JP6418323B2 - チャネル割当装置、無線通信システム及びチャネル割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、チャネル割当装置、無線通信システム及びチャネル割当方法に関する。

無線ＬＡＮ（Wireless Local Area Network）等の無線通信システムでは、無線アクセスポイントと無線端末との間で周波数チャネルを用いて無線通信が行われる。各無線アクセスポイントには、無線通信システム内で使用可能な複数の周波数チャネルのうち何れか一つの周波数チャネルが割り当てられる。以下では、無線アクセスポイントを「ＡＰ」と表記することがある。

無線通信システムにおいて使用可能な周波数チャネルの数には限りがあるため、使用可能な周波数チャネルの数より多い数のＡＰが無線通信システム内に存在する場合、同一の周波数チャネルが複数のＡＰに割り当てられることがある。同一の周波数チャネルが複数のＡＰに割り当てられると、それらの複数のＡＰ間で電波干渉が発生して、無線通信システムのスループットが低下する。また、ＡＰ間での電波干渉は無線環境の変化に応じて増減する。そこで、ＡＰ間での電波干渉を低減するために、ＡＰに対する周波数チャネルの割当を無線環境の変化に応じて動的に行う「ダイナミック割当法」がある。また、ダイナミック割当法の関連技術として、例えば、無線通信システム内の全ＡＰに対する周波数チャネルの割当を一斉に行うものがある。

特開２０１０−１１９０８７号公報 特開平１０−０７９９７７号公報

上記の関連技術では、無線環境の変化に応じて、全ＡＰの周波数チャネルを一斉に変更することができる。しかし、上記の関連技術では、周波数チャネルの割当に係る計算の量（以下では「割当計算量」と呼ぶことがある）が、無線通信システム内に存在するＡＰの数に応じて指数関数的に増大する。例えば、無線通信システム内にＮ個のＡＰが設置された環境においてＣ個の周波数チャネルが使用可能である場合、周波数チャネルの割当に係る計算パターン数はＣ^Ｎとなる。このように割当計算量が指数関数的に増大すると、周波数チャネルの割当に係る計算時間（以下では「割当計算時間」と呼ぶことがある）が長くなってしまう。割当計算時間が長くなると、周波数チャネルの割当の基になる無線環境の測定時点から、周波数チャネルの割当時点までの間に長時間経過してしまうため、周波数チャネルの割当時点での実際の無線環境が、測定時点での無線環境と大きく異なることがある。このように、周波数チャネルの割当時点での実際の無線環境が測定時点での無線環境と大きく異なると、実際の無線環境に応じた周波数チャネルの最適な割当が為されないため、無線通信システムのスループットが低下する。つまり、無線環境に基づく周波数チャネルの割当において割当計算量が増大すると、無線通信システムのスループットが低下することがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、無線通信システムのスループットを向上することを目的とする。

開示の態様では、チャネル割当装置は、被干渉量処理部と、割当部とを有する。前記被干渉量処理部は、複数の無線アクセスポイントの各々での被干渉量を要素とする数値群を、伝搬路の対称性に基づいて処理する。前記割当部は、前記被干渉量処理部での処理後の数値群を用いて、前記複数の無線アクセスポイントの各々に周波数チャネルを割り当てる。

開示の態様によれば、無線通信システムのスループットを向上できる。

図１は、実施例１の無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施例１の無線アクセスポイントの構成例を示す図である。 図３は、実施例１の制御局の構成例を示す図である。 図４は、実施例１のチャネル割当装置の動作例の説明に供する図である。 図５は、実施例１のチャネル割当装置の動作例の説明に供する図である。 図６は、実施例１のチャネル割当装置の処理例の説明に供するフローチャートである。 図７は、実施例２の制御局の構成例を示す図である。 図８は、実施例３の無線通信システムの構成例を示す図である。 図９は、実施例３の無線アクセスポイントの構成例を示す図である。 図１０は、制御局のハードウェア構成例を示す図である。 図１１は、無線アクセスポイントのハードウェア構成例を示す図である。

以下に、本願の開示するチャネル割当装置、無線通信システム及びチャネル割当方法の実施例を図面に基づいて説明する。なお、この実施例により本願の開示するチャネル割当装置、無線通信システム及びチャネル割当方法が限定されるものではない。また、各実施例において同一の機能を有する構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［実施例１］
＜無線通信システムの構成例＞
図１は、実施例１の無線通信システムの構成例を示す図である。図１において、無線通信システム１は、制御局１０と、ＡＰ２０−１〜２０−４と、無線端末３０−１〜３０−７とを有する。以下では、ＡＰ２０−１〜２０−４を区別しない場合にはＡＰ２０と総称し、無線端末３０−１〜３０−７を区別しない場合には無線端末３０と総称することがある。また、図１に示すＡＰ２０及び無線端末３０の台数は一例であり、無線通信システム１が有するＡＰ２０及び無線端末３０の台数は限定されない。

制御局１０とＡＰ２０とは有線リンクで接続されて有線通信を行い、ＡＰ２０と無線端末３０とは無線リンクで接続されて無線通信を行う。図１に示す例では、ＡＰ２０−１は無線端末３０−１，３０−２と接続されており、ＡＰ２０−２は無線端末３０−３と接続されており、ＡＰ２０−３は無線端末３０−４，３０−５，３０−６と接続されており、ＡＰ２０−４は無線端末３０−７と接続されている。また例えば、無線通信システム１において使用可能な周波数チャネルは、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈの３つの周波数チャネルであり、これらの３つの周波数チャネルの何れかが、制御局１０によって各ＡＰ２０に割り当てられる。よって例えば、ＡＰ２０−１と無線端末３０−１，３０−２との通信は１ｃｈを用いて行われ、ＡＰ２０−２と無線端末３０−３との通信は６ｃｈを用いて行われる。また例えば、ＡＰ２０−３と無線端末３０−４，３０−５，３０−６との通信は１１ｃｈを用いて行われ、ＡＰ２０−４と無線端末３０−７との通信は１ｃｈを用いて行われる。

