JP6074795B2 - Multi-hop wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、ホワイトスペース帯域においてOFDMA方式に基づく無線通信を行うマルチホップ無線通信システムに関するものである。 The present invention relates to a multi-hop wireless communication system that performs wireless communication based on an OFDMA scheme in a white space band.
直交周波数分割多重アクセス方式(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)は、商用システムであるIEEE802.16 WiMAX,IEEE802.22 WRAN等に用いられている。このOFDMAとは、OFDM方式をベースにしたアクセス方式である。OFDM方式では互いに直交するように並べられた多数のサブキャリアにデータがマッピングされ、そのデータ群を逆フーリエ変換することで時系列信号が導出され、無線送信用の送信シンボルが作成される。受信側では、そのようなシンボルをフーリエ変換することで送信されたデータ群が導出され、各サブキャリアに関連付けられた個々のデータを復元することで送信データが再現される。このようなOFDMAは、複数ユーザでサブチャネルを共有し、より柔軟なサービスレベルに対応できる。 Orthogonal frequency division multiple access (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) is used for IEEE802.16 WiMAX, IEEE802.22 WRAN, etc., which are commercial systems. This OFDMA is an access method based on the OFDM method. In the OFDM method, data is mapped to a large number of subcarriers arranged so as to be orthogonal to each other, and a time series signal is derived by performing inverse Fourier transform on the data group, and a transmission symbol for radio transmission is created. On the receiving side, a transmitted data group is derived by Fourier transforming such symbols, and the transmission data is reproduced by restoring individual data associated with each subcarrier. Such OFDMA can support a more flexible service level by sharing a subchannel among a plurality of users.
このようなOFDMAに加えて、通信チャネルを幾つかのサブチャネルで分割し、ネットワーク収容能力を向上させるチャネルセグメントアクセス(Channel Segment Access)方式も提案されている。 In addition to such OFDMA, a channel segment access method has been proposed in which a communication channel is divided into several subchannels to improve network capacity.
しかしながら、上述したOFDMAにおけるチャネルセグメントアクセス方式では、単一ホップ無線通信ネットワーク、即ち、基地局(Base Station)と無線端末間の直接通信で行う方式であり、また、ネットワークにおいて通信が開始される前にチャネルセグメントを予め設定する必要がある。このため、無線ノードのみでネットワークが構成され、それらが自律的にパケットを中継することで有線ネットワークなどのインフラを介さずに通信を行うことが可能なマルチホップ無線通信ネットワーク(Multi-hop Wireless Networks)における通信制御方式をこれに適用することができない。 However, the above-described channel segment access scheme in OFDMA is a single hop wireless communication network, that is, a method in which direct communication is performed between a base station and a wireless terminal, and before communication is started in the network. It is necessary to set a channel segment in advance. For this reason, a multi-hop wireless network (Multi-hop Wireless Networks) is a network that consists of only wireless nodes and that can communicate without going through an infrastructure such as a wired network by relaying packets autonomously. ) Cannot be applied to this.
OFDMAにチャネルセグメントアクセス方式を適用することで、ネットワーク収容能力の向上、及び信号干渉を減らすことが可能な無線ネットワークシステムが提案されている。 There has been proposed a radio network system capable of improving network capacity and reducing signal interference by applying a channel segment access scheme to OFDMA.
しかしながら、上記の通信制御方式では、あくまで単一ホップ無線通信ネットワーク、即ち基地局と無線端末間の直接通信で行うものであり、いわゆるマルチホップ無線通信ネットワークにおける上記通信制御方式に適用することができない。また、ネットワークが運用される前にチャネルセグメントを予め設定する必要があり、ネットワークの状況に応じて自在にチャネルセグメントを設定するのが困難であるという問題点もあった。 However, in the above communication control method, it is performed by direct communication between a single-hop wireless communication network, that is, a base station and a wireless terminal, and cannot be applied to the communication control method in a so-called multi-hop wireless communication network. . In addition, it is necessary to set a channel segment in advance before the network is operated, and there is a problem that it is difficult to freely set a channel segment according to the network situation.
