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KR101072240B1 - 무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국 - Google Patents

무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국 Download PDF

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KR101072240B1
KR101072240B1 KR1020097018416A KR20097018416A KR101072240B1 KR 101072240 B1 KR101072240 B1 KR 101072240B1 KR 1020097018416 A KR1020097018416 A KR 1020097018416A KR 20097018416 A KR20097018416 A KR 20097018416A KR 101072240 B1 KR101072240 B1 KR 101072240B1
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South Korea
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타케푸미 야마다
타카히로 아사이
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가부시키가이샤 엔티티 도코모
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Abstract

본 발명의 무선 통신 시스템(1)은, 하위국(10a)이, 다른 하위국(10b)으로부터의 신호로부터, 하위국(10b)을 식별하는 하위국 ID를 검출하는 하위국 ID 검출부(13)와, 하위국(10b)이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 검출하는 그룹 ID 검출부(12)와, 하위국(I0b)의 채널 사용 상황을 계측하는 계측부(15)와, 이들 하위국 ID, 그룹 ID 및 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량을 산출하고, 이들 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 사용 확률 갱신부(19)와, 그 채널 사용 확률에 기초하여, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 채널 결정부(20)를 구비한 것을 특징으로 한다.
Figure R1020097018416
무선 통신 시스템, 상위국, 하위국, 채널 사용량, 그룹 ID, 채널 사용 확률

Description

무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국{Radio communication system, least significant station, and most significant station}
본 발명은 무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국에 관한 것이다.
최근에는 무선 통신 기술의 발전에 따라 그 수요가 확대되고, 주파수 자원의 유효 이용 및 유연한 주파수 할당 정책이 요구되고 있다. 유연한 주파수 할당을 실현하는 수단으로서, 통신에 사용하는 주파수 대역을 복수의 이동국에서 공용하는 환경의 제공이 생각된다. 통신 채널을 공유하는 통신 환경에서는 각 이동국의 이해가 대립하기 때문에, 공평하게 통신 채널이 분배되도록 적절한 채널 사용 확률 제어법이 필요하다. 그래서, 이동국 단위에서의 공평성을 고려하여 주파수 할당을 제어하는 방법이 개발되어 있다. 이러한 방법은, 예를 들면, 공업, 과학, 및 의료용 무선 주파수대에서 운용되고 있는 무선 LAN 시스템에서 이용되고 있다. 하기 비특허문헌 1에는, 이러한, 복수의 이동국이 통신 채널을 공유하는 환경을 대상으로, 각 이동국의 이득이 공평하게 되도록 통신 채널의 사용 확률을 제어하는 방법이 기재되어 있다.
비특허문헌 1: Y. Xing, R. Chandramouli, S. Mangold, S. Shankar, "Dynamic spectrum access in open spectrum wireless networks", IEEE Journal on selected areas in communications(JSAC), Vol. 24, No.3, pp.626-637, March 2006
비특허문헌 2: H. Gintis, "Game theory evolving: A probrem-centered introduction to modeling strategic behavior" Prinston Univ. press, 2000
그러나, 상기 종래 기술에서는, 예를 들면 복수의 무선 통신 사업자가 존재하고, 각각 소속하는 이동국이 복수 존재하고 있는 경우에 충분히 대응할 수 없을 우려가 있다. 예를 들면, 이동국 단위에서의 이득이 공평하게 되도록 채널 사용 확률이 제어된 경우, 사업자 단위에서의 이득은 각 사업자에게 소속하는 이동국수에 비례한 값이 되기 때문에, 이동국수에 치우침이 있는 경우에 불공평한 상태가 발생한다.
이러한 상황은, 기지국과 이동국의 관계 이외에 있어서도 발생한다. 예를 들면, 이동국과 직접 통신을 하는 하위 기지국과, 상기 하위 기지국을 복수 수용하는 상위 기지국의 관계에 있어서, 또는 통신 설비를 보유하는 MNO 사업자로부터 설비를 빌려 통신 사업을 전개하는 MVNO 사업자와, 상기 MVNO 사업자를 복수 수용하는 MNO 사업자와의 관계에 있어서도, 마찬가지의 불공평한 상태가 발생한다.
이러한 불공평성이 허용된 경우, 각 사업자가 사용할 수 있는 통신 채널은 획득한 유저수만으로 결정되기 때문에, 각 사업자는 유저의 획득 경쟁에만 관심을 가지게 된다. 이 결과, 유한한 자원인 주파수의 유효 이용을 위한 기술 개발이나 설비 투자에 대한 의욕이 감퇴되어, 장기적인 지속 발전을 가능하게 하는 주파수 공용 환경을 구축하는 것이 곤란해진다고 상정된다. 또는, 예를 들면, 이득이 적은 사업자가 한층 더 이득의 확대를 목표로 하고, 배하(配下)의 이동국에 대하여 마구 채널 사용 확률을 증대시키도록 지시하는 것이 상정된다. 그러나, 이러한 타자(他者)의 이득을 돌아보지 않은 이기적인 채널 사용 확률의 증대는, 자국으로부터의 송신 신호와 다른 이동국으로부터의 송신 신호의 충돌 증대를 유발한다. 그 결과, 자국의 이득이 기대대로 증대하지 않을 뿐만 아니라 다른 이동국의 이득도 감소하고, 통신 채널 전체의 사용 효율이 대폭 저하될 우려가 있다. 경우에 따라서는, 한 사람의 유저라도 통신을 할 수 없는 결과를 초래할 우려도 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높일 수 있는 무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 무선 통신 시스템은, 상위국과 복수의 하위국을 포함하여 구성되고, 각 하위국이, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한, 무선 통신 시스템으로서, 하위국이, 다른 하위국으로부터의 신호로부터, 하위국 ID와 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과, 신호에 기초하여, 다른 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과, 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과, 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 하위국은, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한 하위국이며, 다른 하위국으로부터의 신호로부터, 하위국 ID와 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과, 신호에 기초하여, 다른 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과, 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과, 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 무선 통신 시스템 및 하위국에 의하면, 우선, 수신한 신호로부터 하위국 ID 및 그룹 ID가 검출됨과 동시에, 그 신호에 기초하여 채널 사용 상황이 계측되고, 이들에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량이 산출된다. 그리고, 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 채널 사용 확률이 갱신되고, 갱신 후의 채널 사용 확률에 기초하여 송신에 사용하는 통신 채널이 결정된다. 이로써, 하위국마다의 채널 사용량뿐만 아니라 그룹마다의 채널 사용량도 고려하여, 사용하는 통신 채널을 결정하는 것이 가능하게 된다. 바꾸어 말하면, 통신 채널을 하위국 및 그룹 쌍방의 관점에서 보아 공평하게 배분할 수 있다. 그 결과, 불필요한 신호의 충돌을 경감하고, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능해진다. 또한, 무선 통신 시스템의 사용자에 대하여 안정한 통신 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서는, 산출 수단이 그룹 내에서의 통신 채널의 배분의 불균형성을 나타내는 반응 계수에도 기초하여 각 채널 사용량을 산출하는 것이 바람직하다.
이 경우, 채널 사용량을 산출할 때에, 통신 채널의 배분의 불균형성이 고려된다. 이로써, 송신 신호를 송신하고자 하는 하위국의 채널 사용 확률을 우선적으로 조정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 배분의 불균형성이 시정된다. 그 결과, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서는, 산출 수단이, 그룹의 우선도가 반영된 가중 계수(weighting factor)에도 기초하여 각 채널 사용량을 갱신하는 것이 바람직하다.
이 경우, 채널 사용량을 산출할 때에, 그룹의 우선도가 고려된다. 이로써, 그룹의 우선도가 반영되도록 채널 사용 확률이 갱신되기 때문에, 통신 채널의 사용 확률을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서는, 계측 수단이 하위국마다의 통신 채널 사용 시간에 기초하여 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것이 바람직하다.