以下では、無線通信システム１において使用可能な周波数チャネルが、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈの３つの周波数チャネルである場合を一例に挙げて説明する。また以下では、ＡＰ２０−１は１番ＡＰ、ＡＰ２０−２は２番ＡＰ、ＡＰ２０−３は３番ＡＰ、ＡＰ２０−４は４番ＡＰと呼ばれることがある。

＜無線アクセスポイントの構成例＞
図２は、実施例１の無線アクセスポイントの構成例を示す図である。図２に示すＡＰ２０ａは、図１に示すＡＰ２０に相当する。図２において、ＡＰ２０ａは、アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、受信電力測定部２０３と、測定結果記録部２０４と、有線通信部２０５と、チャネル設定部２０６と、無線送信部２０７とを有する。

無線受信部２０２は、自ＡＰ以外の他のＡＰから送信されたビーコン信号をアンテナ２０１を介して受信する。無線受信部２０２は、受信したビーコン信号にダウンコンバート等の所定の無線受信処理を施し、無線受信処理後のビーコン信号を受信電力測定部２０３へ出力する。無線受信部２０２は、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈのすべての周波数チャネルでビーコン信号を受信する。ここで、他のＡＰは、自ＡＰが属する無線通信システム（以下では「自システム」と呼ぶことがある）に属する他のＡＰと、自システム以外の無線通信システム（以下では「他システム」と呼ぶことがある）に属する他のＡＰとに区別される。そこで、ビーコン信号には、各ＡＰが属する無線通信システムを一意に特定可能な識別子（以下では「システム識別子」と呼ぶことがある）と、ビーコン信号の送信元のＡＰを一意に特定可能な識別子（以下では「ＡＰ識別子」と呼ぶことがある）とが付加されている。無線受信部２０２は、受信したビーコン信号を、当該ビーコン信号に付加されているシステム識別子及びＡＰ識別子と共に受信電力測定部２０３へ出力する。

受信電力測定部２０３は、一定周期で、各ビーコン信号の受信電力値を測定し、測定結果を測定結果記録部２０４へ出力する。例えばＡＰ２０−１（図１）の受信電力測定部２０３は、ＡＰ２０−２，２０−３，２０−４の各々から送信されたビーコン信号の受信電力値ｒ_１２，ｒ_１３，ｒ_１４と、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号の受信電力値の評価値ｒ_１１とを測定する。受信電力の評価値として、例えば、無線通信システムにおいて使用可能なすべての周波数チャネルに渡る受信電力値の平均値を用いることができる。ｒ_１２はＡＰ２０−２から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値、ｒ_１３はＡＰ２０−３から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値、ｒ_１４はＡＰ２０−４から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値を示す。つまり、ｒ_１２はＡＰ２０−２からのＡＰ２０−１における被干渉量に相当し、ｒ_１３はＡＰ２０−３からのＡＰ２０−１における被干渉量に相当し、ｒ_１４はＡＰ２０−４からのＡＰ２０−１における被干渉量に相当する。また、ｒ_１１は他システムに属するＡＰからのＡＰ２０−１における被干渉量に相当する。

また、受信電力測定部２０３は、自システムのシステム識別子を予め記憶している。受信電力測定部２０３は、ビーコン信号に付加されているシステム識別子が自システムのシステム識別子と一致するときは、当該ビーコン信号が自システムに属するＡＰから送信されたものであると判断する。一方で、受信電力測定部２０３は、ビーコン信号に付加されているシステム識別子が自システムのシステム識別子と一致しないときは、当該ビーコン信号が他システムに属するＡＰから送信されたものであると判断する。また、受信電力測定部２０３は、ビーコン信号に付加されているＡＰ識別子に基づいて、当該ビーコン信号の送信元のＡＰを特定する。

測定結果記録部２０４は、受信電力測定部２０３によって測定された受信電力値及び評価値を記録する。例えばＡＰ２０−１（図１）の測定結果記録部２０４は、受信電力値ｒ_１２，ｒ_１３，ｒ_１４及び評価値ｒ_１１を記録する。測定結果記録部２０４に記録される受信電力値及び評価値は受信電力測定部２０３によって一定周期で更新される。

有線通信部２０５は、制御局１０と有線リンクで接続されて制御局１０と通信する。有線通信部２０５は、測定結果記録部２０４に記録された受信電力値及び評価値を制御局１０（図１）へ一定周期で報告する。また、有線通信部２０５は、制御局１０から通知された、周波数チャネルの割当結果（以下では「チャネル割当結果」と呼ぶことがある）を受信し、受信したチャネル割当結果をチャネル設定部２０６へ出力する。

チャネル設定部２０６は、無線送信部２０７における送信チャネルを、制御局１０から通知されたチャネル割当結果に従った周波数チャネルに設定する。チャネル割当結果には、ＡＰ識別子と、周波数チャネル番号とが対応付けて示されている。そこで、チャネル設定部２０６は、チャネル割当結果において自ＡＰの識別子に対応付けられているチャネル番号の周波数チャネルが、自ＡＰに割り当てられた周波数チャネルであると判断する。

無線送信部２０７は、チャネル設定部２０６から設定される送信チャネルに従って、ベースバンド信号及びビーコン信号にアップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理後の信号をアンテナ２０１を介して送信する。ベースバンド信号及びビーコン信号には、自システムのシステム識別子及び自ＡＰのＡＰ識別子が付加されている。

＜制御局の構成例＞
図３は、実施例１の制御局の構成例を示す図である。図３に示す制御局１０ａは、図１に示す制御局１０に相当する。図３において、制御局１０ａは、有線通信部１０１と、チャネル割当装置１１とを有する。チャネル割当装置１１は、行列操作部１０２と、チャネル割当部１０３とを有する。

