線通信モジュール
　２０ａ，２０ａ１，２０ａ２，２０ｂ…端末
　２１…ＣＰＵ
　２２…ＲＯＭ
　２３…ＲＡＭ
　２４…ストレージ
　２５…無線通信モジュール
　１０１…無線機
　１０２…アンテナ
　１０３…無線情報記録部
　１０４…学習部
　１０５…割当部
　１０６…判定部
　１０７…制御部
　１０８…指向性設定部
　１０９…指向性制御部
　１１０…通信指示部
　２０１…無線機
　２０２…アンテナ
　２０３…無線情報記録部
　２０４…制御部
　２０１１…送受信部
　２０１２…無線情報取得部

Claims (7)

  1. 　　アンテナを介してカバーエリア内の複数の端末と無線信号によって通信する無線機と、
    　　前記無線機に通信を実施するように指示する通信指示部と、
    　　複数の前記端末から干渉に係る無線情報を取得する無線情報取得部と、
    　　前記無線情報に基づき、前記端末のうちの第１の端末との通信において干渉が発生するか否かを判定する判定部と、
    　　干渉が発生すると判定されたとき、前記無線機が前記端末のうちの前記干渉を発生させる干渉源の最も近くに位置する第２の端末に対して無線信号の送信を実施させる指示を送信するように前記通信指示部を制御し、その後に前記無線機が前記第１の端末との通信を実施するように前記通信指示部を制御する制御部と、
    　を具備する基地局と、
    　前記通信指示部の指示に従って前記基地局と通信する複数の端末と、
    　を有する無線システム。
  2. 　前記制御部は、前記干渉の発生する時間帯がランダムでないときには、前記無線機が前記第１の端末と通信する通信実施時間帯を前記干渉の発生する時間帯と異ならせるように前記通信指示部を制御する請求項１に記載の無線システム。
  3. 　前記アンテナの指向性パターンを設定する指向性設定部と、
    　前記指向性パターンに基づき、前記アンテナの指向性を制御する指向性制御部と、
    　をさらに具備し、
    　前記制御部は、前記干渉源の位置する方向と前記第１の端末の位置する方向とが異なっているときに、前記第１の端末の位置する方向に指向性を有するように前記指向性設定部の前記指向性パターンを決定する、
    　請求項１又は２に記載の無線システム。
  4. 　前記無線情報に基づき、同一の前記干渉源から干渉を受ける前記端末をグルーピングし、グルーピングした前記端末の中から前記第２の端末を設定する割当部をさらに具備する、
    　請求項１乃至３の何れか１項に記載の無線システム。
  5. 　前記割当部は、グルーピングした前記端末の受信信号強度に基づいて前記第２の端末を設定する請求項４に記載の無線システム。
  6. 　アンテナを介してカバーエリア内の複数の端末と無線信号によって通信する無線機と、
    　前記無線機に通信を実施するように指示する通信指示部と、
    　複数の前記端末から干渉に係る無線情報を取得する無線情報取得部と、
    　前記無線情報に基づき、前記端末のうちの第１の端末との通信において干渉が発生するか否かを判定する判定部と、
    　干渉が発生すると判定されたとき、前記無線機が前記端末のうちの前記干渉を発生させる干渉源の最も近くに位置する第２の端末に対して無線信号の送信を実施させる指示を送信するように前記通信指示部を制御し、その後に前記無線機が前記第１の端末との通信を実施するように前記通信指示部を制御する制御部と、
    　を具備する基地局。
  7. 　アンテナを介してカバーエリア内の複数の端末と無線信号によって通信する基地局による無線通信方法であって、
    　複数の前記端末から干渉に係る無線情報を取得することと、
    　前記無線情報に基づき、前記端末のうちの第１の端末との通信において干渉が発生するか否かを判定することと、
    　干渉が発生すると判定されたとき、前記端末のうち、前記干渉を発生させる干渉源の最も近くに位置する第２の端末に無線信号の送信を実施させることと、
    　前記第２の端末による無線信号の送信の実施後、前記第１の端末と通信することと、
    　を具備する無線通信方法。
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