特にマルチホップ無線通信では、他の通信端末による無線通信を中継する機会が増加するため、通信衝突の可能性が増加するか、これを効果的に抑制する必要もあった。 In particular, in multi-hop wireless communication, an opportunity to relay wireless communication by another communication terminal increases, so that the possibility of a communication collision increases or it is necessary to effectively suppress this.
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、マルチホップ無線通信ネットワークにおいてOFDMA及びチャネルセグメントアクセス方式を適用する上で、通信端末の位置情報を利用することにより、ネットワークの状況に応じた柔軟で的確なチャネル設定を可能とし、更にはネットワーク収容能力(キャパシティ)を増加させる上で好適なマルチホップ無線通信システムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to position the communication terminal in applying the OFDMA and the channel segment access method in the multi-hop wireless communication network. By using information, it is possible to set a flexible and accurate channel according to network conditions, and to provide a multi-hop wireless communication system suitable for increasing network capacity (capacity). .
本発明者は、上述した課題を解決するために、ホワイトスペース帯域においてOFDMA方式に基づく無線通信を行うマルチホップ無線通信システムにおいて、OFDMA方式に基づく無線通信を行う1以上の通信デバイス及び管理デバイスとを有するサブネットワークと、複数のサブネットワークを管理する基地局とを備え、基地局は、各サブネットワークにおける管理デバイスがGPS衛星から受信した位置情報をそれぞれ取得し、取得した位置情報から割り出したサブネットワーク間の位置関係に基づいて、サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中のフレームの割り当て方法を決定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present inventor, in a multi-hop wireless communication system that performs wireless communication based on the OFDMA scheme in the white space band, one or more communication devices and management devices that perform wireless communication based on the OFDMA scheme; And a base station that manages a plurality of sub-networks, each of the base stations acquires position information received from a GPS satellite by a management device in each sub-network, and sub-indexes determined from the acquired position information Based on the positional relationship between the networks, a method for allocating frames in successive frames constituting each OFDMA superframe between sub-networks is determined.
請求項1記載のマルチホップ無線通信システムは、ホワイトスペース帯域においてOFDMA方式に基づく無線通信を行うマルチホップ無線通信システムにおいて、1以上の通信デバイスと、上記通信デバイスとOFDMA方式に基づく無線通信を行う管理デバイスとを有するサブネットワークと、複数の上記サブネットワークを管理する基地局と、上記サブネットワークにおける上記管理デバイスに対して位置情報を送信する位置情報送信手段とを備え、上記基地局は、上記各サブネットワークにおける管理デバイスが上記位置情報送信手段から受信した位置情報をそれぞれ取得し、取得した位置情報から割り出した上記サブネットワーク間の位置関係に基づいて、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の任意のフレームで且つ任意の周波数サブチャネルを割り当てるか、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てるか、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の同一のフレームで且つ互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てるかを決定することを特徴とする。
The multi-hop wireless communication system according to
請求項2記載のマルチホップ無線通信システムは、請求項1記載の発明において、上記基地局は、スーパーフレームを構成する連続フレーム群中に使用可能な空きフレームが存在する場合には、新たに通信開始する上記サブネットワークに当該空きフレームを割り当てることを特徴とする。 A multi-hop wireless communication system according to a second aspect of the present invention is the multi-hop wireless communication system according to the first aspect, wherein the base station newly communicates when an available frame is present in a continuous frame group constituting a super frame. The empty frame is assigned to the subnetwork to be started.
請求項3記載のマルチホップ無線通信システムは、請求項2記載の発明において、上記基地局は、上記サブネットワーク間の位置関係に基づき、それぞれのサブネットワークの所定距離範囲に他のサブネットワークが存在しない場合には、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の任意のフレームで且つ任意の周波数サブチャネルを割り当てることを特徴とする。
The multi-hop wireless communication system according to claim 3 is the multi-hop wireless communication system according to
請求項4記載のマルチホップ無線通信システムは、請求項3記載の発明において、上記基地局は、新たに通信開始する上記サブネットワークから所定距離範囲に他のサブネットワークが存在する場合に、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てるか、又は上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の同一のフレームで且つ互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てることを特徴とする。 A multi-hop wireless communication system according to a fourth aspect of the present invention is the multi-hop wireless communication system according to the third aspect, wherein the base station has the sub-network when there is another sub-network within a predetermined distance from the sub-network where communication is newly started. Assign different frames in consecutive frames constituting each OFDMA superframe between networks, or use the same frame and different frequencies in successive frames constituting each OFDMA superframe between the sub-networks. It is characterized by assigning subchannels.
