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コグニティブ無線通信システム、通信方法、および通信機器 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P09P006918
掲載日 2009年11月13日
出願番号 特願2008-117900
公開番号 特開2009-267995
登録番号 特許第5115852号
出願日 平成20年4月28日(2008.4.28)
公開日 平成21年11月12日(2009.11.12)
登録日 平成24年10月26日(2012.10.26)
発明者
  • 藤井 威生
  • 田中 総一
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 コグニティブ無線通信システム、通信方法、および通信機器 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】既存システムの使用する無線チャネルにおいて、既存システムが行う通信を保護しつつ、通信を行うことが可能なコグニティブ無線通信システムを実現する。
【解決手段】複数の通信機器を備え、複数の通信機器の各々は、複数の無線チャネルのうちから選択する選択無線チャネルのチャネル利用率を算出する利用率算出手段と、チャネル利用率に基づいて、選択無線チャネルにおいて通信を行うことが可能であるかを判定するための通信許可確率を算出する確率算出手段と、送信するべき送信データを入力すると、通信許可確率に基づいて送信データを送信するか否かを判定し、送信データを送信すると判定した時に送信データを送信する通信制御手段とを具備し、通信制御手段は、送信データを送信すると判定した時に、選択無線チャネルにおいて他システムが通信を行っている場合には、他システムの通信が完了した後に送信データを送信する。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


コグニティブ無線通信システムは、既存無線システムが通信を行う周波数帯域において、既存無線システムの通信が行われていないことを検知して、当該周波数帯域を使用して通信を行う。コグニティブ無線通信システムは、有限の資源である周波数帯域を、周波数的、空間的、時間的に複数のシステムで効率良く利用することが可能になるとして注目されている。コグニティブ無線通信システムでは、既存システムが使用する周波数帯域を利用するため、通信を行う際に既存システムへの干渉などの影響をいかに低減するかが重要となる。コグニティブ無線通信システムについては、以下のような関連技術が開示されている。



特許文献1は、他の無線端末にライセンスされた周波数帯を含む複数の周波数帯を用いたデータ送信において、ライセンスされた無線端末への干渉を小さくするとともに、高品質なデータ送信を行うことを可能にする無線端末を開示している。特許文献1の無線端末は、他の無線端末にライセンスされた周波数帯を含む複数の周波数帯を用いてデータ送信を行う無線端末であって、周波数帯ごとに無線信号を検出する検出手段と、検出された無線信号を変調解析して無線信号がライセンスされた無線端末からの無線信号であるか否かを判定する手段と、判定結果に基づいて、データ送信に使用する複数の周波数帯を選択する選択手段と、前記選択された複数の周波数帯を使用した間欠的なデータ送信のスケジュールを生成するスケジュール生成手段と、間欠的なデータ送信のためのデータを生成するデータ生成手段と、生成されたデータをスケジュールにしたがって送信するデータ送信手段と、間欠的なデータ送信ごとに、データ送信を行う前にデータ送信を行う周波数帯をキャリアセンスするキャリアセンス手段と、キャリアセンスの結果、ある周波数帯においてライセンスされた無線端末からの無線信号が検出された場合に、少なくともその周波数帯を用いたデータ送信を停止する制御手段とを備える。



特許文献1では、コグニティブ無線通信システムの無線端末が、複数の周波数帯において既存システムの周波数利用率を算出して、周波数利用率の低い周波数帯を複数選択し通信を行う。特許文献1の無線端末は、選択した複数の各周波数帯におけるデータ送信タイミングを調整することにより、既存システムへの干渉を抑えつつ、データ送信品質の低下を抑えている。特許文献1の無線端末は、選択した各周波数帯において、データ送信前に一定時間のキャリアセンスを行うことによって、当該周波数帯域の空き状況を確認しデータ送信を行う。また、コグニティブ無線通信システム側の無線端末がデータ送信中に、既存システムのデータ送信が開始された場合には、これを検知して当該周波数帯での通信を取りやめ、他の選択された周波数帯においてデータ送信を継続する。つまり、特許文献1の技術では、選択された各周波数帯において、既存システムとの干渉を回避する解決策とはなっていない。

【特許文献1】特開2007-053546号公報

産業上の利用分野


本発明は、コグニティブ無線通信システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
プライマリシステムによる通信で使用される周波数帯域を使用してセカンダリシステムによる通信が可能な複数の通信機器を備え、
複数の通信機器の各々は、
複数の無線チャネルのうちから選択する選択無線チャネルのチャネル利用率を算出する利用率算出手段と、
前記チャネル利用率に基づいて、前記選択無線チャネルにおいて通信を行うことが可能であるかを判定するための通信許可確率を算出する確率算出手段と、
前記セカンダリシステムによる通信において、送信するべき送信データを入力すると、前記通信許可確率に基づいて前記送信データを送信するか否かを判定し、前記送信データを送信すると判定した時に前記送信データを送信する通信制御手段と
を具備し、
前記通信制御手段は、前記送信データを送信すると判定した時に、前記選択無線チャネルにおいて前記プライマリシステムが通信を行っている場合には、前記プライマリシステムの通信が完了した後に前記送信データを送信する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項2】
請求項1に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記通信制御手段は、前記送信データを送信しないと判定した時は、前記プライマリシステムが通信を開始することが可能な時間を待機してから、再度、前記通信許可確率に基づいて前記送信データを送信するか否かを判定する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記利用率算出手段は、予め定められた一定時間に前記プライマリシステムが通信を行う時間の割合に基づいて、前記チャネル利用率を算出する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項4】
請求項3に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記各通信機器は、判別手段をさらに備え、
前記判別手段は、前記選択無線チャネルにおける通信が前記プライマリシステムによるものであるのか、他の前記通信機器による前記セカンダリシステムによるものであるのかを判別する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項5】
請求項4に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記利用率算出手段は、予め定められた一定時間に前記プライマリシステムによる通信が行われる時間の割合に基づいて、前記チャネル利用率を算出する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項6】
請求項5に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記利用率算出手段は、前記選択無線チャネルにおいて、前記一定時間おける他の前記通信機器のトラヒックを測定し、
前記確率算出手段は、前記チャネル利用率と、前記一定時間おける他の前記通信機器のトラヒックに基づいて、前記通信許可確率を算出する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項7】
請求項6に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記確率算出手段は、前記通信許可確率をP、前記チャネル利用率をOp、マージンをM、前記他通信機器のトラヒックをλs、調整係数をαとして、
【数式1】


