无线通信系统、下位站以及上位站的制作方法

专利名称：无线通信系统、下位站以及上位站的制作方法
技术领域：
本发明涉及经由多条无线信道进行无线通信的无线通信系统、下位站以及上位站。
背景技术：
近年，伴随着无线通信技术的发展，无线通信的需求扩大。与此相伴，要求在无线 通信中使用的频率资源的有效利用以及频率的灵活分配(例如专利文献1)。作为无线通信系统，提出了公平地分配由多个通信装置共享的频带的技术等。作 为这样的无线通信系统的一例，列举出在工业、科学以及医疗等领域中使用的无线LAN系 统等。在这样的无线通信系统中，提出了根据通信信道(频率)的使用概率，决定在无线 通信中使用的通信信道的技术(例如非专利文献1)。具体来说，各通信装置在决定通信信道前预测出本装置进行的通信所需要的通信 量(以下称为预测通信量需要量)，然后将预测通信量需要量通知给其它通信装置。各通信 装置根据本装置的预测通信量需要量以及其它通信装置的预测通信量需要量，计算通信信 道的使用概率。接着，各通信装置根据通信信道的使用概率，决定本装置在通信中使用的通 信信道，以使各通信装置的增益量相等。非专利文献 1 :Y. Xing, R. Chadramouli, S. Mangold, S. Shankar,"Dynamicspectrum wireless networks，，，IEEE, Journal on selected areas incommunications (JSAC), Vol. 24，No. 3，pp. 626-637，March 200
发明内容
然而，预测通信量需要量有可能与各通信装置进行的通信中实际使用的通信量 (以下称为实际通信量需要量)产生误差。可以设想到预测通信量需要量的预测时和通信 开始时的时间差越大，预测通信量需要量与实际通信量需要量的误差越大。在上述背景技术中，在通信开始时之前需要进行预测通信量需要量的通知，因此 存在预测通信量需要量的预测时和通信开始时的时间差增大的趋势。即，通信信道的使用 概率的计算精度降低，难以向各通信装置公平地分配通信信道(频率)。因此，为解决上述问题而提出本发明，其目的在于提供无线通信系统、下位站以及 上位站，能够使通信信道的使用概率的计算精度提高，并且可以向各通信装置公平地分配 通信信道(频率)。第一特征的无线通信系统，由上位站和多个下位站构成，在所述多个下位站和所 述上位站之间经由多条无线信道进行无线通信。无线通信系统，具备第一取得部(将来 预测信息取得部104、将来预测部106、将来预测信息取得部206或将来预测部221)，其针 对所述多个下位站中的每一个下位站，取得将来预测信息，所述将来预测信息表示在所述 无线通信的开始前预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第二取得部(最近预测部107、最近预测信息取得部207或最近预测部222)，其针对所述多个下位站中开始所述 无线通信的下位站、即通信开始站，取得最近预测信息，所述最近预测信息表示在所述无线 通信的开始时预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第三取得部(测量部102 或测量部202)，其针对所述多个下位站中的每一个下位站，取得信道使用信息，该信道使用 信息表示在所述无线通信中实际使用的无线信道的使用量；计算部(计算部108或计算部 208)，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息、和通过所述第三取得部取得 的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算无线信道的使用概率；以及 决定部(决定部111或分配部211)，其根据通过所述计算部计算出的所述无线信道的使用 概率，从所述多条无线信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道。所述计算部根据所 述通信开始站的所述将来预测信息以及所述通信开始站的所述最近预测信息，修正所述无 线信道的使用概率。根据该特征，计算部根据针对每个下位站取得的将来预测信息以及信道使用信 息，计算无线信道的使用概率。