이 경우, 하위국마다의 통신 채널 사용 시간에 기초하여 다른 하위국의 채널 사용량이 계측된다. 무선 통신 시스템에 있어서는, 송신되는 데이터의 양에 의해서 통신 채널 사용 시간, 즉 송신 시간이 증감하므로, 통신 채널 사용 시간에 기초하여 채널 사용량을 계측하는 것은, 적절한 통신 채널을 결정하기 위해서 유효하다. 나아가서는, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서는, 계측 수단이, 각 하위국이 사용하는 대역폭에도 기초하여 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것이 바람직하다.
이 경우, 각 하위국이 사용하는 대역폭도 고려하여 다른 하위국의 채널 사용량이 계측된다. 무선 통신 시스템에 있어서는, 이용 목적(음성 통화나 데이터 전송 등)에 의해 사용하는 대역이 다른 경우가 있으므로, 대역폭에 기초하여 채널 사용량을 계측하는 것은, 적절한 통신 채널을 결정하기 위해서 유효하다. 나아가서는, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능해진다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서는, 계측 수단이, 각 하위국이 송신하는 신호의 도달 거리에도 기초하여 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것이 바람직하다.
이 경우, 각 하위국에 의해 송신되는 송신 신호의 도달 거리도 고려하여 다른 하위국의 채널 사용량이 계측된다. 무선 통신 시스템에서 사용되는 무선 방식이나 치국(置局) 설계 등의 영향에 의해 송신 신호의 도달 거리는 변화하기 때문에, 신호의 도달 거리에 기초하여 채널 사용량을 계측하는 것은, 적절한 통신 채널을 결정하기 위해서 유효하다. 나아가서는, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 무선 통신 시스템은, 상위국과 복수의 하위국을 포함하여 구성되고, 각 하위국이, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한, 무선 통신 시스템으로서, 하위국이, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 상위국에 결정시키기 위한 채널 요구를 상기 상위국에 송신하는 요구 송신 수단과, 요구 송신 수단에 의해 송신된 채널 요구에 따라서 상위국이 결정한 통신 채널을 나타내는 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 수단을 구비하고, 상위국이, 자국과 접속한 하위국으로부터의 신호로부터, 하위국 ID와 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과, 신호에 기초하여, 자국과 접속한 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과, 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과, 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 채널 요구를 송신한 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단과, 결정 수단에 의해 결정된 통신 채널을 나타내는 채널 정보를, 채널 요구를 송신한 하위국에 송신하는 채널 정보 송신 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상위국은, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 하위국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 포함하는 신호를 송신하는 하위국으로부터, 상기 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하기 위한 채널 요구를 수신한 경우에, 상기 통신 채널을 나타내는 채널 정보를 상기 하위국에 송신하는 상위국으로서, 자국과 접속한 하위국으로부터의 신호로부터, 하위국 ID와 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과, 신호에 기초하여, 자국과 접속한 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과, 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과, 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과, 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 채널 요구를 송신한 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단과, 결정 수단에 의해 결정된 통신 채널을 나타내는 채널 정보를, 채널 요구를 송신한 하위국에 송신하는 채널 정보 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 무선 통신 시스템 및 상위국에 의하면, 하위국이 상위국에 채널 요구를 송신하면, 상위국에서, 상기 상위국과 접속한 하위국으로부터의 신호로부터 하위국 ID 및 그룹 ID가 검출됨과 동시에, 그 신호에 기초하여 채널 사용 상황이 계측된다. 그리고, 하위국 ID, 그룹 ID 및 채널 사용 상황에 기초하여, 하위국마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량이 산출된다. 그 후, 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 채널 사용 확률이 갱신되고, 갱신 후의 채널 사용 확률에 기초하여 송신에 사용하는 통신 채널이 결정된다. 그리고, 결정된 통신 채널을 나타내는 채널 정보가 하위국에 송신되고, 상기 하위국에서, 결정된 통신 채널이 송신 시에 사용된다. 이로써, 하위국마다의 채널 사용량뿐만 아니라 그룹마다의 채널 사용량도 고려하여, 사용하는 통신 채널을 결정하는 것이 가능하게 된다. 바꾸어 말하면, 통신 채널을 하위국 및 그룹 쌍방의 관점에서 보아 공평하게 배분할 수 있다. 그 결과, 불필요한 신호의 충돌을 경감하고, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능해진다. 또한, 무선 통신 시스템의 사용자에 대하여 안정한 통신 환경을 제공할 수 있다.
또한, 이러한 무선 통신 시스템 및 상위국에 의하면, 하위국 ID 및 그룹 ID의 검출로부터 통신 채널 결정까지의 처리가 상위국에서 실행된다. 이로써, 처리 능력에 한계가 있고, 주변의 통신 환경이 악화될 가능성도 높은 하위국이 행하는 처리가 경감되는 한편으로, 처리 능력이 우수하고 또한 통신 환경에 혜택받고 있는 상위국에 의해 일련의 처리가 행하여진다. 그 결과, 보다 적확하게 통신 채널을 결정하는 것이 가능하게 된다.
이러한 무선 통신 시스템, 하위국 및 상위국에 의하면, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체 구성을 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시하는 하위국의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 3은 도 1에 도시하는 하위국의 하드웨어 구성도.
도 4는 도 2에 도시하는 갱신량 산출부에 있어서의 처리를 도시하는 도면.
도 5는 도 2에 도시하는 사용 확률 갱신부의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 도 1에 도시하는 무선 통신 시스템의 처리를 나타내는 시퀀스도.
도 7은 제 2 실시형태에 따른 하위국의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 8은 제 2 실시형태에 따른 상위국의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 9는 도 8에 도시하는 상위국의 하드웨어 구성도.
도 10은 제 2 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 처리를 나타내는 시퀀스도.
도 11은 제 3 실시형태에 따른 하위국의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 12는 제 3 실시형태에 따른 상위국의 기능 구성을 도시하는 도면.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 처리를 나타내는 시퀀스도.
도 14는 제 4 실시형태에 따른 갱신량 산출부에 있어서의 처리를 도시하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1: 무선 통신 시스템 10: 하위국
10b: 다른 하위국 12, 35: 그룹 ID 검출부(검출 수단)
13, 36: 하위국 ID 검출부(검출 수단) 15, 38: 계측부
18, 41: 갱신량 산출부(산출 수단) 19, 42: 사용 확률 갱신부(갱신 수단)
20, 43: 채널 결정부(결정 수단) 24: 요구 송신부
25: 채널 정보 수신부
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일하거나 또는 동등한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
(제 1 실시형태)
우선, 도 1을 사용하여, 제 1 실시형태에 따른 무선 통신 시스템(1)에 관해서 설명한다. 도 1은 무선 통신 시스템(1)의 전체 구성을 도시하는 도면이다.
무선 통신 시스템(1)은 복수의 하위국(10)과, 상위국(30) 및 주파수 관리국(50)을 포함하는 이동체 통신망(60)을 구비하고 있다. 하위국(10)으로서는, 예를 들면, 휴대전화기나 휴대형 정보 단말(PDA; Personal Digital Assistant)을 들 수 있지만, 하위국(10)의 종류는 이들에 한정되지 않는다. 상위국(30)은, 하위국(10)과 이동체 통신망(60)내의 다른 통신 장치(도시하지 않음)의 사이의 통신을 중계한다. 주파수 관리국(50)은, 상위국(30)에 소정의 정보를 송신 가능하다.
또, 도 1에서는, 간단하게 하기 위해, 하위국(10)을 두개만, 상위국(30), 주파수 관리국(50) 및 이동체 통신망(60)을 하나만, 각각 표시하였지만, 무선 통신 시스템(1)을 구성하는 하위국(10), 상위국(30), 주파수 관리국(50) 및 이동체 통신망(60)의 수는 한정되지 않는다. 또한, 이하에서는, 편의상, 송신 신호를 송신하고자 하는 하위국을 하위국(10a), 다른 하위국을 하위국(10b)이라고 각각 말하는 경우가 있다.