請求項5記載のマルチホップ無線通信システムは、請求項4記載の発明において、上記基地局は、新たに通信開始する上記サブネットワークから所定距離範囲に他のサブネットワークが存在する場合に、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当て、更に互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てることを特徴とする。
The multi-hop wireless communication system according to
請求項6記載のマルチホップ無線通信システムは、請求項1〜5のうち何れか1項記載の発明において、上記基地局は、上記いずれかの方法によって上記サブネットワーク間で互いに異なるフレーム、及び互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てることができない場合には、上記各サブネットワークにおける通信デバイスと管理デバイスに対して通信出力を低くするように制御することを特徴とする。
The multi-hop wireless communication system according to
上述した方法に基づいてOFDMAフレームをサブネットワークに割り当てることが可能なマルチホップ無線通信システムでは、管理デバイス、ひいてはサブネットワークの位置情報を効果的に活用し、サブネットワークの状況に応じた柔軟で的確なチャネル設定を行うことができる。その結果、単位面積あたりのサブネットワークの収容密度を向上させることが可能となり、更には信号干渉を低減させることが可能となる。その結果、マルチホップの無線通信システムを大規模に構成することも可能となる。このため、災害時等における緊急を要する通信を行う場合には、サブネットワークの単位面積当たりの収容能力の向上が要求される場合や、サブネットワークの状況の予測が困難な場合等において、より顕著な効果を奏し得るものである。 In a multi-hop wireless communication system in which OFDMA frames can be assigned to sub-networks based on the above-described method, the location information of the management device, and thus the sub-network, is effectively used, and flexible and accurate according to the status of the sub-network. Channel settings can be made. As a result, it is possible to improve the storage density of the subnetwork per unit area and further reduce signal interference. As a result, a multi-hop wireless communication system can be configured on a large scale. For this reason, when urgent communication is required in the event of a disaster, it is more prominent when it is required to improve the capacity per unit area of the subnetwork or when it is difficult to predict the status of the subnetwork. It is possible to achieve an advantageous effect.
以下、本発明を適用したマルチホップ無線通信システムの実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a multi-hop wireless communication system to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用したマルチホップ無線通信システム1のシステムブロック構成図を示している。このマルチホップ無線通信システム1は、IEEE802.16 WiMAX,IEEE802.22 WRAN等に用いられる。またマルチホップ無線通信システム1は、いわゆるホワイトスペース帯域を使用することを前提としている。
FIG. 1 shows a system block configuration diagram of a multi-hop
マルチホップ無線通信システム1は、図1に示すように基地局20と、この基地局20を中心にして形成された複数のサブネットワーク3とを備えている。ちなみに、この基地局20と複数のサブネットワーク3とにより、ネットワーク2を形成する。個々のサブネットワーク3は、通信デバイス40a、40bと、これら通信デバイス40との間でOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式に基づく無線通信を行う管理デバイス30とを有している。また基地局20は、公衆通信網6に接続され、さらにこの公衆通信網6にはデータベース5が接続されている。更にこのマルチホップ無線通信システム1は、GPS(Global Positioning System)衛星8を備えている。
As shown in FIG. 1, the multi-hop