另外，计算部根据通信开始站的将来预测信息以及最近预测 信息，修正无线信道的使用概率。S卩，根据将来预测信息以及信道使用信息计算无线信道的使用概率，由此可以向 各通信装置公平地分配通信信道(频率)。另外，根据通信开始站的将来预测信息以及最近 预测信息修正无线信道的使用概率，由此可以使通信信道的使用概率的计算精度提高。在第一特征中，所述计算部根据所述多条无线信道中未被分配给所述多个下位站 中的任何一个下位站的无线信道、即未使用无线信道，修正所述无线信道的使用概率。在第一特征中，所述计算部根据所述多条无线信道中无法分配给所述多个下位站 中的任何一个下位站的无线信道、即损失无线信道，修正所述无线信道的使用概率。在第一特征中，所述第三取得部根据在所述无线通信中分配了无线信道的时间， 取得所述信道使用信息。在第一特征中，所述第三取得部根据在所述无线通信中被分配的无线信道的频带 宽度，取得所述信道使用信息。在第一特征中，所述第三取得部根据通过在所述无线通信中分配的无线信道而传 播的信号的无线距离，取得所述信道使用信息。在第一特征中，所述多个下位站中的每一个下位站，具有针对本站预测所述将来 预测信息的预测部(将来预测部106)，所述第一取得部从所述多个下位站中的每一个下位 站取得所述将来预测信息。在第一特征中，还具备监视所述多个下位站在所述无线通信中实际使用的无线信 道的监视部(测量部102或测量部202)，所述第一取得部根据通过所述监视部监视的无线 信道的使用量，针对所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。第二特征涉及的下位站，经由多条无线信道中的至少某一条无线信道与上位站进 行无线通信。下位站具备第一取得部(将来预测信息取得部104、将来预测部106)，其针对 本站以及其它各个下位站，取得将来预测信息，所述将来预测信息表示在所述无线通信的 开始前预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第二取得部(最近预测部107)， 其取得最近预测信息，所述最近预测信息表示在本站开始所述无线通信时预测出的通过所 述无线通信进行传输时的通信量；第三取得部(测量部102)，其针对本站以及其它各个下位站，取得信道使用信息，该信道使用信息表示在所述无线通信中实际使用的无线信道的 使用量；计算部(计算部108)，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息、和通 过所述第三取得部取得的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算无 线信道的使用概率；以及决定部(决定部111)，其根据通过所述计算部计算出的所述无线 信道的使用概率，从所述多条无线信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道。所述计 算部根据本站的所述将来预测信息以及本站的所述最近预测信息，修正所述无线信道的使 用概率。在第二特征中，下位站还具备针对本站预测所述将来预测信息的预测部(将来 预测部106)。所述第一取得部从所述预测部取得本站的所述将来预测信息，从所述其它下 位站取得所述其它下位站的所述将来预测信息。在第二特征中，下位站还具备监视所述其它下位站在所述无线通信中实际使用 的无线信道的监视部(测量部102)；和针对本站预测所述将来预测信息的预测部(将来预 测部106)。所述第一取得部从所述预测部取得本站的所述将来预测信息，根据通过所述监 视部监视到的无线信道的使用量，取得所述其它下位站的所述将来预测信息。第三特征涉及的上位站，经由多条无线信道与多个下位站进行无线通信。