다음에, 도 2 및 도 3을 사용하여, 도 1에 도시하는 하위국(10)의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 하위국(10)의 기능 구성을 도시하는 도면이고, 도 3은 그 하위국(10)의 하드웨어 구성도이다.
하위국(10)은, 기능적 구성 요소로서 복호부(11), 그룹 ID 검출부(검출 수단; 12), 하위국 ID 검출부(검출 수단; 13), 지표 생성부(14), 계측부(계측 수단; 15), 기록부(16), 그룹 셰어(share) 산출부(17), 갱신량 산출부(산출 수단; 18), 사용 확률 갱신부(갱신 수단; 19), 채널 결정부(결정 수단; 20), 송신 신호 생성부(21) 및 송신부(22)를 구비하고 있다.
이 하위국(10)은, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 오퍼레이팅 시스템이나 애플리케이션 프로그램 등을 실행하는 CPU(101), ROM 및 RAM으로 구성되는 주기억부(102), 메모리 등으로 구성되는 보조 기억부(103), 상위국(30)을 통하여 데이터 통신을 하는 통신 제어부(104), 액정 모니터 등으로 구성되는 표시부(105) 및 문자·숫자 입력 및 실행 지시를 행하는 키로 구성되는 조작부(106)로 구성된다. 도 2를 도시하여 설명한 각 기능은, 도 3에 도시하는 CPU(101) 및 주기억부(102)의 위에 소정의 소프트웨어를 판독시키고, CPU(101)의 제어 하에서 통신 제어부(104)를 동작시키는 동시에, 주기억부(102)나 보조 기억부(103)에 있어서의 데이터의 판독 및 기록을 함으로써 실현할 수 있다.
복호부(11)는, 수신된 전파를 복호하고, 복호된 신호(수신 신호)를 그룹 ID 검출부(12), 하위국 ID 검출부(13), 계측부(15) 및 채널 결정부(20)에 출력한다.
그룹 ID 검출부(12)는, 복호부(11)로부터 입력된 수신 신호로부터, 상기 신호를 송신한 하위국(10b)이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 검출하고, 그 그룹 ID를 기록부(16)에 출력한다. 또, 하위국이 소속하는 그룹으로서는, 예를 들 면, 통신 서비스 사업자나 무선 액세스 네트워크 사업자 등, 하위국이 통신을 하기 위해서 필요하게 되는 요소를 제공하는 사업 주체를 들 수 있다. 하위국이 복수의 그룹에 소속하는 경우에는, 소속하는 그룹 수에 따라서, 복수의 그룹 ID가 그 하위국에 대하여 부여된다.
하위국 ID 검출부(13)는, 복호부(11)로부터 입력된 수신 신호로부터, 상기 신호의 송신원인 다른 하위국(10b)을 식별하는 하위국 ID를 검출하고, 그 하위국 ID를 기록부(16)에 출력한다.
지표 생성부(14)는, 후술하는 계측부(15)에 있어서 행하여지는 계측에서 이용되는 계측 지표를 생성하고, 그 지표를 계측부(15)에 출력한다. 이 계측 지표는, 예를 들면, 「자국, 및 수신 신호의 송신자인 다른 하위국의 각각이 통신 채널을 사용한 시간」이라고 정의할 수 있다.
계측부(15)는, 복호부(11)로부터 입력된 수신 신호와, 지표 생성부(14)로부터 입력된 계측 지표에 기초하여, 상기 수신 신호의 송신자인 다른 하위국(10b) 및 상기 하위국(10b)이 소속하는 그룹의 채널 사용 상황을 계측한다. 그리고, 계측부(15)는, 계측된 채널 사용 상황을 사용 상황 정보로서 기록부(16) 및 채널 결정부(20)에 출력한다.
기록부(16)는, 그룹 ID 검출부(12)로부터 입력된 그룹 ID, 하위국 ID 검출부(13)로부터 입력된 하위국 ID, 및 채널 사용 상황 계측부로부터 입력된 사용 상황 정보를 데이터 베이스(도시하지 않음)에 기록한다. 이 데이터 베이스는, 데이터 베이스 갱신 기간 정보를 사용하여 정기적으로 초기화, 또는, 현재로부터, 상기 갱신 기간 정보로 나타나는 갱신 기간분만큼 거슬러 올라간 시점까지의 과거의 정보를 사용하여 갱신된다. 또, 사용 상황 정보를 기록하는 장소는 데이터 베이스에 한정되지 않으며, 예를 들어 메모리 등이라도 좋다.
또한, 기록부(16)는, 그 데이터 베이스에 기록되어 있는 그룹 ID 및 하위국 ID에 기초하여, 상기 데이터 베이스 갱신 기간 내에 취득한 그룹 ID의 수(그룹 수)와, 상기 갱신 기간 내에 취득한 하위국 ID의 수(하위국수)를 산출한다. 또한, 기록부(16)는, 그 데이터 베이스로부터 사용 상황 정보를 판독한다. 그리고, 기록부(16)는, 이들 그룹 수, 하위국수 및 사용 상황 정보를, 그룹 셰어 산출부(17) 및 갱신량 산출부(18)에 출력한다.
그룹 셰어 산출부(17)는, 기록부(16)로부터 입력된 그룹 수 및 하위국수에 기초하여, 지금까지의 어떤 그룹에 어느 정도의 수의 하위국이 소속하고 있는지를 나타내는 그룹 셰어 정보를 산출한다. 그리고, 그룹 셰어 산출부(17)는, 그 그룹 셰어 정보를 갱신량 산출부(18)에 출력한다.
갱신량 산출부(18)는, 그룹 ID로 나타나는 각 그룹의 총이득량이 공평하게 되고, 또한 동일 그룹 내에 소속하는 하위국 간의 만족도가 공평하게 되도록, 사용 확률의 갱신량을 산출한다. 사용 가능한 채널이 복수 존재하는 경우는, 사용 확률은 채널마다 정의되고, 각각 독립으로 갱신량을 산출하여도 좋다. 여기에서, 이득이란 채널 사용량이며, 만족도란 효용 함수를 사용하여 수치화된 것이며, 공평이란, 상기 만족도가 하위국 간 및 그룹 간에서 동일 값(同値)이 되는 상황이다.
갱신량 산출부(18)는, 기록부(16)로부터 입력된 그룹 수, 하위국수 및 사용 상황 정보와, 그룹 셰어 산출부로부터 입력된 그룹 셰어 정보에 기초하여, 각 그룹 및 각 하위국에서의 현재의 만족도를 산출 및 비교한다. 그리고, 각 그룹 및 각 하위국의 만족도에 차가 발생하고 있다(불공평이 발생하고 있다)고 추측된 경우, 갱신량 산출부(18)는, 그 불공평을 개선하기 위해서, 통신 채널의 현재의 채널 사용 확률의 갱신량(사용 확률 갱신량)을 산출하여 사용 확률 갱신부(19)에 출력한다.
이하, 갱신량 산출부(18)의 구체적인 처리를 설명한다. 일 예로서, 각 하위국은 1개의 그룹 ID를 가지는 것으로 한다. 또한, 그룹으로서 그룹 1 및 2를 가정한다. 즉, 그룹 수는 2이다. 이것에 대하여, 하위국수는 n이라고 한다. 이 때, 그룹 1 및 2에 소속하는 가중 계수를 각각 w1, w2로 하고, 그룹 1에 소속하는 i번째의 하위국에서의 채널 사용량을 x1,i, 그룹 2에 소속하는 i 번째의 하위국에 있어서의 채널 사용량을 x2,i로 하면, 본 발명에서의 그룹 1 및 2에 소속하는 각 하위국의 효용 함수는 각각 아래와 같이 나타난다.