基地局20は、複数のサブネットワーク3による無線通信を管理するための機器である。この基地局20は、複数のサブネットワーク3との間で通信を中継する無線アクセスポイントとしての役割も果たし、公衆通信網6との間でインターフェースとしての役割を果たすものである。この基地局20は、位置情報管理部21と、フレーム割り当て部22とを備えている。位置情報管理部21は、それぞれのサブネットワーク3、ひいてはそのサブネットワーク3を構成する管理デバイス30から位置情報を受信し、これを管理する。フレーム割り当て部22は、位置情報管理部21において管理されている位置情報に基づいて、それぞれのサブネットワーク3において行われる無線通信に必要なフレームの割り当てを行う。この基地局20は、公衆通信網6を介してデータベース5に対して自らの位置に関する位置情報や、位置情報管理部21において管理されている位置情報を送信する。また基地局20は、公衆通信網6を介してデータベース5から通信に必要なチャネルに関するチャネル情報を受信する。
The
公衆通信網6は、データベース5と基地局20とを電話回線を介して接続されるインターネット網を始め、TA/モデムと接続されるISDN(Integrated Services Digital Network)/B(broadband)−ISDN等のように、情報の双方向送受信を可能としたネットワーク等である。また、この公衆通信網6は、携帯端末やスマートフォン、パーソナルコンピュータ(PC)からアクセス可能な通信網であればいかなるものであってもよい。
The
データベース5は、基地局20から公衆通信網6を介して位置情報を受信してこれを記憶する。またデータベース5は、基地局20に対して、他の基地局20やその他の通信システムにおける通信チャネル情報等を必要に応じて送信する。
The
サブネットワーク3における管理デバイス30は、サブネットワーク3内における無線通信を制御するためのデバイスであり、例えば携帯情報端末、スマートフォン、PCを始めとしたあらゆる機器で具現化される。この管理デバイス30は、いわゆるH-CPE (High-capability Consumer Premise Entity)で構成されていることが前提であり、GPS衛星8から位置情報を取得可能とされている。この管理デバイス30は、GPS位置情報部31と、フレーム割り当て部32とを有している。GPS位置情報部31は、GPS衛星8から受信した自らの位置情報を記憶し、管理する。また、フレーム割り当て部32は、個々の通信デバイス40による通信に必要なフレームを割り当てるための処理を行う。
The
この管理デバイス30は、通信デバイス40との間でOFDMA通信を行う上で必要なOFDMAフレームが基地局20により割り当てられる。管理デバイス30は、この割り当てられたOFDMAフレームを利用して通信デバイス40とOFDMA通信を行う。
The
通信デバイス40a、40bは、例えば携帯情報端末、スマートフォン、PCを始めとしたあらゆる機器で具現化される。この通信デバイス40a、40bは、GPS衛星8から位置情報を取得可能不能なL-CPE(Low-capability Consumer Premise Entity) で構成されていてもよいが、これに限定されるものではなく、GPS衛星8から位置情報を取得可能なH-CPEにより構成されていてもよい。通信端末デバイスa、40bは、実際にOFDMAによる無線通信を行う場合には、管理デバイス30により割り当てられたOFDMAフレームを利用する。
The
GPS衛星8は、各サブネットワーク3における管理デバイス30に対して位置情報を送信する人工衛星である。このGPS衛星8から送られてくる位置情報に基づいて管理デバイス30は、現在位置における位置情報を取得することが可能となる。
The
上述した構成からなるマルチホップ無線通信システム1において、管理デバイス30と通信デバイス40との間でOFDMA通信を行う上では、例えば図2に示すようなスーパーフレームフォーマットを利用する。
In the multi-hop
このスーパーフレームフォーマットでは、互いにビーコンによって区切られたスーパーフレームn−1、n、n+1、・・・が連続している。このスーパーフレームの周期は、例えば160msである。そして、個々のスーパーフレームは、さらに16個の、例えば10msの長さからなるフレーム#0〜フレーム#15に分割されている。ちなみに、フレーム0の先頭には、スーパーフレームプリアンブルや、フレームプリアンブル、SCH(Superframe Control Header)等が付され、いわゆる管理情報等が記述される。また、これらフレーム#0〜フレーム#15に記述される実データは、いわゆるOFDMAフレームを構成する。 In this superframe format, superframes n-1, n, n + 1,... Separated by beacons are consecutive. The period of this super frame is, for example, 160 ms. Each super frame is further divided into 16 frames # 0 to # 15 having a length of, for example, 10 ms. Incidentally, a super frame preamble, a frame preamble, an SCH (Superframe Control Header), and the like are attached to the head of the frame 0, and so-called management information and the like are described. The actual data described in these frames # 0 to # 15 constitutes a so-called OFDMA frame.