上位站 具备第一取得部(将来预测信息取得部206或将来预测部221)，其针对所述多个下位站 中的每一个下位站，取得将来预测信息，所述将来预测信息表示在所述无线通信的开始前 预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第二取得部(最近预测信息取得部207 或最近预测部222)，其针对所述多个下位站中开始所述无线通信的下位站、即通信开始站， 取得最近预测信息，所述最近预测信息表示在所述无线通信开始时预测出的通过所述无线 通信进行传输时的通信量；第三取得部(测量部202)，其针对所述多个下位站中的每一个 下位站，取得信道使用信息，该信道使用信息表示在所述无线通信中实际使用的无线信道 的使用量；计算部(计算部208)，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息和 通过所述第三取得部取得的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算 无线信道的使用概率；以及决定部(分配部211)，其根据通过所述计算部计算出的所述无 线信道的使用概率，从所述多条无线信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道。所述 计算部根据所述通信开始站的所述将来预测信息以及所述通信开始站的所述最近预测信 息，修正所述无线信道的使用概率。在第三特征中，所述第一取得部从所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将 来预测信息。在第三特征中，上位站还具备监视所述多个下位站在所述无线通信中实际使用 的无线信道的监视部(测量部202)。所述第一取得部根据通过所述监视部监视到的无线信 道的使用量，针对所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。根据本发明，可以提供能够使通信信道的使用概率的计算精度提高，并且能够向 各通信装置公平地分配通信信道(频率)的无线通信系统、下位站以及上位站。


图1是表示第一实施方式的无线通信系统的结构的图。图2是表示第一实施方式的下位站100的框图。
图3是表示第一实施方式的更新信息“APi (t)”的计算模块(第一计算部109)的 图。图4是表示第一实施方式的第一调整使用概率“p2i(t)，，的计算模块(第一计算 部109)的图。图5是表示第一实施方式的第二调整使用概率“p4i(t)，，的计算模块(第二计算 部110)的图。图6是表示第一实施方式的无线通信系统的动作的顺序图。图7是表示第二实施方式的上位站200的框图。图8是表示第二实施方式的无线通信系统的动作的顺序图。图9是表示第三实施方式的下位站100的框图。图10是表示第二实施方式的上位站200的框图。图11是表示模拟评价的各因素的图。图12是表示模拟评价结果的图。
具体实施例方式以下，参照

本发明的实施方式的无线通信系统。此外，在以下的附图的记 载中对于相同或类似的部分赋予相同或类似的符号。但是应该注意附图是示意性的，各尺寸的比例等与现实情况不同。因此，应该参考 以下的说明来判断具体的尺寸等。另外，当然在附图相互间也包含彼此的尺寸的关系或比 例不同的部分。[第一实施方式](无线通信系统的结构)以下，参照

第一实施方式的无线通信系统的结构。图1是表示第一实施 方式的无线通信系统的结构的图。如图1所示，无线通信系统具有多个下位站100、上位站200和最上位站300。各下位站100是经由无线信道与上位站200进行无线通信的终端。下位站100例 如是便携电话、PDA、笔记本型PC等。在后面描述下位站100的细节。上位站200是经由无线信道与多个下位站100进行无线通信的装置。上位站200 例如是移动通信网中的基站、无线LAN中的接入点等。最上位站300是管理上位站200的装置。具体来说，最上位站300具有管理在上 位站200和下位站100之间设定的无线信道的功能。最上位站300例如是集中管理多个上 位站200的装置(无线控制装置(RNC;Radio NetworkController))等。(下位站的结构)以下，参照