有線通信部１０１は、ＡＰ２０ａと有線リンクで接続されてＡＰ２０ａと通信する。有線通信部１０１は、ＡＰ２０ａから報告された受信電力値及び評価値を受信し、受信した受信電力値及び評価置を行列操作部１０２へ出力する。また、有線通信部１０１は、チャネル割当部１０３から入力されるチャネル割当結果をＡＰ２０ａへ通知する。有線通信部１０１は、チャネル割当結果を自システムに属する全ＡＰ２０ａへ一斉に通知する。チャネル割当結果が自システムに属する全ＡＰ２０ａへ一斉に通知されることにより、自システムに属する全ＡＰ２０ａは周波数チャネルを一斉に切り替えることができる。

行列操作部１０２は、ＡＰ２０ａから報告された受信電力値及び評価値を要素（つまり、成分）とする対称行列を生成する。また、行列操作部１０２は、生成した対称行列から上三角行列を生成する。そして、行列操作部１０２は、生成した上三角行列をチャネル割当部１０３へ出力する。行列操作部１０２の動作の詳細は後述する。

チャネル割当部１０３は、行列操作部１０２によって生成された上三角行列を用いてＡＰ２０ａに周波数チャネルを割り当てる。また、チャネル割当部１０３は、ＡＰ２０ａに周波数チャネルを割り当てた後、チャネル割当結果を有線通信部１０１へ出力する。チャネル割当部１０３の動作の詳細は後述する。

＜チャネル割当装置の動作例＞
図４及び図５は、実施例１のチャネル割当装置の動作例の説明に供する図である。以下の説明では、図１に示すＡＰ２０−１〜２０−４の各々が、図２に示すＡＰ２０ａに相当する。よって、ＡＰ２０−１は、ＡＰ２０−２から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値ｒ_１２と、ＡＰ２０−３から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値ｒ_１３と、ＡＰ２０−４から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値ｒ_１４と、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号のＡＰ２０−１における受信電力値の評価値ｒ_１１とを制御局１０ａへ報告する。また、ＡＰ２０−２は、ＡＰ２０−１から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−２における受信電力値ｒ_２１と、ＡＰ２０−３から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−２における受信電力値ｒ_２３と、ＡＰ２０−４から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−２における受信電力値ｒ_２４と、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号のＡＰ２０−２における受信電力値の評価値ｒ_２２とを制御局１０ａへ報告する。また、ＡＰ２０−３は、ＡＰ２０−１から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−３における受信電力値ｒ_３１と、ＡＰ２０−２から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−３における受信電力値ｒ_３２と、ＡＰ２０−４から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−３における受信電力値ｒ_３４と、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号のＡＰ２０−３における受信電力値の評価値ｒ_３３とを制御局１０ａへ報告する。また、ＡＰ２０−４は、ＡＰ２０−１から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−４における受信電力値ｒ_４１と、ＡＰ２０−２から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−４における受信電力値ｒ_４２と、ＡＰ２０−３から送信されたビーコン信号のＡＰ２０−４における受信電力値ｒ_４３と、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号のＡＰ２０−４における受信電力値の評価値ｒ_４４とを制御局１０ａへ報告する。ＡＰ２０−１〜２０−４から報告される受信電力値及び評価値は、上記のとおり、各ＡＰが他のＡＰから受ける被干渉量に相当する。

チャネル割当装置１１（図３）において、行列操作部１０２は、図４に示すように、まず、ＡＰ２０−１〜２０−４から報告された受信電力値を要素とする行列Ｒ１を生成する。ここで、ＡＰ２０−１〜２０−４の送信電力値は互いに等しく、かつ、ＡＰ２０−１〜２０−４において各ＡＰ間の伝送路が対称であるとする。よって、行列Ｒ１は対称行列となる。つまり、行列Ｒ１において、ｒ_１２とｒ_２１とは等しく、ｒ_１３とｒ_３１とは等しく、ｒ_１４とｒ_４１とは等しく、ｒ_２３とｒ_３２とは等しく、ｒ_２４とｒ_４２とは等しく、ｒ_３４とｒ_４３とは等しい。行列操作部１０２は、このような各ＡＰ間での伝搬路の対称性に基づいて、対称行列の各要素に対して、以下に示すような処理を施す。

すなわち、行列操作部１０２は、行列Ｒ１において、行の交換と列の交換とを行う。行の交換は、行列Ｒ１の各行の要素の合計値（つまり、ＡＰ２０毎の被干渉量の合計値）Ｓに基づいて行われる。ここでは、ＡＰ２０−１の被干渉量の合計値はＳ_１＝ｒ_１１＋ｒ_１２＋ｒ_１３＋ｒ_１４となり、ＡＰ２０−２の被干渉量の合計値はＳ_２＝ｒ_２１＋ｒ_２２＋ｒ_２３＋ｒ_２４となる。また、ＡＰ２０−３の被干渉量の合計値はＳ_３＝ｒ_３１＋ｒ_３２＋ｒ_３３＋ｒ_３４となり、ＡＰ２０−４の被干渉量の合計値はＳ_４＝ｒ_４１＋ｒ_４２＋ｒ_４３＋ｒ_４４となる。ここで、例えば、「Ｓ_１＜Ｓ_３＜Ｓ_２＜Ｓ_４」であるとする。そこで、行列操作部１０２は、行番号が大きくなるに従って被干渉量の合計値が大きくなるように、行列Ｒ１において、２行目と３行目とを交換する。次いで、行列操作部１０２は、行の交換に合わせて、列を交換する。つまり、行列操作部１０２は、行列Ｒ１において、２行目と３行目との交換後、２列目と３列目とを交換する。