図3は、OFDMAフレームの詳細を示している。このOFDMAフレームは、サブキャリアを分割した周波数軸の論理チャネルと、時間スロットの組み合わせから構成されるサブチャネルを各サブネットワーク3に割り当てることが可能となる。また、これとともに、時間軸に沿って生成されるシンボルも各サブネットワーク3に割り当てることが可能となる。即ち、このOFDMAフレームは、時間(t)の軸と、周波数(f)の軸の2軸で各サブネットワーク3にフレームを割り当てることが可能となる。 FIG. 3 shows the details of the OFDMA frame. In this OFDMA frame, it is possible to assign to each subnetwork 3 a subchannel composed of a combination of a frequency axis logical channel obtained by dividing subcarriers and a time slot. At the same time, symbols generated along the time axis can be assigned to each subnetwork 3. In other words, this OFDMA frame can be assigned to each subnetwork 3 on the two axes of the time (t) axis and the frequency (f) axis.
ODFMAフレームは、管理情報を記述するためのフレームプリアンブルと、フレーム制御ヘッダ(FCH)と、上り回線のバースト信号の割り当て情報が記述されたUSMAPと、下り回線のバースト信号の割り当て情報が記述されたDSMAP等が時間(t)方向における先頭部分に設けられる。また、このOFDMAには、それぞれサブネットワーク3に割り当てる下り回線のデータ領域としての下りバースト#11、#12、・・・、#mから構成されるDSサブフレームと、レンジングサブチャネル、上りバースト#21、#22、・・・、#nからなるUSサブフレームとから構成される。DSサブフレームと、USサブフレームとの間には、TTG(送信/受信切換ギャップ)が設けられる。またUSサブフレームの終端にはRTG(受信/送信切換ギャップ)が設けられる。 The ODFMA frame describes a frame preamble for describing management information, a frame control header (FCH), USMAP in which uplink burst signal allocation information is described, and downlink burst signal allocation information. DSMAP or the like is provided at the head portion in the time (t) direction. Also, in this OFDMA, a DS subframe composed of downlink bursts # 11, # 12,..., #M as downlink data areas to be assigned to the subnetwork 3, a ranging subchannel, and an uplink burst #, respectively. , #N, and a US subframe consisting of #n. A TTG (transmission / reception switching gap) is provided between the DS subframe and the US subframe. An RTG (reception / transmission switching gap) is provided at the end of the US subframe.
本発明を適用したマルチホップ無線通信システム1は、上述の如きOFDMAフレームを以下に説明する方法に基づいて各サブネットワーク3に割り当てる。図4の示すフローチャートに示すように、先ずサブネットワーク3における各管理デバイス30から基地局20に対して位置情報を転送する。各管理デバイス30は、GPS衛星8から位置情報が送信されてくる状態となっている。このため、管理デバイス30は、必要に応じて、或いは常時に亘り、このGPS衛星8から受信した位置情報を基地局20へと転送することが可能となる。
The multi-hop
次にステップS12へ移行し、基地局20は、管理デバイス30から受信した位置情報を識別する。基地局20は、管理デバイス30から受信した位置情報に基づいて、この管理デバイス30を中心に展開されるサブネットワーク3の位置も識別することが可能となる。
Next, the process proceeds to step S <b> 12, and the
次に基地局20は、ステップS13において、スーパーフレームの中に割り当てられていないフレームが存在していた場合には、それを割り当てる。つまり、このステップS13では、サブネットワーク3間の距離がいかに離間していても、いかに近接していても、スーパーフレーム中に割り当てられていないフレームが存在する場合にはそれを優先して割り当てるものである。
Next, in step S13, the
なお、このステップS12とステップS13の各工程の順序は入れ替えて実行するものであってもよい。 In addition, the order of each process of this step S12 and step S13 may be changed and performed.