第一实施方式的下位站的结构。图2是表示第一实施方式的 下位站100的框图。如图2所示，下位站100具有接收部101、测量部102、站ID检测部103、将来预测 信息取得部104、存储部105、将来预测部106、最近预测部07、计算部108 (第一计算部109 以及第二计算部110)、决定部111、发送信号生成部112和发送部113。接收部101从上位站200接收通知本站的位置登录完成的登录完成通知。登录完成通知包含表示可以与上位站200设定的全部无线信道的信道信息。信道信息包含各无线 信道的频带、调制方法、解码方法等。接收部101接收通过其它下位站100实际使用的无线信道传播的信号。通过无线 信道传播的信号包含确定其它下位站100的站ID。接收部101从其它下位站100接收表示预测出的其它下位站100通过无线通信传 输的通信量的将来预测信息。接收部101优选定期地接收将来预测信息。测量部102根据从其它下位站100接收的信号，测量其它下位站100所使用的无 线信道。即，测量部102监视其它下位站100在无线通信中实际使用的无线信道。站ID检测部103根据从其它下位站100接收的信号，检测使用了无线信道的其它 下位站100的站ID。将来预测信息取得部104，针对每个其它下位站100取得通过接收部101接收到的
将来预测信息。存储部105存储将通过测量部102测量出的无线信道和通过站ID检测部103检 测出的站ID对应的信息。即，存储部105针对每个其它下位站100存储由其它下位站100 在无线通信中实际使用的无线信道的使用量(信道使用信息)。此外，可以通过向下位站100分配了无线信道的时间(以下称为使用时间)来定 义信道使用信息。也可以通过分配给下位站100的无线信道的频带宽度来定义信道使用信 息。也可以通过用分配给下位站100的无线信道传播的信号的无线距离来定义信道使用信 息。此外，无线距离是下位站100和上位站200之间的距离，通过下位站100或上位站200 的发送功率来推定。存储部105不仅存储其它下位站100的信道使用信息，还存储本站在无线通信中 实际使用的无线信道的使用量(信道使用信息)。将来预测部106，在无线通信开始前预测本站要通过无线通信传输的通信量。艮口， 将来预测部106取得表示在无线通信开始前预测出的通信量的将来预测信息。最近预测部107，在无线通信开始时预测本站要通过无线通信传输的通信量。艮口， 最近预测部107取得表示在无线通信开始时预测出的通信量的最近预测信息。在此，所谓“无线通信开始前”是“请求开始无线通信的通信开始请求的发送前”。 所谓“无线通信开始时”是“通信开始请求的发送时”或“从发送通信开始请求直到实际进 行无线通信为止”。计算部108具有使用将来预测信息，针对每条无线信道计算无线信道的使用概 率的第一计算部109 ；使用最近预测信息，针对每条无线信道修正无线信道的使用概率的 第二计算部110。此外，应该注意使用概率是下位站100 (本终端)使用无线信道的概率。第一计算部109，针对各个其它下位站100，从存储部105取得信道使用信息。第一 计算部109，针对各个其它下位站100，从将来预测信息取得部104取得将来预测信息。第 一计算部109，针对本站，从存储部105取得信道使用信息。第一计算部109针对本站，从将 来预测部106取得将来预测信息。在此，设其它下位站100的总数为“n”，其它下位站100的信道使用信息(增益) 为 /’，其它下位站100的将来预测信息为“X/’，本站(第i个下位站100)的信道使用信 息(增益)为 Λ本站(第i个下位站100)的将来预测信息为“Xi”。
在非专禾Ij 文献 2 (H. Gintis, "Game theory evoving :A
problem-centeredintroduction to modeling strategic behavior.，，，Prinston Univ.
press, 200)中公开了通过以下的(式1)表达下位站100的效用函数(U(Xi))。 在此，“ α广以及“ β广是反应系数，满足“ α i > β i > 0”的关系。具体来说，“ α广 是针对增益比本站高的其它下位站100的反应系数，“ β i”是针对增益比本站低的其它下位 站100的反应系数。第一计算部109使用上述式(1)，针对每条无线信道计算无线信道的使用概率 如图3所示，通过比较部171、加法器172、加法器173、乘法器174、乘法器175、乘 法器176、乘法器177和加法器178计算出更新信息“ ΔPi”。比较部171、加法器172、加法 器173、乘法器174、乘法器175、乘法器176、乘法器177以及加法器178被设置在第一计算 部109中。比较部171比较"VVi ”和“Xj/Wj”。若“νν/，<“νν/，，则比较部171向加法 器172输出“Xi/V，以及“Xj/Wj”。