よって、行の交換と列の交換とが為された後の行列は、行列Ｒ２となる。行列Ｒ２では、被干渉量の合計値は、１行目におけるＳ_１、２行目におけるＳ_３、３行目におけるＳ_２、４行目におけるＳ_４の順に大きくなっている。つまり、行列Ｒ２では、行番号が大きくなるに従って、各ＡＰ２０での被干渉量の合計値が大きくなっている。また、行の交換に合わせて列の交換を行ったことにより、行列Ｒ２によって表現される物理的な状況は、行列Ｒ１によって表現される物理的な状況と等価になる。よって、行列Ｒ２も、行列Ｒ１と同様に、対称行列となる。

次いで、行列操作部１０２は、行列Ｒ２が対称行列であるため、行列Ｒ２の対角要素より下の要素（つまり、下三角要素）のすべてを０に置き換えることによって上三角行列Ｒ３を生成する。行列操作部１０２は、生成した上三角行列Ｒ３をチャネル割当部１０３へ出力する。

チャネル割当部１０３は、上三角行列Ｒ３を用いて、ＡＰ２０−１〜２０−４の各々に周波数チャネルを割り当てる。周波数チャネルの割当は、所定のアルゴリズムに従って行われる。所定のアルゴリズムとして、例えば、周波数チャネルの複数の割当候補から被干渉量の大きさに応じた最適な割当候補を選択するアルゴリズムを用いる。以下では、所定のアルゴリズムとして、例えば、Ｍアルゴリズムを用いる場合について説明する。また、以下では、各ステップにおける選択候補数Ｍを、例えばＭ＝４とする。また、以下では、式（１）によって表される候補ベクトルｃを用いて周波数チャネルの割当候補を選択する。候補ベクトルｃは、Ｎ行１列の縦ベクトルであり（Ｎは、自システムに属するＡＰの総数）、候補ベクトルｃにおけるｉ番要素は、ｉ番ＡＰに対する割当候補のチャネル番号を示す。

よって例えば、候補ベクトルｃにおいて、第４要素ｃ_４は被干渉量の合計値がＳ_４であるＡＰ２０−４に対して設定した割当候補のチャネル番号を表し、第３要素ｃ_３は被干渉量の合計値がＳ_２であるＡＰ２０−２に対して設定した割当候補のチャネル番号を表す。また、第２要素ｃ_２は被干渉量の合計値がＳ_３であるＡＰ２０−３に対して設定した割当候補のチャネル番号を表し、第１要素ｃ_１は被干渉量の合計値がＳ_１であるＡＰ２０−１に対して設定した割当候補のチャネル番号を表す。なお、上記のとおり「Ｓ_１＜Ｓ_３＜Ｓ_２＜Ｓ_４」である。

図５に示すように、チャネル割当部１０３は、ｋ＝１〜４の４回のステップそれぞれにおいて、ＡＰ１台ずつ、周波数チャネルの割当候補を追加していく。また、チャネル割当部１０３は、被干渉量の合計値がより大きいＡＰから順に、周波数チャネルの割当候補を設定していく。

すなわち、自システムにおいて使用可能な周波数チャネルは１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈの３つのチャネルであるため、チャネル割当部１０３は、まず第１ステップで、候補ベクトルｃ_１ａ，ｃ_１ｂ，ｃ_１ｃの３つの候補ベクトルを生成する。候補ベクトルにおける１，６，１１の数値は、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈのチャネル番号を示す。また、候補ベクトルにおける０の数値は、周波数チャネルの割当候補の設定前であることを示す。チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_１ａ，ｃ_１ｂ，ｃ_１ｃの各々について、第ｋステップにおけるメトリックＩ_ｋを式（２）に従って算出する。

よって、図５における第１ステップでは、ｃ_１ａについてのメトリックＩ_１ａ、ｃ_１ｂについてのメトリックＩ_１ｂ、ｃ_１ｃについてのメトリックＩ_１ｃはすべてｒ_４４で等しくなる。また、Ｍ＝４である。このため、チャネル割当部１０３は、ｃ_１ａ、ｃ_１ｂ及びｃ_１ｃの３個の候補ベクトルすべてを選択して、図５における第２ステップへ進む。以下、候補ベクトルｃの添え字と、メトリックＩの添え字とは１対１で対応する。

次いで、第２ステップでは、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_２ａ〜ｃ_２ｉの９個の候補ベクトルを生成し、候補ベクトルｃ_２ａ〜ｃ_２ｉの各々について、メトリックＩ_ｋを式（２）に従って算出する。その結果、メトリックＩ_２ａ，Ｉ_２ｅ，Ｉ_２ｉは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_３４」で等しくなり、メトリックＩ_２ｂ，Ｉ_２ｃ，Ｉ_２ｄ，Ｉ_２ｆ，Ｉ_２ｇ，Ｉ_２ｈは「ｒ_４４＋ｒ_３３」で等しくなる。よって、第２ステップにおける最小のメトリックは「ｒ_４４＋ｒ_３３」となる。また、Ｍ＝４である。そこで、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_２ｂ，ｃ_２ｃ，ｃ_２ｄ，ｃ_２ｆ，ｃ_２ｇ，ｃ_２ｈから４個の候補ベクトルを、所定の規則に従って、または、ランダムに選択して、図５における第３ステップへ進む。ここでは、候補ベクトルｃ_２ｂ，ｃ_２ｄ，ｃ_２ｇ，ｃ_２ｈの４個の候補ベクトルが選択されたものとする。