Figure 112009054300106-pct00001
Figure 112009054300106-pct00002
여기에서, αi는 자기의 하위국보다 이득이 높은 하위국에 대한 반응 계수이고, βi는 자기의 하위국보다 이득이 낮은 하위국에 대한 반응 계수이다. 상기 비특허문헌 2에 의하면, αi＞βi＞ 0으로 함으로써 안정된 시스템을 구축할 수 있는 것이 경험적으로 알려져 있다.
마찬가지로, 그룹 1 및 그룹 2 전체에서의 이득은, 그룹 수 ng=2로 하면, 하기식과 같이 도출된다.
Figure 112009054300106-pct00003
Figure 112009054300106-pct00004
즉, 갱신량 산출부(18)는, 하위국마다의 채널 사용량(이득)과 그룹마다의 채널 사용량을 산출한다.
또, Xg1, Xg2는, 각각, 각 그룹에 소속하는 전하위국의 채널 사용량을 나타낸다. Xg1, Xg2는, 데이터 베이스 갱신 기간과는 다른 갱신 기간을 사용하여 산출하여도 좋지만, 본 실시형태에서는, 데이터 베이스 갱신 기간을 사용하여 Xg1, Xg2를 산출한다. 이 경우, 이하의 관계가 성립한다.
Figure 112009054300106-pct00005
이 환경에서, 하위국 단위 및 그룹 단위에서의 공평성을 동시에 만족시키기 위해서는, 다음 세 조건을 만족시킬 필요가 있다.
1)동일 그룹 내에 소속하는 하위국 간에서 만족도가 공평한 것
2)다른 그룹에 소속하는 하위국 간에서 만족도가 공평한 것
3)그룹 단위로 비교하여 만족도가 공평한 것
이들 세 조건은, 이하의 3 식으로 나타낸다.
Figure 112009054300106-pct00006
Figure 112009054300106-pct00007
Figure 112009054300106-pct00008
따라서, 식 6 내지 식 8을 만족시키는 w1, w2가 도출될 필요가 있다. 식 6을 만족시키기 위해서는, X1 ,l=X1 ,m이 아니면 안 된다. 이 때, 식 7을 만족시키기 위해서는, 하기식이 성립할 필요가 있다.
Figure 112009054300106-pct00009
한편, 식 8은, 그룹 1 및 2에 소속하는 하위국의 비율(셰어)을 각각 f1, f2로 하면, 하기식으로 고쳐 기재할 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00010
따라서, 식 9 및 식 10으로부터, 가중 계수 w1, w2는, 이들 가중 계수가 상대적인 관계를 나타내는 다음 식에 의해 산출할 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00011
이 때, 자그룹의 가중 계수를 구할 때에 타그룹의 가중 계수 정보가 필요하게 된다. 단, 자그룹에서의 셰어 정보는 각 하위국에서 계측 가능하기 때문에, 예를 들면, 셰어 정보가 가장 낮은 그룹의 가중 계수 정보를 1로 한다는 결정을 사전 에 해 둠으로써, 그룹 간 또는 하위국 간에서 가중 계수 정보의 교환을 하지 않고 가중 계수 정보를 산출할 수 있다.
또, 이상의 설명은, 그룹 수가 2인 경우에 대해서이지만, 그룹 수가 3 이상인 경우에 대해서도 용이하게 확장할 수 있다.
이상과 같이 조정된 가중 계수 w1, w2를 사용하여, 사용 확률 갱신량ΔP'i가 다음 식에 12로부터 도출된다.
Figure 112009054300106-pct00012
도 4는, 갱신량 산출부(18)에 있어서의 상기 식 1 내지 식 12의 처리를 도시하는 도면이다. 우선, 전하위국의 채널 사용량과, 그룹 수 및 그룹 셰어 정보에 기초하여 생성된 가중 계수가 곱해진다(스텝 S71). 그 후, 자국(하위국(10a))의 채널 사용량 xn ,i와 다른 하위국(예를 들면 하위국(10b))의 채널 사용량 xn ,j가 비교되고, xn ,j＞ xn ,i인 관계를 만족시키는 고위 하위국 정보와, xn ,i＞ xn ,j인 관계를 만족시키는 저위 하위국 정보가 생성된다(스텝 S72). 생성된 고위 하위국 정보 및 저위 하위국 정보는, 각각 자국의 채널 사용량과 더해진다(스텝 S73). 이상의 처리는, 1 이상의 다른 하위국 전부에 대하여 행하여지고, 이들의 결과가 집계된다(스텝 S74).
다음에, 고위 하위국 정보에 관한 집계치가 반응 계수(α)와 곱해지는 동시에, 저위 하위국 정보에 관한 집계치가 반응 계수(β)와 곱해지고(스텝 S75), 또한, 이들의 승산 결과가, 하위국수 n에 기초하여 생성된 보정계수 1/(n-1)와 곱해진다(스텝 S76). 그리고, 이들의 값이 합산된다(스텝 S77). 이상의 처리가 각 그룹마다에 대하여 행하여지고, 마지막으로, 그룹마다의 산출 결과가 집계됨으로서 사용 확률 갱신량이 도출된다(스텝 S78).
사용 확률 갱신부(19)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 가산부(191), 정형부(192) 및 보유부(193)를 구비하고 있다.
가산부(191)는, 갱신량 산출부(18)로부터 입력된 사용 확률 갱신량을 전회의 채널 사용 확률에 가산함으로써 채널 사용 확률을 갱신한다. 여기에서, 입력된 갱신량은, 하위국마다의 채널 사용량, 및 그룹마다의 채널 사용량으로부터 도출되는 것이다. 따라서, 가산부(191)는, 이들의 채널 사용량에 기초하여 채널 사용 확률을 갱신하는 것이라고 할 수 있다.
정형부(192)는, 가산부(191)에서 갱신된 채널 사용 확률이 적정한 값이 되도록 정형한다. 즉, 사용 확률 갱신량을 ΔPi, 전회 송신 시에 사용한 채널 사용 확률을 pi(t-1)로 하면, 새로운 채널 사용 확률 pi(t)는 하기와 같이 도출된다.
Figure 112009054300106-pct00013
단, pmin, pmax는, 각각 채널 사용 확률의 최소치, 최대치를 나타내고, 0≤pmin ≤pm ax≤1의 관계를 만족시킨다.
보유부(193)는, 정형부(192)에 의해 정형된 채널 사용 확률을 유지한다. 여기에서 보유된 채널 사용 확률은, 가산부(191)에서 행하여지는 다음번의 처리에 있어서 사용된다.
채널 결정부(20)는, 복호부(11)로부터 입력된 수신 신호, 계측부(15)로부터 입력된 사용 상황 정보, 및 사용 확률 갱신부(19)로부터 입력된 채널 사용 확률에 기초하여, 현시점의 채널 상황을 판정하고, 통신에 사용하는 통신 채널을 결정한다. 그리고, 채널 결정부(20)는, 사용하는 통신 채널에 대한 채널 정보를 송신부(22)에 출력한다.
송신 신호 생성부(21)는, 상위국(30)을 통하여 데이터 송신을 하기 위해서 송신 신호를 생성한다. 그리고, 송신 신호 생성부(21)는, 송신처의 상위국을 나타내는 상위국 ID, 수신자의 수신처(예를 들면 IP 어드레스)를 나타내는 수신처 정보, 자국을 나타내는 하위국 ID, 및 자국이 소속하고 있는 그룹의 그룹 ID를 그 송신 신호에 부여한다. 그리고, 송신 신호 생성부(21)는, 이들 각 정보가 부여된 송신 신호를 송신부(22)에 출력한다.