に基づいて、前記通信許可確率を算出する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項8】
請求項1に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記各通信機器は、タイマー手段をさらに備え、前記タイマー手段は、前記チャネル利用率に基づいて、前記一定時間において前記プライマリシステムが通信を行うプライマリ通信時間と、前記各通信機器が通信を行うセカンダリ通信時間とを設定して、
前記通信制御手段は、前記送信データを前記セカンダリ通信時間に送信する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項9】
請求項8に記載のコグニティブ無線通信システムであって、
前記利用確率算出手段は、前記チャネル利用率を定期的に算出し、
前記タイマー手段は、前記チャネル利用率に基づいて、前記一定時間における前記プライマリ通信時間と前記セカンダリ通信時間を動的に変更する
コグニティブ無線通信システム。

【請求項10】
請求項1から請求項9までのいずれかに記載のコグニティブ無線通信システムで使用される通信機器。

【請求項11】
プライマリシステムによる通信のために使用される複数の無線チャネルのうちからセカンダリシステムの通信のために選択される選択無線チャネルのチャネル利用率を算出するステップと、
前記チャネル利用率に基づいて前記選択無線チャネルにおいて前記セカンダリシステムによる通信を行うことが可能であるかを判定するための通信許可確率を算出するステップと、
前記セカンダリシステムによる通信において、送信するべき送信データを入力するステップと、
前記通信許可確率に基づいて前記送信データを送信するか否かを判定するステップと、
前記送信データを送信すると判定した時に前記セカンダリシステムによる通信において前記送信データを送信するステップと、
を備え、
前記送信するステップは、
前記送信データを送信すると判定した時に、前記選択無線チャネルにおいて前記プリマリシステムが通信を行っている場合には、前記プライマリシステムの通信が完了した後に前記セカンダリシステムによる通信により前記送信データを送信するステップと
を含むコグニティブ無線通信方法。

【請求項12】
請求項11に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記送信データを送信しないと判定する時に、前記プライマリシステムが通信を開始することが可能な時間を待機するステップと、
再度前記通信許可確率に基づいて前記送信データを送信するか否かを判定するステップと
をさらに備えるコグニティブ無線通信方法。

【請求項13】
請求項11または請求項12に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記チャネル利用率を算出するステップは、
予め定められた一定時間に前記プライマリシステムが通信を行う時間の割合に基づいて前記チャネル利用率を算出するステップ
を含むコグニティブ無線通信方法。

【請求項14】
請求項13に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
記選択無線チャネルにおける通信が前記プライマリシステムによるものであるのか、他の前記通信機器による前記セカンダリシステムによるものであるのかを判別するステップ
をさらに備えるコグニティブ無線通信方法。

【請求項15】
請求項14に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記チャネル利用率を算出する
予め定められた一定時間に前記プライマリシステムが通信を行う時間の割合に基づいて、前記チャネル利用率を算出するステップ
を含むコグニティブ無線通信方法。

【請求項16】
請求項15に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記選択無線チャネルにおいて、前記一定時間おける他の前記通信機器のトラヒックを測定するステップをさらに備え、
前記通信許可確率を算出するステップは、
前記チャネル利用率と、前記一定時間おける他の前記通信機器のトラヒックに基づいて、前記通信許可確率を算出するステップ
を含むコグニティブ無線通信方法。

【請求項17】
請求項16に記載のコグニティブ無線通信方法であって、前記他の前記通信機器のトラヒックに基づいて、前記通信許可確率を算出するステップは、
前記通信許可確率をP、前記チャネル利用率をOp、マージンをM、前記他通信機器のトラヒックをλs、調整係数をαとして、
【数式2】


に基づいて、前記通信許可確率を算出するステップ
を含むコグニティブ無線通信方法。

【請求項18】
請求項11に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記チャネル利用率に基づいて、前記一定時間において前記プライマリシステムが通信を行うプライマリ通信時間と、前記各通信機器が通信を行うセカンダリ通信時間とを設定するステップと、
前記送信データを前記セカンダリ通信時間に送信するステップと
をさらに備えるコグニティブ無線通信方法。

【請求項19】
請求項18に記載のコグニティブ無線通信方法であって、
前記チャネル利用率を定期的に算出するステップと、
前記チャネル利用率に基づいて、前記一定時間における前記プライマリ通信時間と前記セカンダリ通信時間を動的に変更するステップと
をさらに備えるコグニティブ無線通信方法。
産業区分
  • 伝送方式
  • 電話
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008117900thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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