次いで、第３ステップでは、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_３ａ〜ｃ_３ｌの１２個の候補ベクトルを生成し、候補ベクトルｃ_３ａ〜ｃ_３ｌの各々について、メトリックＩ_ｋを式（２）に従って算出する。その結果、メトリックＩ_３ａ，Ｉ_３ｅ，Ｉ_３ｉ，Ｉ_３ｌは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_２４」で等しくなり、メトリックＩ_３ｂ，Ｉ_３ｄ，Ｉ_３ｇ，Ｉ_３ｋは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_２３」で等しくなり、メトリックＩ_３ｃ，Ｉ_３ｆ，Ｉ_３ｈ，Ｉ_３ｊは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２」で等しくなる。よって、第３ステップにおける最小のメトリックは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２」となる。また、Ｍ＝４である。そこで、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_３ａ〜ｃ_３ｌから候補ベクトルｃ_３ｃ，ｃ_３ｆ，ｃ_３ｈ，ｃ_３ｊの４個の候補ベクトルを選択して、図５における第４ステップへ進む。

次いで、第４ステップでは、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_４ａ〜ｃ_４ｌの１２個の候補ベクトルを生成し、候補ベクトルｃ_４ａ〜ｃ_４ｌの各々について、メトリックＩ_ｋを式（２）に従って算出する。その結果、メトリックＩ_４ａ，Ｉ_４ｅ，Ｉ_４ｉ，Ｉ_４ｌは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１４」で等しくなり、メトリックＩ_４ｂ，Ｉ_４ｄ，Ｉ_４ｇ，Ｉ_４ｋは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１３」で等しくなり、メトリックＩ_４ｃ，Ｉ_４ｆ，Ｉ_４ｈ，Ｉ_４ｊは「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１２」で等しくなる。チャネル割当部１０３は、「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１４」、「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１３」、「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１２」のうちから最小のメトリックを選択する。そして、チャネル割当部１０３は、最小のメトリックを有する候補ベクトルを周波数チャネルの割当結果に決定する。最小のメトリックを有する候補ベクトルが複数存在する場合は、所定の規則に従って、または、ランダムに何れか一つの候補ベクトルを選択すると良い。例えば、「ｒ_４４＋ｒ_３３＋ｒ_２２＋ｒ_１１＋ｒ_１４」が最小のメトリックとなる場合、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_４ａを周波数チャネルの割当結果に決定する。チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃ_４ａを周波数チャネルの割当結果に決定した場合、１ｃｈをＡＰ２０−４に、６ｃｈをＡＰ２０−２に、１１ｃｈをＡＰ２０−３に、１ｃｈをＡＰ２０−１にそれぞれ割り当てる。

ここで、第１〜第４ステップの各ステップで算出されるメトリックは、候補ベクトルで示される周波数チャネルが各ＡＰに割り当てられた場合の各ＡＰにおける被干渉量の合計値に相当する。よって、第１〜第４ステップの各ステップにおいてメトリックが最小の候補ベクトルを選択することは、各ＡＰにおける被干渉量の合計値を最小とする周波数チャネルの割当候補を選択していることに等しい。また、各ＡＰにおける被干渉量が小さいほど無線通信システムのスループットを大きくすることができる。よって、各ＡＰにおける被干渉量の合計値を最小とする周波数チャネルの割当候補を選択することは、周波数チャネルの最適な割当候補を選択していると言える。

また、各ステップにおける選択候補数をＭ、ステップ総数をＮ（Ｎは、自システムに属するＡＰの総数）とすると、周波数チャネルの割当に係る計算工数はＭＮ程度のオーダになる。また、各ステップにおける選択候補数Ｍは、Ｍ＝ＣＮとするのが好ましい（Ｃは、自システムにおいて使用可能な周波数チャネル数）。よって、上記動作例によれば、周波数チャネルの割当に係る計算工数をＮ^２程度のオーダに抑えることができる。

＜チャネル割当装置の処理例＞
図６は、実施例１のチャネル割当装置の処理例の説明に供するフローチャートである。図６に示すフローチャートは、例えば、ビーコン信号の各ＡＰ２０における受信電力値及び評価値が有線通信部１０１からチャネル割当装置１１へ入力されたときに開始される。

図６において、ステップＳ３０１では、行列操作部１０２は、式（３）によって表されるＮ行Ｎ列の対称行列Ｒを生成する。式（３）におけるＮは、自システムに属するＡＰの総数を示す。

次いで、ステップＳ３０３では、行列操作部１０２は、式（３）によって表される対称行列Ｒにおいて、行の交換及び列の交換を行う。行列操作部１０２は、式（４）によって表される各行ｉの和の値Ｓ_ｉが、行番号が大きくなるに従って大きくなるように、各行を相互に交換する。つまり、行列操作部１０２は、対称行列Ｒにおいて、Ｓ_ｉが１行目から昇順に並ぶように各行を相互に交換する。また、行列操作部１０２は、行の交換後、交換対称とした各行と同一番号の各列を交換する。

次いで、ステップＳ３０５では、行列操作部１０２は、行及び列の交換後の対称行列の下三角要素ｒ_ｉｊ（ｉ＞ｊ）を０に置き換えることにより上三角行列を生成する。

次いで、ステップＳ３０７では、チャネル割当部１０３は、ｋを１に設定する。

次いで、ステップＳ３０９では、チャネル割当部１０３は、候補ベクトルｃを生成する。

次いで、ステップＳ３１１では、チャネル割当部１０３は、ステップＳ３０５で生成した上三角行列を用いて、各候補ベクトルｃについてメトリックＩを算出する。

次いで、ステップＳ３１３では、チャネル割当部１０３は、メトリックが小さいものから順にＭ個の候補ベクトルを選択する。

次いで、ステップＳ３１５では、チャネル割当部１０３は、ｋがＮであるか否かを判断する。ｋがＮでないときは（ステップＳ３１５：Ｎｏ）、処理はステップＳ３１７へ進み、ｋがＮであるときは（ステップＳ３１５：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３１９へ進む。

ステップＳ３１７では、チャネル割当部１０３は、ｋをインクリメントする。ｋのインクリメント後、処理はステップＳ３０９へ戻る。

ステップＳ３１９では、チャネル割当部１０３は、最小のメトリックを有する候補ベクトルを周波数チャネルの割当結果に決定する。つまり、チャネル割当部１０３は、各ＡＰに対する周波数チャネルの割当を決定する。ステップＳ３１９の処理後、処理は終了する。