송신부(22)는, 송신 신호 생성부(21)로부터 입력된 송신 신호를 부호화하여 송신한다. 이로써, 송신 신호가 상위국(30)을 통하여 수신자의 하위국(10)에 송신된다. 송신부(22)는, 이 제어를 하기 위해서, 채널 결정부(20)로부터 입력된 채널 정보에 기초하여, 상기 채널 정보로 나타나는 통신 채널에 있어서의 신호 송신 상 황을 계측한다. 구체적으로는, 다른 하위국이 행하고 있는 통신과의 충돌을 회피하기 위해서, 사용 예정인 통신 채널에 있어서의 신호를 수신하고, 그 신호의 수신 강도를 사전에 설정한 임계치와 비교함으로써, 그 통신 채널에 있어서의 타하위국의 통신의 유무를 판단한다. 여기에서, 통신 채널에 빈 곳이 있다고 판단된 경우, 송신부(22)는, 그 통신 채널을 사용하여, 송신 데이터를 송신한다. 이 때에는, 통신 채널을 효율적으로 사용하기 위한 부호화 처리, 변조 처리, 송신 전력 제어 등이 실행된다.
다음에, 도 6을 사용하여, 도 1에 도시하는 무선 통신 시스템(1)의 처리에 관해서 설명한다. 도 6은, 무선 통신 시스템(1)의 처리를 나타내는 시퀀스도이다.
우선, 하위국(10a)은, 상위국(30)에 대하여 자기의 존재를 통지하기 위해서, 자국 고유의 하위국 ID와, 자국이 소속하는 그룹 ID를 그 상위국(30)에 송신한다(스텝 S101). 이들 하위국 ID 및 그룹 ID가 상위국(30)에서 수신되면, 재권 등록 처리가 행하여지고(스텝 S102), 사용 가능한 모든 통신 채널을 나타내는 전채널 정보가 등록 완료 통지(도시하지 않음)와 함께 하위국(10a)에 통지된다(스텝 S103). 또, 전채널 정보는, 사전에 주파수 관리국(50)으로부터 상위국(30)에 통지되어 있다(스텝 S104).
이하에 설명하는 스텝 S105 내지 S112의 처리는, 하위국(10a)이 대기 상태에 있을 때에 행하여지는 것이다.
대기 상태에 있어서는, 우선, 다른 하위국(10b)으로부터 상위국(30)을 통하여 송신되어 온 신호가 복호되고(스텝 S105), 복호된 수신 신호로부터 그룹 ID가 검출됨과 함께(스텝 S106), 상기 수신 신호로부터 하위국 ID가 검출된다(스텝 S107). 또한, 이들 그룹 ID 및 하위국 ID에 대응하는 그룹 및 하위국의 채널 사용 상황이 계측된다(스텝 S108). 그 후, 이들 그룹 ID, 하위국 ID 및 채널 사용 상황이 데이터 베이스에 기록되고(스텝 S109), 기록된 그룹 ID 및 하위국 ID에 기초하여 그룹 셰어 정보가 산출된다(스텝 S110).
그리고, 그룹 ID, 하위국 ID, 채널 사용 상황, 및 산출된 그룹 셰어 정보에 기초하여, 사용 확률 갱신량이 산출되고(스텝 S111), 그 사용 확률 갱신량에 기초하여 채널 사용 확률이 갱신된다(스텝 S112).
다음에, 하위국(10a)이 데이터를 송신할 때의 처리에 대하여 설명한다.
데이터 송신 시에는, 우선, 수신 신호, 채널 사용 상황 및 채널 사용 확률에 기초하여, 송신에 사용하는 통신 채널이 결정된다(스텝 S113). 또한, 송신 신호가 생성되고, 그 신호에 상위국 ID, 수신처 정보, 자국을 나타내는 하위국 ID 및 그룹 ID가 부여된다(스텝 S114). 그리고, 그 송신 신호가 결정된 통신 채널을 통하여 송신된다(스텝 S115).
상기 설명에 있어서는, 각 하위국이 하나의 그룹에만 소속하는 경우를 상정하였지만, 하위국이 복수의 그룹에 소속하는 경우도 있다. 예를 들면, 통신 서비스 사업자와 통신 네트워크 제공자가 다른 경우, 이들 제공자를 이용하는 하위국은, 통신을 하기 위해서 복수 종류의 그룹에 소속하지 않으면 안 된다.
본 발명은 각 하위국이 복수의 다른 계층의 그룹에 소속하고 있는 경우에 대해서도 적용 가능하다. 이하, 이 경우의 사용 확률 갱신량 산출부의 처리에 대하 여 상세하게 설명한다.
지금, 중위국이 3국(예를 들면 서비스 사업자, S1, S2 및 S3이라고 부름), 또한 상위에 위치하는 상위국이 2국(예를 들면 네트워크 제공자, N1, N2로 함) 각각 존재한다고 상정한다. 그리고, 중위국 S1 및 S2가 상위국 N1의 네트워크를 이용하여 사업을 하고, 중위국(S3)이 상위국(N2)의 네트워크를 이용하여 사업을 하고 있는 것으로 한다. 이 환경에서, 하위국 단위 및 그룹 단위에서의 공평성을 동시에 만족시키기 위해서는, 다음 다섯 조건을 만족시킬 필요가 있다.
1)동일 중위국에 속하는 하위국 간에서 만족도가 공평한 것
2)다른 중위국에 속하는 하위국 간에서 만족도가 공평한 것
3)동일 상위국에 속하는 중위국 간에서 만족도가 공평한 것
4)다른 상위국에 속하는 중위국 간에서 만족도가 공평한 것
5)다른 상위국 간에서 만족도가 공평한 것
우선, 각 중위국의 효용 함수는 하기의 식으로 나타낸다.
Figure 112009054300106-pct00014
Figure 112009054300106-pct00015
Figure 112009054300106-pct00016
Figure 112009054300106-pct00017
Figure 112009054300106-pct00018
여기에서, 하기식이 성립한다.
Figure 112009054300106-pct00019
Figure 112009054300106-pct00020
Figure 112009054300106-pct00021
Figure 112009054300106-pct00022
Figure 112009054300106-pct00023
Figure 112009054300106-pct00024
Figure 112009054300106-pct00025
Figure 112009054300106-pct00026
상기 각 식에 있어서, XN1, XN2는, 각각 상위국(N1, N2)에 소속하는 하위국의 전채널 사용량을 나타낸다. 또한, XS1, XS2, XS3은 각각 중위국(S1, S2, S3)에 소속하는 하위국의 전채널 사용량을 나타내고, ns, ng는 각각 서비스 제공자의 수, 상위국의 수를 나타낸다. 따라서, 상기 식 14 내지 식 18의 관계를 만족시키는 w1, w2, w3, 및 wN1, wN2를 찾아낼 필요가 있다. XN1, XN2, 및 XS1, XS2, XS3의 산출에 있어서는 데이터 베이스 갱신 기간을 사용하여도 좋고, 별도 갱신 기간을 설정하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 데이터 베이스 갱신 기간을 사용하여 산출한다.
식 14를 만족시키기 위해서는 x1,l=x1,m일 필요가 있다. 이 때 식 15를 만족시키기 위해서는 이하의 관계가 만족될 필요가 있다.
Figure 112009054300106-pct00027
마찬가지로 식 16으로부터 XS1=XS2가 도출되고, 이것과 식 17로부터 이하의 식이 얻어진다.
Figure 112009054300106-pct00028
또한, 식 17은, 아래와 같이 고쳐 쓸 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00029
식 27 및 식 29로부터 이하의 식이 얻어진다.
Figure 112009054300106-pct00030
또한, 식 18로부터, XS1=XS2인 것에 주목하여, 이하의 식이 얻어진다.
Figure 112009054300106-pct00031
따라서, 식 28 및 식 31로부터, 이하의 식이 얻어진다.
Figure 112009054300106-pct00032
그리고, 식 30 및 식 32로부터, 가중 계수 w1, w2, w3이 하기와 같은 상대적인 관계로서 도출된다.