次にステップS14へ移行し、基地局20は、ステップS12において識別した位置情報に基づいて識別した管理デバイス30のうち、これからフレームを割り当て酔うとするサブネットワーク3における一の管理デバイス30aに着目する。図5に示すように、一の管理デバイス30aを中心とした3つの距離に分類できる。先ず距離Aは、管理デバイス30aを構成するサブネットワーク3内の通信範囲を示している。また、距離Bは、例えばA×2で表されるものであり、仮に距離Aの通信範囲の境界線上に通信デバイス40が存在していた場合には、当該通信デバイス40からの電波の最大到達距離を示すものである。また距離Cは、例えばA×3で表されるものであり、他のサブネットワーク3における通信デバイス40’が当該距離C線上に位置していた場合に、当該通信デバイス40’からの電波が距離Bに到達する場合の距離を示すものである。即ち、距離Cよりも短い範囲に他のサブネットワーク3の管理デバイス40’が存在する場合には、他のサブネットワーク3は一の管理デバイス30aを中心としたサブネットワークと通信干渉を起こすおそれがある。
Next, the process proceeds to step S14, and the
このため、基地局は、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3における一の管理デバイス30aから距離Cの範囲に他のサブネットワーク3が存在するか否かを確認する。具体的には、距離C中にスーパーフレーム中のフレームが割り当てられているサブネットワーク3があるか否かを確認する。その結果、距離C中にスーパーフレーム中のフレームが割り当てられているサブネットワーク3が存在する場合には、ステップS15に移行し、存在しない場合には、ステップS18へ移行する。
For this reason, the base station checks whether or not another subnetwork 3 exists within a distance C from the one
ステップS18に移行した場合には、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3における一の管理デバイス30aに対して、OFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の任意のフレームを割り当てる。図6は、かかる任意のフレームを割り当てる概念図である。仮にこれからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3における一の管理デバイス30aにフレーム#3を割り当てたものとする。このフレーム#3は距離Cよりも離れた位置にあるサブネットワーク3がフレームf1として既に使用していたものとする。かかる場合であっても、当該他のサブネットワーク3とは互いに距離Cよりも離れているため、通信干渉が生じることはない。従って、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3に任意のフレームを割り当てても通信時において特段の障害となることはない。なお、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3に任意のフレームを割り当てた結果、これが他のサブネットワーク3と異なるフレームであっても、同様に通信干渉が生じることはない。
When the process proceeds to step S18, an arbitrary frame in a continuous frame group constituting each superframe of OFDMA is allocated to one
ステップS15に移行した場合には、一の管理デバイス30aを中心とした距離Cの範囲内において、他のサブネットワーク3が存在する場合であり、通信干渉が生じる可能性がある場合である。かかる場合には、図7に示すように、一の管理デバイス30aを中心としたサブネットワーク3aと、他のサブネットワーク3b、3c間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てる。つまり、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3aは、他のサブネットワーク3b、3cが既に利用しているフレームと重ならないように、互いに異なるフレームを割り当てるように制御する。換言すれば、複数のサブネットワーク3間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てるように制御する。
When the process proceeds to step S15, there is a case where another subnetwork 3 exists within the range of the distance C with the one
しかし、他のサブネットワーク3によりフレームが全て満たされて、既に割り当て可能なフレームが存在しない場合には、ステップS16へ移行し、互いに周波数チャネルの異なるフレームを割り当てる。例えば、図8に示すように、フレームが全て他のサブネットワーク3により満たされている場合に、これからフレームを割り当てようとするサブネットワーク3にフレーム1を割り当てるものとする。係るフレーム1においても、既に他のサブネットワーク3が割り当てられている。このため、このフレーム1において互いに、互いに周波数チャネルの異なるフレームを割り当てる。例えば30個のサブチャネルが予め用意されている場合に、これを3分割し、それぞれ異なるサブネットワーク3に割り当てる。即ち、サブネットワーク3間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の同一のフレームで且つ互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てるように制御する。これにより、OFDMA通信を行う上での周波数軸を互いにサブネットワーク3間で異ならせることができるため、互いに通信干渉が生じるのを防止することが可能となる。
However, when all the frames are filled by the other sub-network 3 and there is no frame that can be allocated, the process proceeds to step S16, and frames having different frequency channels are allocated to each other. For example, as shown in FIG. 8, when all the frames are filled with another sub-network 3, it is assumed that
このステップS16においてOFDMAのサブチャネルが既に他のサブネットワークにより占められていて、新たに割り当てを行うのが難しい場合にはステップS17へ移行する。 If the OFDMA sub-channel is already occupied by another sub-network in step S16 and it is difficult to make a new assignment, the process proceeds to step S17.