另一方面，若“VV/，>“VV，，则比较部171向加法器 173 输出 “Xi/Wi” 以及 “Xj/Wj”。加法器172 将 “-Xi/V，和 “Xj/Wj” 相加。加法器 173 将 “Xi/Wi” 和“-Xj/Wj” 相力口。 乘法器174在“-Xi/Wi+Xj/Wj”上乘以“ α广。乘法器175在“Xi/Wi-Xj/Wj”上乘以“ β广。乘法器176在乘法器174的输出值上乘以“ 1/η_1 ”。乘法器177在乘法器175的 输出值上乘以“l/η-Γ’。加法器178从乘法器176的输出值中减去乘法器177的输出值。时刻t的无线信道的使用概率“Pi⑴，，是在时刻t-Ι的无线信道的使用概率 "Pi (t-Ι)”上加上更新信息“APi (t)”而得到的值(参照式⑶)。Pi (t) = p^t-D + Ap^t) ...式(3)接着，第一计算部109通过第一修正系数“C/’修正无线信道的使用概率“Pi⑴”。 通过“Call”、“Cc0ll，i”、“Cblank，i”以及“ Y ”求出修正系数“C/，(参照式⑷)。“Call”是表示全部无线信道的频带量的值。“Ccoll，i”是表示由于信号冲突等而 无法向任何下位站100分配的无线信道的频带量(频带损失量)的值。通过本站(第i个 下位站100)测定“Ccoll，i”。"Cblank, i”是表示未分配给任何下位站100的无线信道的 频带量(未使用频带量)的值。通过本站(第i个下位站100)测定“Cblank，i”。“、”是 针对频带损失量的加权系数。 第一计算部109通过第一修正系数“C/’修正无线信道的使用概率“Pi (t) ”，计算出第一修正使用概率"Pli (t)”(参照式(5))。Pli (t) = CiXpJt)...式(5)第一计算部109调整第一修正使用概率“pli(t) ”使得无线信道的使用概率收敛 于适当的范围。当设无线信道的使用概率的上限为"Pmax”、无线信道的使用概率的下限为 "Pmin”时，通过以下的式(6)表达第一调整使用概率“p2i(t)”。p2i (t) = max (Pmin，min (Pmax，Pli (t)))…式(6)此外，maxO表示求()内的最大值，min()表示求()内的最小值。Pfflin以及Pmax是 0 1的范围的值。可以根据信道使用信息(增益)和无线信道的使用概率的关系来决定 Pmin 以及 Pmax0如图4所示，通过加法器181、第一修正系数生成部182、乘法器183和第一调整部 184计算出第一调整使用概率“p2i⑴”。加法器181、第一修正系数生成部182、乘法器183以及第一调整部184被设置在 第一计算部109中。加法器181如式(3)所示，进行“Pi(t_l)，，和“ Api (t) ”的相加处理。第一修正系 数生成部182如式(4)所示，生成第一修正系数“C/’。乘法器183如式(5)所示，在“Pi(t)” 上乘以“C/，。第一调整部184如式(6)所示，调整第一修正使用概率"Pli (t)”。第二计算部110从第一计算部109取得第一调整使用概率“p2i (t) ”。第二计算部 110针对本站从最近预测部107取得最近预测信息。第二计算部110针对本站从存储部105 取得信道使用信息。在此，设本站(第i个下位站100)的信道使用信息(增益)为"Wi”，设本站(第 i个下位站100)的最近预测信息为“ ”。第二计算部110在计算出第二修正系数“D/’后，通过第二修正系数“D/’修正第一 调整使用概率“p2i(t)”。由此，第二计算部110取得第二修正使用概率“p3i(t)”。具体来说，第二计算部110通过以下的式(7)计算第二修正系数“D/’。Di=- t}Wl>a>)...式(7)
1(上述以外)接着，第二计算部110通过以下的式⑶计算第二修正使用概率“p3i(t) ”。p3“t) =0力2“0 ...式⑶第二计算部110与第一计算部109 —样地调整第二修正使用概率“p3i (t) ”以使无 线信道的使用概率收敛在适当的范围内。当设无线信道的使用概率的上限为“ρ_”，设无线 信道的使用概率的下限为“pmin”时，通过以下的式(9)表达第二调整使用概率“pia)”。p4i (t) = max (Pmin，min (Pmax，p3i (t)))...式(9)max()表示取()内的最大值，min ()表示取()内的最小值。