以上のように、実施例１のチャネル割当装置は、行列操作部１０２と、チャネル割当部１０３とを有する。行列操作部１０２は、ＡＰ２０−１〜２０−４の各々が他のＡＰから受ける被干渉量を要素とする対称行列から上三角行列を生成する。チャネル割当部１０３は、行列操作部１０２によって生成された上三角行列を用いて、ＡＰ２０−１〜２０−４の各々に周波数チャネルを割り当てる。

こうすることで、周波数チャネルの割当の計算の際に、対称行列の下三角要素の計算が省かれて周波数チャネルの割当に係る計算量が減少する。これにより、被干渉量測定時と周波数チャネルの割当時との時間差が減少するため、周波数チャネルの割当時点での実際の被干渉量と、測定時点での被干渉量との差が減少する。よって、実施例に１によれば、無線通信システムのスループットを向上できる。

また、実施例１では、行列操作部１０２は、被干渉量の大きさに基づいて、対称行列において、行の交換及び列の交換を行い、行の交換及び列の交換後の対称行列から上三角行列を生成する。チャネル割当部１０３は、行列操作部１０２によって生成された上三角行列を用いて、周波数チャネルの複数の割当候補から被干渉量の大きさに応じた最適な割当候補を選択する所定のアルゴリズムに従って、ＡＰ２０−１〜２０−４の各々に周波数チャネルを割り当てる。

こうすることで、被干渉量がより大きいＡＰに対してより優先的に周波数チャネルを割り当てることによりＡＰ間での電波干渉を最小化させる周波数チャネルの割当を、少ない計算量で高速に行うことができる。

［実施例２］
実施例１では、ＡＰ２０−１〜２０−４の送信電力値が互いに等しいことを前提にして説明した。これに対し、実施例２では、ＡＰ２０−１〜２０−４の送信電力値が互いに異なる場合について説明する。

＜制御局の構成例＞
図７は、実施例２の制御局の構成例を示す図である。図７に示す制御局１０ｂは、図１に示す制御局１０に相当する。図７において、制御局１０ｂは、有線通信部１０１と、チャネル割当装置１５とを有する。チャネル割当装置１５は、正規化部１０５と、行列操作部１０２と、チャネル割当部１０３とを有する。以下、実施例１と異なる点について説明する。

有線通信部１０１は、ＡＰ２０ａから報告された受信電力値及び評価値を受信し、受信した受信電力値及び評価値を正規化部１０５へ出力する。

正規化部１０５は、ＡＰ２０ａから報告された受信電力値及び評価値を、各ＡＰ２０ａの送信電力値に基づいて正規化する。例えば、正規化部１０５は、式（５）及び式（６）に従って、ＡＰ２０ａから報告された受信電力値及び評価値ｒ_ｉｊを正規化する。式（６）において、ｐ_ｋはｋ番ＡＰの送信電力値、ｐは基準送信電力値を示す。正規化部１０５は、送信電力値ｐ_ｋをｋ番ＡＰから報告されることにより、予め知っている。また、例えば、自システムに属する全ＡＰの送信電力値の平均値を基準送信電力値ｐにするのが好ましい。そして、正規化部１０５は、正規化後の受信電力値及び評価値ｒ_ｉｊ’を行列操作部１０２へ出力する。

行列操作部１０２は、実施例１での受信電力値及び評価値ｒ_ｉｊに代えて、正規化後の受信電力値及び評価値ｒ_ｉｊ’を要素とする対称行列を生成する。以降の行列操作部１０２及びチャネル割当部１０３での処理は、実施例１と同様である。

以上のように、実施例２のチャネル割当装置は、さらに、正規化部１０５を有する。正規化部１０５は、ＡＰ２０−１〜２０−４の各々が他のＡＰから受ける被干渉量を他のＡＰの送信電力値に基づいて正規化する。行列操作部１０２は、正規化後の被干渉量を要素とする対称行列から上三角行列を生成する。

こうすることで、各々のＡＰの送信電力値が異なる場合でも、被干渉量を要素とする対称行列を得ることができる。このため、各々のＡＰの送信電力値が異なる場合でも、対称行列の下三角要素の計算が省かれるので、周波数チャネルの割当に係る計算量を減少することができる。

［実施例３］
実施例１では、チャネル割当装置が制御局１０に搭載される場合について説明した。これに対し、実施例３では、チャネル割当装置が、複数のＡＰ２０のうち代表のＡＰに搭載される場合について説明する。

＜無線通信システムの構成例＞
図８は、実施例３の無線通信システムの構成例を示す図である。図３において、無線通信システム２は、ネットワーク４０と、ＡＰ２０−１〜２０−４と、無線端末３０−１〜３０−７とを有する。ＡＰ２０−１〜２０−４は、ネットワーク４０を介して互いに接続されており、互いに通信可能である。以下では、一例として、ＡＰ２０−１〜２０−４のうち、ＡＰ２０−１を、チャネル割当装置が搭載される代表ＡＰとする場合について説明する。

＜無線アクセスポイントの構成例＞
図９は、実施例３の無線アクセスポイントの構成例を示す図である。図９に示すＡＰ２０ｂは、図８に示す代表ＡＰ２０−１に相当する。

代表ＡＰ２０−１以外のＡＰ２０−２〜２０−４の構成例は、図２と同様であり、ＡＰ２０−２〜２０−４の有線通信部２０５は、代表ＡＰ２０−１とネットワーク４０を介して有線リンクで接続されて代表ＡＰ２０−１と通信する。有線通信部２０５は、測定結果記録部２０４に記録された受信電力値及び評価値を代表ＡＰ２０−１へ一定周期で報告する。また、有線通信部２０５は、代表ＡＰ２０−１から通知されたチャネル割当結果を受信し、受信したチャネル割当結果をチャネル設定部２０６へ出力する。