Figure 112009054300106-pct00033
이렇게 하여 구해진 무게 정보를 사용하여 채널 사용 확률을 제어함으로써, 하위국 간, 중위국 간 및 상위국 간의 공평성을 동시에 담보할 수 있는 환경을 구축할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 우선, 수신한 신호로부터 하위국 ID 및 그룹 ID가 검출됨과 동시에, 그 신호에 기초하여 채널 사용 상황이 계측되고, 이들에 기초하여, 하위주마다의 채널 사용량과 그룹마다의 채널 사용량이 산출된다. 그리고, 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 채널 사용 확률이 갱신되고, 갱신 후의 채널 사용 확률에 기초하여 송신에 사용하는 통신 채널이 결정된다. 이로써, 하위국마다의 채널 사용량뿐만 아니라 그룹마다의 채널 사용량도 고려하여, 사용하는 통신 채널을 결정하는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 통신 채널을 하위국 및 그룹 쌍방의 관점에서 보아 공평하게 배분할 수 있다. 그 결과, 불필요한 신호의 충돌을 경감하고, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높일 수 있게 된다. 또한, 무선 통신 시스템(1)의 사용자에 대하여 안정된 통신 환경을 제공할 수 있다.
또, 본 실시형태에 따르면, 하위국마다(하위국(10a 및 10b))의 통신 채널 사용 시간에 기초하여 다른 하위국(10b)의 채널 사용량이 계측된다. 무선 통신 시스템(1)에 있어서는, 송신되는 데이터의 양에 의해서 통신 채널 사용 시간, 즉 송신 시간이 증감하므로, 통신 채널 사용 시간에 기초하여 채널 사용량을 계측하는 것은, 적절한 통신 채널을 결정하기 위해서 유효하다. 나아가서는, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
이러한 본 실시형태의 효과를 평가하기 위해서, 각 하위국의 이득 및 각 그룹의 이득을, 본 실시형태와 종래법의 사이에서 비교한다. 또, 이하에 사용하는 파라미터는 상술한 것과 같다.
종래 방법에서는, 각 하위국의 이득이 공평하게 되도록 제어되기 때문에, 하위국의 이득은 이상적으로는 각각 같아지고, X1 ,i=X2 ,i가 된다. 한편, 그룹 간의 이득을 비교하면, 그룹 1의 이득은 nf1x1 ,i, 그룹 2의 이득은 nf2x2 ,i가 되고, 양자의 그룹의 하위국수가 같지 않은 한 그룹 간의 공평성이 담보되지 않는다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 그룹 간의 공평성을 제어하기 위해서 가중 계수를 도입하고 있다. 따라서, 그룹 1에 속하는 하위국의 이득은 이하의 식으로 주어진다.
Figure 112009054300106-pct00034
이 결과, 그룹 1 및 2의 각각에 있어서, 동일 그룹 내의 하위국 간에서는, 각각 같은 이득이 얻어지고, 각 그룹 내에서 공평성을 실현할 수 있다. 동시에, 그룹 단위에서의 이득은 이하의 식으로 주어지고, 공평한 이득 제어가 실현되고 있는 것을 알 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00035
이상에 대하여, 구체적인 수치 예를 사용하여 본 발명의 효과를 나타낸다. 지금, 총하위국수 n=1000, f1=0.8, f2=0.2로 한다. 종래 방법에서는, 소속 그룹에 관계없이 전하위국의 이득이 공평하게 되도록 제어되기 때문에, 각 하위국의 이득은 1/1000이 된다. 이 결과, 그룹 단위에서의 이득은, 소속 하위국수에 비례하여, 그룹 1, 그룹 2 각각, 0.8, 0.2가 된다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 그룹 1 및 2 각각에 소속하는 하위국의 이득은 각각 1/1600, 1/400이 된다. 이 때 그룹 단위에서의 이득은 각각 1/2이 되고, 각 그룹 내에서의 하위국 간의 공평성, 및 그룹 간의 공평성이 실현된다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 하위국 간의 공평성과 동시에 그룹 간의 공평성이 도모되기 때문에, 통신 채널을 공용하는 통신 환경에서 지속적인 관계를 실현할 수 있다. 그 결과, 각 하위국이 적절한 채널 사용 확률에 따라서 통신할 수 있기 때문에, 필요 없는 신호 충돌을 피하고, 통신 채널을 이용하는 모든 하위국 및 그룹에 대하여 양호한 통신 환경을 제공할 수 있다.
(제 2 실시형태)
본 실시형태는, 그룹 셰어를 하위국(10)이 아닌 상위국(30)이 산출하는 점에서 제 1 실시형태와 다르다. 본 실시형태의 다른 구성은 제 1 실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.
도 7 및 도 8은, 각각, 제 2 실시형태에 따른 하위국(10) 및 상위국(30)의 기능 구성을 도시하는 도면이다. 또한, 도 9는 도 8에 도시하는 상위국(30)의 하드웨어 구성도이다. 본 실시형태에서는, 하위국(10)은, 상위국(30)으로부터 그룹 셰어 정보를 수신하고, 그 정보를 갱신량 산출부(18)에 출력하기 위한 그룹 셰어 수신부(23)를 구비하고 있다. 한편, 상위국(30)은, 기능적 구성 요소로서 기록부(31), 그룹 셰어 산출부(32) 및 그룹 셰어 송신부(33)를 구비하고 있다.
이 상위국(30)은, 예를 들면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 오퍼레이팅 시스템이나 애플리케이션 프로그램 등을 실행하는 CPU(301), ROM 및 RAM으로 구성되는 주기억부(302), 메모리 등으로 구성되는 보조 기억부(303), 상위국(30)을 통하여 데이터 통신을 하는 통신 제어부(304), 모니터 등으로 구성되는 표시부(305) 및 키보드 등으로 구성되는 조작부(306)로 구성된다. 도 8을 도시하여 설명한 각 기능은, 도 9에 도시하는 CPU(301) 및 주기억부(302) 위에 소정의 소프트웨어를 판독시키고, CPU(301)의 제어 하에서 통신 제어부(304)를 동작시키는 동시에, 주기억부(302)나 보조 기억부(303)에 있어서의 데이터의 판독 및 기록을 함으로써 실현된다.
기록부(31)는, 재권(在圈) 등록을 하기 위해서 상위국(30)과 접속한 하위국(10)으로부터의 신호로부터 하위국 ID 및 그룹 ID를 검출하고, 이들 ID를 데이터 베이스(도시하지 않음)에 기록한다. 또한, 기록부(31)는, 그 데이터 베이스 등에 기록되어 있는 그룹 ID 및 하위국 ID에 기초하여, 상기 데이터 베이스 갱신 기간 내에 취득한 그룹 ID의 수(그룹 수)와, 상기 갱신 기간 내에 취득한 하위국 ID의 수(하위국수)를 산출한다. 그리고, 기록부(31)는, 이들 그룹 수 및 하위국수를, 그룹 셰어 산출부(32)에 출력한다.
그룹 셰어 산출부(32)는, 기록부(31)로부터 입력된 그룹 수, 하위국수에 기초하여, 지금까지의 어떤 그룹에 어느 정도의 수의 하위국이 소속하고 있는지를 나타내는 그룹 셰어 정보를 산출한다. 그리고, 그룹 셰어 산출부(32)는, 그 그룹 셰어 정보를 그룹 셰어 송신부(33)에 출력한다.
그룹 셰어 송신부(33)는, 그룹 셰어 산출부(32)로부터 입력된 그룹 셰어 정보를 하위국(10)에 송신한다.
다음에, 도 10을 사용하여, 본 실시형태에 따른 무선 통신 시스템(1)의 처리에 대하여 설명한다. 도 10은 그 무선 통신 시스템(1)의 처리를 나타내는 시퀀스도이다.