ステップS17に移行した場合は、基地局20は、ステップS15、S16のいずれかの方法によってサブネットワーク3間で互いに異なるフレーム、及び互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てることができないケースである。かかる場合には、図9(b)に示すように各サブネットワーク3における通信デバイス40と管理デバイス30に対して通信出力を低くするように制御する。これにより、図9(a)に示すような通信出力を低くする前と比較して、通信干渉の有無を判断する上での距離Cを小さくすることができる。その結果、ステップS14の判断において距離Cの中にサブネットワーク3が含まれる可能性をより低く抑えることが可能となる。
When the process proceeds to step S17, the
ちなみに、このステップS17へ移行した後、再びステップS11〜S14の何れかに戻るようにしてもよい。また、このステップS17において通信出力(電波出力)を抑制するのは、全てのサブネットワークに限らず、その一部であってもよい。 Incidentally, you may make it return to either of steps S11-S14 again after transfering to this step S17. Further, the communication output (radio wave output) in step S17 is not limited to all the sub-networks but may be a part thereof.
上述した方法に基づいてOFDMAフレームをサブネットワーク3に割り当てることが可能なマルチホップ無線通信システム1では、管理デバイス30、ひいてはサブネットワーク3の位置情報を効果的に活用し、サブネットワークの状況に応じた柔軟で的確なチャネル設定を行うことができる。その結果、単位面積あたりのサブネットワーク3の収容密度を向上させることが可能となり、更には信号干渉を低減させることが可能となる。その結果、マルチホップの無線通信システムを大規模に構成することも可能となる。このため、災害時等における緊急を要する通信を行う場合には、サブネットワーク3の単位面積当たりの収容能力の向上が要求される場合や、サブネットワーク3の状況の予測が困難な場合等において、より顕著な効果を奏し得るものである。
In the multi-hop
なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えばステップS15と、ステップS16の方法を組み合わせるものであってもよい。つまり、新たに通信開始するサブネットワーク3から所定距離範囲に他のサブネットワーク3が存在する場合に、サブネットワーク3間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てるようにし、更に互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the method of step S15 and step S16 may be combined. That is, when another subnetwork 3 exists within a predetermined distance range from the subnetwork 3 from which communication is newly started, different frames in the continuous frame group constituting each OFDMA superframe are allocated between the subnetworks 3. In addition, different frequency subchannels may be allocated.
更に本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。各サブネットワーク3における管理デバイス30から取得した位置情報から割り出したサブネットワーク間の位置関係に基づき、ステップS15、S16、S18の何れかの処理動作を実行するものであればいかなるものであってもよいことは勿論である。
Furthermore, the present invention is not limited to the embodiment described above. Any one that executes the processing operation of steps S15, S16, and S18 based on the positional relationship between the subnetworks determined from the positional information acquired from the
本発明を適用したマルチホップ無線通信システム1の実施例について説明をする。例えば図10(a)に示すように、各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中において、サブネットワーク3に対して割り当て可能なフレームがフレーム#13〜フレーム#15であるものとする。また、管理デバイス30aを中心とした場合における他のサブネットワーク3の管理デバイス30b〜30dが、図10(b)に示すような位置関係にあるものとする。更に表1に示すように、管理デバイス30bは、フレーム#13が、管理デバイス30cは、フレーム#14が、管理デバイス30dは、フレーム#15が既に割り当てられているものとする。
An embodiment of the multi-hop
このため、管理デバイス30aに対して、他のサブネットワーク3の管理デバイス30b〜30dが何れも距離Cの範囲に含まれるものであるから、通信干渉を起こす可能性がある。これに加えて、使用可能なフレーム#13〜フレーム#15は、何れもこれら他のサブネットワーク3によって満たされている。従って、上述のステップS15の処理を実行することができないため、ステップS16に移行する。
For this reason, since all the
このステップS16では、図11に示すように、フレーム#13に、管理デバイス30aを含むサブネットワーク3を割り当てる。このフレーム#13には既に管理デバイス30bに割り当てられているが、この管理デバイス30aとの間で互いに異なるサブチャネル(セグメント1、セグメント2)を使用することで通信干渉を防止することが可能となる。
In step S16, as shown in FIG. 11, the subnetwork 3 including the
1 マルチホップ無線通信システム
2 ネットワーク
3 サブネットワーク
5 データベース
6 公衆通信網
8 GPS衛星
20 基地局
21 位置情報管理部
22 フレーム割り当て部
30 管理デバイス
31 位置情報部
40 通信デバイス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
1以上の通信デバイスと、上記通信デバイスとOFDMA方式に基づく無線通信を行う管理デバイスとを有するサブネットワークと、
複数の上記サブネットワークを管理する基地局と、
上記サブネットワークにおける上記管理デバイスに対して位置情報を送信する位置情報送信手段とを備え、
上記基地局は、上記各サブネットワークにおける管理デバイスが上記位置情報送信手段から受信した位置情報をそれぞれ取得し、取得した位置情報から割り出した上記サブネットワーク間の位置関係に基づいて、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の任意のフレームで且つ任意の周波数サブチャネルを割り当てるか、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の互いに異なるフレームを割り当てるか、上記サブネットワーク間でOFDMAの各スーパーフレームを構成する連続フレーム群中の同一のフレームで且つ互いに異なる周波数サブチャネルを割り当てるかを決定すること