如图5所示，通过第二修正系数生成部191、乘法器192和第二调整部193计算出 第二调整使用概率“Pt⑴”。第二修正系数生成部191、乘法器192以及第二调整部193被设置在第二计算部 110 中。第二修正系数生成部191如式(7)所示，生成第二修正系数“D/’。乘法器192如式(8)所示，在“p2i(t)”上乘以“D/，。第二调整部193如式(9)所示，调整第二修正使用 概率 “p2“t)，，。在此，计算部108在无线通信开始前，作为最终的无线信道的使用概率，输出第一 计算部109的计算结果。另一方面，计算部108在无线通信开始前，作为最终的无线信道的 使用概率，输出第二计算部110的计算结果。决定部111根据第二计算部110的计算结果(即第二调整使用概率“p4i(t) ”)决 定无线通信中使用的无线信道。具体来说，决定部111根据第二调整使用概率“p4i(t) ”设 定阈值。决定部111产生在各无线信道的使用判断中使用的随机数。接着，决定部111将 随机数比阈值高的无线信道决定为在无线通信中使用的无线信道。应该注意第二调整使用 概率“p4i (t)”越高阈值越小。发送信号生成部112生成通过无线通信传输的发送信号。发送部113把请求本站的位置登录的位置登录请求发送到上位站200。发送部113 把请求开始无线通信的通信开始请求发送到上位站200。通信开始请求包含请求分配通过 决定部111决定的无线信道的信息。发送部113使用通过上位站200分配的无线信道将发 送信号发送到上位站200。(无线通信系统的动作)以下，参照

第一实施方式的无线通信系统的动作。图6是表示第一实施 方式的无线通信系统的动作的顺序图。如图6所示，在步骤10中，最上位站300将上位站200可使用的全部无线信道通 知给上位站200。在步骤11中，下位站100将请求下位站100的位置登录的位置登录请求通知给上 位站200。在步骤12中，上位站200将发送了位置登录请求的下位站100的位置登录在 DB (HLR 或 VLR 等)中。在步骤13中，上位站200将通知下位站100的位置登录的完成的登录完成通知发 送到下位站100。在步骤14中，下位站100监视其它下位站100在无线通信中实际使用的无线信 道。由此，下位站100针对其它各个下位站100取得信道使用信息。在步骤15中，下位站100预测本站通过无线通信传输的通信量。下位站100取得 表示预测出的本站通过无线通信传输的通信量的将来预测信息。在步骤16以及步骤17中，下位站100将在步骤15中生成的将来预测信息发送到 其它下位站100。另外，下位站100从其它下位站100接收在其它下位站100中生成的将来
预测信息。在此，在下位站100间无法进行直接通信的情况下，各下位站100可以把步骤15 中生成的将来预测信息发送到上位站200。上位站200可以把从各下位站100接收到的全 部将来预测信息发送到各个下位站100。在步骤18中，下位站100使用将来预测信息针对每条无线信道计算无线信道的使 用概率。即，下位站100取得上述第一调整使用概率“p2i(t) ”。应该注意以预定周期重复步骤15 步骤18的处理。
在步骤19中，下位站100预测本站通过无线通信传输的通信量。下位站100取得 表示预测出的本站通过无线通信传输的通信量的最近预测信息。应该注意，取得最近预测 信息的时刻是下位站100开始通信的时刻，与取得将来预测信息的周期不同。在步骤20中，下位站100使用最近预测信息，针对每条无线信道修正无线信道的 使用概率。即，下位站100取得上述第二调整使用概率“p4i(t)”。在步骤21中，下位站100根据步骤20的结果(即第二调整使用概率“p4i(t)”)决 定在无线通信中使用的无线信道。具体来说，下位站100根据第二调整使用概率“p4i(t)” 设定阈值。下位站100产生在各无线信道的使用判断中使用的随机数。接着，下位站100 把随机数比阈值高的无线信道决定为在无线通信中使用的无线信道。在步骤22中，下位站100将请求开始无线通信的通信开始请求发送到上位站200。 通信开始请求包含请求分配在步骤21中决定的无线信道的信息。在步骤23中，上位站200根据分配请求，把表示是否许可无线信道的分配的信息 发送到下位站100。在此，假定许可无线信道的分配。