図９において、ＡＰ２０ｂは、アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、受信電力測定部２０３と、測定結果記録部２０４と、有線通信部２１１と、チャネル設定部２１５と、無線送信部２０７と、チャネル割当装置２１とを有する。チャネル割当装置２１は、行列操作部２１２と、チャネル割当部２１３とを有する。

行列操作部２１２は、ＡＰ２０−２〜２０−４から報告された受信電力値及び評価値ｒ_２１，ｒ_２２，ｒ_２３，ｒ_２４，ｒ_３１，ｒ_３２，ｒ_３３，ｒ_３４，ｒ_４１，ｒ_４２，ｒ_４３，ｒ_４４と、測定結果記録部２０４に記録された受信電力値及び評価値ｒ_１１，ｒ_１２，ｒ_１３，ｒ_１４とを要素とする対称行列を生成する。また、行列操作部２１２は、生成した対称行列から上三角行列を生成する。そして、行列操作部２１２は、生成した上三角行列をチャネル割当部２１３へ出力する。行列操作部２１２の動作は、実施例１の行列操作部１０２（図３）の動作と同様である。

チャネル割当部２１３の動作は、実施例１のチャネル割当部１０３（図３）の動作と同様である。但し、チャネル割当部２１３は、チャネル割当結果を有線通信部２１１及びチャネル設定部２１５へ出力する。

チャネル設定部２１５は、無線送信部２０７における送信チャネルを、チャネル割当部２１３から入力されたチャネル割当結果に従った周波数チャネルに設定する。

以上のように、実施例３では、ＡＰがチャネル割当装置を有する。

こうすることで、チャネル割当装置の設置形態を多様化することができる。

［他の実施例］
［１］実施例２を実施例３に適用することも可能である。

［２］実施例１では、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号の受信電力値の評価値の一例として、無線通信システムにおいて使用可能なすべての周波数チャネルに渡る受信電力値の平均値を挙げた。これに対し、評価値として、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号の受信電力値の時間方向での期待値を用いても良い。すなわち、各ＡＰにおいて、所定の測定期間Ｔ秒中に、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号を受信している時間をｔ秒としたとき、受信時間率をｔ／Ｔと定義する。この受信時間率ｔ／Ｔによって、他システムに属するＡＰから送信されたビーコン信号の受信電力値に対する重み付けを行い、重み付けされた受信電力値を評価値として用いても良い。

［３］上記の各実施例では、各ＡＰにおける受信電力値に基づいて各ＡＰにおける被干渉量を測定した。これに対し、各ＡＰにおける受信電力値と、各ＡＰに接続されている無線端末の数、及び、各ＡＰにおける上りリンクまたは下りリンクのトラヒック量に基づいて各ＡＰにおける被干渉量を測定しても良い。または、各ＡＰにおける受信電力値と、各ＡＰにおける送信電力値とに基づいて各ＡＰにおける被干渉量を測定しても良い。さらに、他システムに属するＡＰからの被干渉量を、自システムにおいて使用可能な周波数チャネル毎に測定しても良い。

［４］上記の各実施例では、対称行列から生成した上三角行列を用いて周波数チャネルの割当を行った。これに対し、対称行列から下三角行列を生成し、下三角行列を用いて周波数チャネルの割当を行っても良い。下三角行列を用いて周波数チャネルの割当を行う場合は、上三角行列を用いて周波数チャネルの割当を行う場合と以下の点が異なる。すなわち、対称行列において、行番号が大きくなるに従って被干渉量の合計値が小さくなるように行の交換を行う点が異なる。また、行及び列の交換後の対称行列において、対角要素より上の要素（つまり、上三角要素）のすべてを０に置き換えることによって下上三角行列を生成する点が異なる。また、第ｋステップにおけるメトリックＩ_ｋを式（７）に従って算出する点が異なる。

［５］上記の各実施例では、周波数チャネルの割当候補の組合せとして１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈを一例に挙げて、周波数チャネルの割当を行った。これに対し、周波数チャネルの割当候補の組合せとして、２ｃｈ，７ｃｈ，１２ｃｈの組合せや、１ｃｈ，５ｃｈ，９ｃｈ，１３ｃｈの組合せ等、他の割当候補の組合せを用いて周波数チャネルの割当を行っても良い。また、ある１つの割当候補の組合せ（例えば、１ｃｈ，６ｃｈ，１１ｃｈの組合せ）を用いて周波数チャネルの割当を行なった結果の第ｋステップにおけるメトリックと、他の割当候補の組合せ（例えば、２ｃｈ，７ｃｈ，１２ｃｈの組合せ）を用いて周波数チャネルの割当を行った結果の第ｋステップにおけるメトリックとを比較して、より小さいメトリックを有する割当結果を採用しても良い。

［６］上記の各実施例では、複数のＡＰの各々に周波数チャネルを割り当てる際に、各ＡＰが他のＡＰから受ける被干渉量を要素とする対称行列、及び、その対称行列から生成された上三角行列または下三角行列を用いた。これに対し、複数のＡＰの各々が他のＡＰから受ける被干渉量を要素とする「数値群」を伝搬路の対称性に基づいて処理し、上三角行列及び下三角行列に代えて、処理後の数値群を用いて、複数のＡＰの各々に周波数チャネルを割り当てても良い。つまり、対称行列は、複数のＡＰの各々が他のＡＰから受ける被干渉量を要素とする数値群の一例であり、上三角行列及び下三角行列は、伝搬路の対称性に基づいた処理後の数値群の一例である。また、行列操作部１０２，２１２は、複数のＡＰの各々が他のＡＰから受ける被干渉量を要素とする数値群を伝搬路の対称性に基づいて処理する「被干渉量処理部」の一例である。つまり、被干渉量を要素とする数値群は、必ずしも行列によって表現される必要は無く、行列に対する操作と等価な処理を、数値群に対して直接行っても良い。