を特徴とするマルチホップ無線通信システム。 In a multi-hop wireless communication system that performs wireless communication based on the OFDMA scheme in a white space band,
A sub-network having one or more communication devices and a management device that performs wireless communication based on the OFDMA scheme with the communication devices;
A base station managing a plurality of the sub-networks;
Position information transmitting means for transmitting position information to the management device in the sub-network,
The base station acquires the position information received from the position information transmitting means by the management device in each subnetwork, and based on the positional relationship between the subnetworks determined from the acquired position information, Assign any frame and any frequency subchannel in a continuous frame group constituting each superframe of OFDMA or different frames in a continuous frame group constituting each superframe of OFDMA between the sub-networks. A multi-hop wireless communication system characterized by deciding whether to allocate or to assign different frequency subchannels in the same frame in a continuous frame group constituting each OFDMA superframe between the sub-networks.
を特徴とする請求項1記載のマルチホップ無線通信システム。 The base station allocates the empty frame to the sub-network to newly start communication when there is an empty frame that can be used in a continuous frame group constituting the super frame. Multi-hop wireless communication system.
を特徴とする請求項2記載のマルチホップ無線通信システム。 The base station, based on the positional relationship between the sub-networks, if there are no other sub-networks within a predetermined distance range of the respective sub-networks, the base station constitutes a continuous frame constituting each OFDMA superframe between the sub-networks. The multi-hop wireless communication system according to claim 2, wherein any frame in the group and any frequency subchannel are allocated.
を特徴とする請求項3記載のマルチホップ無線通信システム。 When there is another subnetwork within a predetermined distance from the subnetwork where communication is newly started, the base station transmits different frames in successive frames constituting each OFDMA superframe between the subnetworks. The multi-hop wireless communication system according to claim 3, wherein the multi-hop wireless communication system is assigned, or different frequency subchannels are assigned to the same frame in a continuous frame group constituting each OFDMA superframe between the sub-networks.
を特徴とする請求項4記載のマルチホップ無線通信システム。 When there is another subnetwork within a predetermined distance from the subnetwork where communication is newly started, the base station transmits different frames in successive frames constituting each OFDMA superframe between the subnetworks. The multi-hop wireless communication system according to claim 4, wherein the multi-hop wireless communication system is further assigned and further assigned different frequency subchannels.
を特徴とする請求項1〜5のうち何れか1項記載のマルチホップ無線通信システム。 If the base station cannot allocate different frames and different frequency subchannels between the sub-networks by any of the methods described above, the base station can output communication to the communication device and the management device in each sub-network. The multi-hop wireless communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the multi-hop wireless communication system is controlled to be low.
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