본 실시형태에서 특징적인 부분은, 재권 등록 시(스텝 S202)에 기록된 하위국 ID 및 그룹 ID에 기초하여, 상위국(30)의 그룹 셰어 산출부(32)로부터 그룹 셰어가 산출되고(스텝 S204), 산출된 그룹 셰어 정보가 전채널 정보와 함께 하위국(10a)에 송신되는(스텝 S205) 점이다. 도 10에 도시하는 그 밖의 처리는, 제 1 실시형태와 같다.
본 실시형태에 따르면, 그룹 셰어의 산출이 상위국(30)에서 실행된다. 따라서, 하위국(10)의 처리 능력이나 하위국(10) 주변의 통신 환경(예를 들면, 차폐물에 의한 통신 환경의 악화, 하위국(10)과 상위국(30) 사이의 통신 가능 거리의 제한 등)에 영향받지 않고, 그룹 셰어를 정확하게 산출할 수 있다.
또, 상위국 간에서 별도 제어 회선이 부설되어 있는 경우에는, 상위국에서 취득된 하위국(10)의 재권 상황을 복수의 상위국에서 공유한 후에 그룹 셰어 정보를 산출하여도 좋다. 이로써, 각 상위국에서 수집된 하위국(10)의 재권 상황에 기초하여 그룹 셰어가 산출되기 때문에, 그룹 셰어 정보의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 각 하위국이 복수의 다른 계층의 그룹에 소속하고 있는 경우에 있어서는, 제 1 실시예에 나타내는 형태와 본 실시예에 나타내는 형태를 혼재하여 운용하는 것도 가능하다. 지금, 상위국, 중위국, 하위국의 3종류의 국으로 구성되고, 중위국의 이득은 상위국의 제어에서 결정되고, 하위국의 이득은 중위국과의 제어로 결정되는 환경을 상정한다. 이 때, 예를 들면 중위국과 상위국 간의 제어를 제 1 실시예에 나타내는 방법으로 실시하고, 하위국과 중위국의 제어를 본 실시예에 나타내는 방법으로 실시하여도 좋다. 마찬가지로, 중위국과 상위국 간의 제어를 본 실시예에 나타내는 방법으로 실시하고, 하위국과 중위국의 제어를 제 1 실시예에 나타내는 방법으로 실시하여도 좋다.
(제 3 실시형태)
본 실시형태는, 그룹 ID 및 하위국 ID의 검출로부터 하위국(11)이 사용하는 통신 채널의 결정까지의 일련의 처리를 상위국(30)이 실행하는 점에서 제 1 실시형태와 다르다. 본 실시형태의 다른 구성은 제 1 실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.
우선, 도 11 및 도 12를 사용하여, 본 실시형태에 따른 하위국(10) 및 상위 국(30)의 기능 구성에 대하여 설명한다. 도 11 및 도 12는, 각각 하위국(10) 및 상위국(30)의 기능 구성을 도시하는 도면이다.
하위국(10)은, 기능적 구성 요소로서 요구 송신부(요구 송신 수단; 24), 채널 정보 수신부(채널 정보 수신 수단; 25), 송신 신호 생성부(21) 및 송신부(22)를 구비하고 있다. 요구 송신부(24)는, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 상위국(30)에 결정시키기 위한 채널 요구를 상기 상위국(30)에 송신한다. 채널 정보 수신부(25)는, 송신한 채널 요구에 따라서 상위국(30)으로부터 송신되어 온 채널 정보를 수신하고, 그 채널 정보를 송신부(22)에 출력한다. 이로써, 하위국(10)은, 채널 정보로 나타나는 통신 채널을 사용하고, 송신 신호 생성부(21)에서 생성된 송신 신호를 송신부(22)로부터 송신할 수 있다.
한편, 상위국(30)은, 기능적 구성 요소로서, 복호부(34), 그룹 ID 검출부(검출 수단; 35), 하위국 ID 검출부(검출 수단; 36), 지표 생성부(37), 계측부(계측 수단; 38), 기록부(39), 그룹 셰어 산출부(40), 갱신량 산출부(산출 수단; 41), 사용 확률 갱신부(갱신 수단; 42), 채널 결정부(결정 수단; 43) 및 채널 정보 송신부(채널 정보 송신 수단; 44)를 구비하고 있다. 이 중, 채널 정보 송신부(44)는, 채널 결정부(43)로부터 입력된 통신 채널 정보를 하위국(10)에 송신한다. 다른 구성 요소의 기능은, 제 1 실시형태의 이들과 같다.
다음에, 도 13을 사용하여, 본 실시형태에 따른 무선 통신 시스템(1)의 처리에 대하여 설명한다. 도 13은 그 무선 통신 시스템(1)의 처리를 나타내는 시퀀스도이다.
본 실시형태에서 특징적인 부분은, 하위국(10a)이 송신 신호를 송신할 때에 상위국(30)에 있어서 통신 채널이 결정되는 점, 및 상위국(30)에 있어서 각종 ID의 검출로부터 채널 사용 확률의 갱신까지의 일련의 처리가 실행되는 점이다.
하위국(10a)이 송신 신호를 송신할 때, 우선, 그 하위국(10a)으로부터 상위국(30)에 채널 요구가 송신된다(스텝 S304). 그리고, 상위국(30)에 의해 하위국(10a)이 사용하는 통신 채널이 결정되고(스텝 S305), 그 통신 채널을 나타내는 채널 정보가 하위국(10a)에 송신된다(스텝 S306). 도 11에 도시하는 그 밖의 처리는, 제 1 실시형태와 같다. 단, 각종 ID의 검출로부터 채널 사용 확률의 갱신(스텝 S310 내지 S317)은 상위국(30)에 의해 실행된다.
본 실시형태에 의해서도, 제 1 실시형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태의 무선 통신 시스템(1)에 의하면, 하위국 ID 및 그룹 ID의 검출로부터 통신 채널 결정까지의 처리가 상위국(30)에서 실행된다. 이로써, 처리 능력에 한계가 있고, 주변의 통신 환경이 악화될 가능성도 높은 하위국(10)이 행하는 처리가 경감되는 한편으로, 처리 능력이 우수하고 또한 통신 환경에 혜택받고 있는 상위국(30)에 의해 일련의 처리가 행하여진다. 그 결과, 보다 적확하게 통신 채널을 결정하는 것이 가능하게 된다.
(제 4 실시형태)
본 실시형태는, 또한 그룹 간 반응 계수도 사용하여, 자그룹 내에서의 불균형성으로의 반응 감도와 타그룹 내에서의 불균형성으로의 반응 감도에 차를 두고 있는 점에서 제 1 실시형태와 다르다. 본 실시형태의 다른 구성은 제 1 실시형태 와 같기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시형태에 있어서의 각 하위국의 효용 함수, 및 각 그룹에 있어서의 효용 함수는 각각 아래와 같이 정의된다.
Figure 112009054300106-pct00036
Figure 112009054300106-pct00037
Figure 112009054300106-pct00038
Figure 112009054300106-pct00039
여기에서, A 및 B는 그룹 간 반응 계수이고, 각각 자그룹 내에서의 불균형성으로의 반응 계수, 및 타그룹 내에서의 불균형성으로의 반응 계수이다. 예를 들면 자그룹 내에서의 불균형성으로의 반응 계수 A를 A＞ B로 설정함으로써(자그룹 내에 서의 불균형성에 대하여 민감하게 반응하도록 반응 계수 A를 설정함으로써), 자기의 하위국의 채널 사용 확률을 우선적으로 조정하는 것이 가능해진다. 따라서, 자그룹 내에서 발생한 불균형성의 영향을 자그룹 내에서 해소할 수 있고, 그 결과, 그룹 간의 공평성 안정성을 향상시켜, 통신 환경을 더욱 안정시키는 것이 가능해진다.