［７］上記の各実施例では、対称行列は、各ＡＰが他のＡＰから受ける被干渉量を要素とした。これに対し、対称行列は、各ＡＰが他のＡＰから受ける被干渉量、及び、各ＡＰが他のＡＰ以外の干渉源から受ける被干渉量を要素としても良い。他のＡＰ以外の干渉源として、例えば、無線端末、電子レンジ等、自システムにおいて使用される周波数帯域に含まれる周波数で電波を送出する電波送出源が挙げられる。

［８］制御局１０ａ，１０ｂは、次のようなハードウェア構成により実現することができる。図１０は、制御局のハードウェア構成例を示す図である。図１０に示すように、制御局１０ａ，１０ｂは、ハードウェアの構成要素として、プロセッサ４１と、メモリ４２と、ネットワークインタフェースモジュール４３とを有する。プロセッサ４１の一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＤＳＰ（Digital Signal Processor），ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。また、制御局１０ａ，１０ｂは、プロセッサ４１と周辺回路とを含むＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）を有しても良い。メモリ４２の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ，ＲＯＭ，フラッシュメモリ等が挙げられる。

行列操作部１０２と、チャネル割当部１０３と、正規化部１０５とは、プロセッサ４１により実現される。有線通信部１０１は、ネットワークインタフェースモジュール４３により実現される。

［９］ＡＰ２０ａ，２０ｂは、次のようなハードウェア構成により実現することができる。図１１は、無線アクセスポイントのハードウェア構成例を示す図である。図１１に示すように、ＡＰ２０ａ，２０ｂは、ハードウェアの構成要素として、プロセッサ５１と、メモリ５２と、無線通信モジュール５３と、ネットワークインタフェースモジュール５４とを有する。プロセッサ５１の一例として、ＣＰＵ，ＤＳＰ，ＦＰＧＡ等が挙げられる。また、ＡＰ２０ａ，２０ｂは、プロセッサ５１と周辺回路とを含むＬＳＩを有しても良い。メモリ５２の一例として、ＳＤＲＡＭ等のＲＡＭ，ＲＯＭ，フラッシュメモリ等が挙げられる。

受信電力測定部２０３と、チャネル設定部２０６，２１５と、行列操作部２１２と、チャネル割当部２１３とは、プロセッサ５１により実現される。測定結果記録部２０４は、メモリ５２により実現される。アンテナ２０１と、無線受信部２０２と、無線送信部２０７とは、無線通信モジュール５３により実現される。有線通信部２０５，２１１は、ネットワークインタフェースモジュール５４により実現される。

１，２ 無線通信システム
１０，１０ａ，１０ｂ 制御局
２０−１〜２０−４，２０ａ，２０ｂ 無線アクセスポイント
３０−１〜３０−７ 無線端末
４０ ネットワーク
１１，１５，２１ チャネル割当装置
１０２，２１２ 行列操作部
１０３，２１３ チャネル割当部
１０５ 正規化部
２０３ 受信電力測定部
２０４ 測定結果記録部
２０６，２１５ チャネル設定部

Claims (4)

1. 複数の無線アクセスポイントの各々での被干渉量を要素とする数値群を対称行列によって表現し、前記被干渉量の大きさに基づいて前記対称行列において行の交換及び列の交換を行い、行の交換及び列の交換後の対称行列から上三角行列または下三角行列を生成する被干渉量処理部と、
   前記上三角行列または前記下三角行列を用いて、周波数チャネルの複数の割当候補から前記被干渉量の大きさに応じた最適な割当候補を選択する所定のアルゴリズムに従って、前記複数の無線アクセスポイントの各々に周波数チャネルを割り当てる割当部と、
   を具備するチャネル割当装置。
2. 前記複数の無線アクセスポイントの各々が他の無線アクセスポイントから受ける前記被干渉量を前記他の無線アクセスポイントの送信電力値に基づいて正規化する正規化部、をさらに具備し、
   前記被干渉量処理部は、正規化後の被干渉量を要素とする対称行列から前記上三角行列または前記下三角行列を生成する、
   請求項１に記載のチャネル割当装置。
3. 複数の無線アクセスポイントと、チャネル割当装置とを具備する無線通信システムであって、
   前記複数の無線アクセスポイントの各々は、前記複数の無線アクセスポイントの各々での被干渉量を前記チャネル割当装置へ報告し、
   前記チャネル割当装置は、報告された前記被干渉量を要素とする数値群を対称行列によって表現し、前記被干渉量の大きさに基づいて前記対称行列において行の交換及び列の交換を行い、行の交換及び列の交換後の対称行列から上三角行列または下三角行列を生成し、前記上三角行列または前記下三角行列を用いて、周波数チャネルの複数の割当候補から前記被干渉量の大きさに応じた最適な割当候補を選択する所定のアルゴリズムに従って、前記複数の無線アクセスポイントの各々に周波数チャネルを割り当て、周波数チャネルの割当結果を前記複数の無線アクセスポイントの各々へ通知し、
   前記複数の無線アクセスポイントの各々は、送信チャネルを前記割当結果に従った周波数チャネルに設定する、
   無線通信システム。
4. チャネル割当装置が、複数の無線アクセスポイントの各々での被干渉量を要素とする数値群を対称行列によって表現し、前記被干渉量の大きさに基づいて前記対称行列において行の交換及び列の交換を行い、行の交換及び列の交換後の対称行列から上三角行列または下三角行列を生成し、
   前記チャネル割当装置が、前記上三角行列または前記下三角行列を用いて、周波数チャネルの複数の割当候補から前記被干渉量の大きさに応じた最適な割当候補を選択する所定のアルゴリズムに従って、前記複数の無線アクセスポイントの各々に周波数チャネルを割り当てる、
   チャネル割当方法。

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