在步骤24中，下位站100使用通过上位站200分配的无线信道，将发送信号发送 到上位站200。在不许可无线信道的分配的情况下，下位站100返回步骤21的处理，再次决 定在无线通信中使用的无线信道。(作用以及效果)根据第一实施方式，计算部108根据针对每个下位站所取得的将来预测信息以及 信道使用信息，计算无线信道的使用概率。另外，计算部108根据本站的将来预测信息以及 最近预测信息，修正无线信道的使用概率。S卩，根据将来预测信息以及信道使用信息计算无线信道的使用概率，由此可以向 各通信装置公平地分配通信信道(频率)。另外，根据通信开始站的将来预测信息以及最近 预测信息修正无线信道的使用概率，由此可以使通信信道的使用概率的计算精度提高。[第二实施方式]以下，参照

第二实施方式。以下主要说明上述第一实施方式和第二实施 方式的不同点。具体来说，在上述第一实施方式中，计算无线信道的使用概率的主体是下位站 100。与之相对，在第二实施方式中，计算无线信道的使用概率的主体是上位站200。(上位站的结构)以下，参照

第二实施方式的上位站的结构。图7是表示第二实施方式的 上位站200的框图。如图7所示，上位站200具有接收部201、测量部202、站ID检测部203、存储部 205、将来预测信息取得部206、最近预测信息取得部207、计算部208 (第一计算部209以及 第二计算部210)、分配部211、发送部212。接收部201接收请求下位站100的位置登录的位置登录请求。接收部201接收通 过各下位站100实际使用的无线信道传播的信号。通过无线信道传播的信号包含用于确定 各下位站100的站ID。接收部201从下位站100 (通信开始站)接收请求无线通信的开始 的通信开始请求。接收部201从各下位站100接收表示预测出的各下位站100通过无线通信传输的通信量的将来预测信息。各下位站100预测本站通过无线通信传输的通信量，将表示通信 量的将来预测信息发送到上位站200。接收部201优选定期接收将来预测信息。接收部201从开始无线通信的下位站100(通信开始站)接收表示预测出的各下 位站100通过无线通信传输的通信量的最近预测信息。此外，下位站100 (通信开始站)预 测本站通过无线通信传输的通信量，把表示通信量的最近预测信息发送到上位站200。测量部202与测量部102 —样，根据从各下位站100接收的信号，测量各下位站 100所使用的无线信道。即，测量部202监视各下位站100在无线通信中实际使用的无线信 道。站ID检测部203与站ID检测部103 —样，根据从各下位站100接收的信号，检测 使用无线信道的各下位站100的站ID。存储部205与存储部105 —样，存储将通过测量部202测量出的无线信道和通过 站ID检测部103检测出的站ID对应的信息。即，存储部205针对每个下位站100存储各 下位站100在无线通信中实际使用的无线信道的使用量(信道使用信息)。可以根据向其它下位站100分配了无线信道的时间(以下称为使用时间)定义信 道使用信息。可以根据分配给其它下位站100的无线信道的频带宽度定义信道使用信息。 可以根据通过分配给其它下位站100的无线信道传播的信号的无线距离定义信道使用信 息。而且，可以根据使用时间、频带宽度以及无线距离的组合来定义信道使用信息。将来预测信息取得部206针对每个下位站100取得通过接收部201接受到的将来 预测信息。最近预测信息取得部207取得通过接收部201接收到的最近预测信息。计算部208与计算部108 —样，具有使用将来预测信息针对每条无线信道计算无 线信道的使用概率的第一计算部209 ；使用最近预测信息针对每条无线信道修正无线信道 的使用概率的第二计算部210。第一计算部209，针对多个下位站100中的各个下位站100，从存储部105取得信 道使用信息。第一计算部209，针对多个下位站100中的各个下位站100，从将来预测信息 取得部206取得将来预测信息。第一计算部209与第一计算部109 —样，针对每个下位站100计算第一调整使用 概率 “p2“t)，，。在上述第一实施方式中，第i个下位站100是本站。与之相对，在第二实施方式中， 第i个下位站100是控制对象站(例如通信开始站)。第二计算部210从第一计算部209取得第一调整使用概率“p2i (t) ”。