본 실시형태에서는, 사용 확률 갱신 정보 ΔP'i는, 하기와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00040
도 14는, 갱신량 산출부(18)에 있어서의 상기 식 36 내지 식 40의 처리를 도시하는 도면이다. 스텝 S81 내지 S87까지의 처리는 제 1 실시형태에 있어서의 스텝 S71 내지 S77의 처리와 같다. 본 실시형태의 특징은, 스텝 S87의 처리 후에 산출 결과가 그룹 간 반응 계수와 곱해지고(스텝 S88), 그 결과가 집계되는(스텝 S89) 점에 있다.
(제 5 실시형태)
본 실시형태는, 또한 그룹 간 가중 계수 Wg1, Wg2를 사용하는 점이 제 1 실시형태 또는 제 4 실시형태와 다르다. 이 그룹 간 가중 계수는, 예를 들면, 그룹 간 에서의 우선도의 차를 반영하도록 설정할 수 있다. 본 실시형태의 다른 구성은 제 1 실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.
본 실시형태에 있어서, 각 그룹의 효용 함수는 각각 아래와 같이 정의된다.
Figure 112009054300106-pct00041
Figure 112009054300106-pct00042
이 때, 제 1 실시형태에 기재된 상기 식 6, 7, 8의 관계를 만족시키기 위해서는, 이하의 관계가 만족시켜질 필요가 있다.
Figure 112009054300106-pct00043
따라서, 가중 계수 w1, w2는 하기의 식으로 구할 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00044
이 때, 본 실시형태에 있어서의 사용 확률 갱신 정보 ΔP'i는, 상기 식을 다음 식에 대입함으로써 구할 수 있다.
Figure 112009054300106-pct00045
본 실시형태에 따르면, 채널 사용 확률을 갱신할 때에, 그룹의 우선도가 반영된 가중 계수가 고려된다. 따라서, 그룹의 우선도가 반영되도록 채널 사용 확률이 갱신되기 때문에, 통신 채널의 사용 확률을 더욱 높일 수 있다.
(제 6 실시형태)
본 실시형태는, 각 하위국의 사용 시간과 사용 대역폭을 사용하여 계측 지표를 생성하는 점에서 제 1 실시형태와 다르다. 본 실시형태의 다른 구성은 제 1 실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.
각 하위국이 사용하는 애플리케이션의 성질에 의해, 통신에 필요한 통신 시간과 사용 대역폭의 조합은 천차만별이다. 예를 들면, 음성 통화와 같이 비교적 좁은 휴대지역대에서 장시간 연속하여 송신하고자 하는 하위국도 있다면, 대용량의 데이터 전송 등, 비교적 단시간 또한 광대역으로 신호를 전송하고자 하는 하위국도 존재한다. 이러한 환경에서 하위국 간 및 그룹 간의 공평성을 담보하기 위해서는, 예를 들면, 계측 지표를 각 하위국의 사용 시간과 사용 대역폭의 곱을 계측 지표로 하면 좋다. 이로써, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
(제 7 실시형태)
본 실시형태는, 각 하위국의 사용 시간, 사용 대역폭, 및 신호 도달 거리를 사용하여 계측 지표를 생성하는 점에서 제 1 실시형태와 다르다.
각 그룹이 사용하는 통신시스템이 다른 경우, 그 무선 방식이나 치국 설계 등의 영향에 의해, 그룹이 다른 하위국 간에서 송신 출력이 다른 상황이 상정된다. 이러한 경우, 비교적 출력 전력이 높은 하위국이 신호 송신을 하면, 비교적 광범위하게 걸쳐서 타하위국이 통신 채널을 사용할 수 없는 상황이 발생한다.
이러한 환경에서 상기 하위국 간 및 그룹 간의 공평성을 담보하기 위해서는, 예를 들면, 계측 지표를, 각 하위국의 사용 시간과 사용 대역폭, 및 신호도달 거리로부터 산출되는 신호 도달 구역을 승산한 것으로 하면 좋다. 이로써, 통신 채널의 사용 효율을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명을 그 실시형태에 기초하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (9)

  1. 상위국과 복수의 하위국을 포함하여 구성되고, 상기 각 하위국이, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한, 무선 통신 시스템으로서,
    상기 하위국이,
    다른 하위국으로부터의 상기 신호로부터, 상기 하위국 ID와 상기 그룹 ID를 검출하는 검출 수단;
    상기 신호에 기초하여, 상기 다른 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단;
    상기 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 상기 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 상기 하위국마다의 채널 사용량과 상기 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단;
    상기 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단; 및
    상기 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출 수단이, 상기 그룹 내에서의 통신 채널의 배분의 불균형성을 나타내는 반응 계수에도 기초하여 상기 각 채널 사용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출 수단이, 상기 그룹의 우선도가 반영된 가중 계수에도 기초하여 상기 각 채널 사용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 수단이, 하위국마다의 통신 채널 사용 시간에 기초하여 상기 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 계측 수단이, 각 하위국이 사용하는 대역폭에도 기초하여 상기 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 계측 수단이, 각 하위국이 송신하는 신호의 도달 거리에도 기초하여 상기 다른 하위국의 채널 사용량을 계측하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 상위국과 복수의 하위국을 포함하여 구성되고, 상기 각 하위국이, 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한, 무선 통신 시스템으로서,
    상기 하위국이,
    자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 상기 상위국에 결정시키기 위한 채널 요구를 상기 상위국에 송신하는 요구 송신 수단과,
    상기 요구 송신 수단에 의해 송신된 채널 요구에 따라서 상기 상위국이 결정한 통신 채널을 나타내는 채널 정보를 수신하는 채널 정보 수신 수단을 구비하고,
    상기 상위국이,
    자국과 접속한 하위국으로부터의 상기 신호로부터, 상기 하위국 ID와 상기 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과,
    상기 신호에 기초하여, 상기 자국과 접속한 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 상기 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 상기 하위국마다의 채널 사용량과 상기 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과,
    상기 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 상기 채널 요구를 송신한 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단과,
    상기 결정 수단에 의해 결정된 통신 채널을 나타내는 채널 정보를, 상기 채널 요구를 송신한 하위국에 송신하는 채널 정보 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 자국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 갖고, 상기 하위국 ID 및 상기 그룹 ID를 포함하는 신호를 하위국 간에서 송수신 가능한 하위국으로서,
    다른 하위국으로부터의 상기 신호로부터, 상기 하위국 ID와 상기 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과,
    상기 신호에 기초하여, 상기 다른 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 상기 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 상기 하위국마다의 채널 사용량과 상기 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과,
    상기 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 자국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하위 국.
  9. 하위국을 식별하기 위한 하위국 ID와 상기 하위국이 소속하는 그룹을 식별하는 그룹 ID를 포함하는 신호를 송신하는 하위국으로부터, 상기 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하기 위한 채널 요구를 수신한 경우에, 상기 통신 채널을 나타내는 채널 정보를 상기 하위국에 송신하는 상위국으로서,
    자국과 접속한 하위국으로부터의 상기 신호로부터, 상기 하위국 ID와 상기 그룹 ID를 검출하는 검출 수단과,
    상기 신호에 기초하여, 상기 자국과 접속한 하위국의 채널 사용 상황을 계측하는 계측 수단과,
    상기 검출 수단에 의해 검출된 하위국 ID 및 그룹 ID와, 상기 계측 수단에 의해 계측된 채널 사용 상황에 기초하여, 상기 하위국마다의 채널 사용량과 상기 그룹마다의 채널 사용량을 산출하는 산출 수단과,
    상기 산출 수단에 의해 산출된 각 채널 사용량에 기초하여 통신 채널의 사용 확률을 나타내는 채널 사용 확률을 갱신하는 갱신 수단과,
    상기 갱신 수단에 의해 갱신된 채널 사용 확률에 기초하여, 상기 채널 요구를 송신한 하위국이 송신 시에 사용하는 통신 채널을 결정하는 결정 수단과,
    상기 결정 수단에 의해 결정된 통신 채널을 나타내는 채널 정보를, 상기 채널 요구를 송신한 하위국에 송신하는 채널 정보 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 상위국.
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