第二计算部 210针对下位站100 (通信开始站)从最近预测信息取得部207取得最近预测信息。第二计算部210与第二计算部110 —样，计算第二调整使用概率“p4i(t) ”。在此，计算部208在无线通信的开始前，作为最终的无线信道的使用概率，输出第 一计算部209的计算结果。另一方面，计算部208在无线通信的开始前，作为最终的无线信 道的使用概率，输出第二计算部210的计算结果。分配部211根据第二计算部210的计算结果(即第二调整使用概率“pi (t) ”)分 配在无线通信中使用的无线信道。具体而言，分配部211根据第二调整使用概率“p4i(t)，， 设定阈值。分配部211产生在各无线信道的使用判断中使用的随机数。接着，分配部211
14把随机数比阈值高的无线信道决定为在无线通信中使用的无线信道。而且，分配部211向 下位站100(通信开始站)分配在无线通信中使用的无线信道。应该注意第二调整使用概 率“Pt (t)”越高阈值越小。发送部212将通知下位站100的位置登录的完成的登录完成通知发送到下位站 100。登录完成通知包含表示可以与上位站200设定的全部无线信道的信道信息。信道信息 包含各无线信道的频带、调制方法、解码方法等。发送部212将表示分配给下位站100 (通 信开始站)的无线信道的信道分配信息发送到下位站100 (通信开始站)。(无线通信系统的动作)以下，参照

第二实施方式的无线通信系统的动作。图8是表示第二实施 方式的无线通信系统的动作的顺序图。如图8所示，在步骤110中，最上位站300将上位站200可使用的全部无线信道通 知给上位站200。在步骤111中，下位站100将请求下位站100的位置登录的位置登录请求通知给 上位站200。在步骤112中，上位站200将发送了位置登录请求的下位站100的位置登录在 DB (HLR 或 VLR 等)中。在步骤113中，上位站200把通知下位站100的位置登录的完成的登录完成通知 发送到下位站100。在步骤114中，上位站200监视各下位站100在无线通信中实际使用的无线信道。 由此，上位站200针对各个下位站100，取得信道使用信息。在步骤115中，下位站100预测本站通过无线通信传输的通信量。下位站100取 得表示预测出的本站通过无线通信传输的通信量的将来预测信息。在步骤116中，下位站100将步骤115中生成的将来预测信息发送到上位站200。 另外，其它下位站100把在其它下位站100中生成的将来预测信息发送到上位站200。在步骤117中，上位站200使用将来预测信息针对每条无线信道计算无线信道的 使用概率。即，上位站200取得上述的第一调整使用概率“p2i(t) ”。应该注意以预定周期重复步骤115 步骤117的处理。在步骤118中，下位站100 (通信开始站)将请求开始无线通信的通信开始请求发 送到上位站200。在步骤119中，下位站100(通信开始站)预测本站通过无线通信传输的通信量。 下位站100(通信开始站)取得表示预测出的本站通过无线通信传输的通信量的最近预测 信息。应该注意取得最近预测信息的时刻是下位站100开始通信的时刻，与取得将来预测 信息的周期不同。在步骤120中，下位站100(通信开始站)把步骤119中生成的将来预测信息发送 到上位站200。在步骤121中，上位站200使用最近预测信息，针对每条无线信道修正无线信道的 使用概率。即，上位站200取得上述第二调整使用概率“p4i(t) ”。在步骤122中，上位站200根据步骤121的结果(即第二调整使用概率“pi (t) ”) 分配无线通信中使用的无线信道。具体来说，上位站200根据第二调整使用概率“p4i(t) ”设定阈值。上位站200产生在各无线信道的使用判断中使用的随机数。接着，上位站200 把随机数比阈值高的无线信道决定为在无线通信中使用的无线信道。而且，上位站200向 下位站100 (通信开始站)分配无线通信中使用的无线信道。在步骤123中，上位站200把表示在步骤122中分配的无线信道的信道分配信息 发送到下位站100 (通信开始站)。在步骤124中，下位站100 (通信开始站)使用通过上位站200分配的无线信道将 发送信号发送到上位站200。(作用以及效果)根据第二实施方式，计算部208根据针对每个下位站取得的将来预测信息以及信 道使用信息，计算无线信道的使用概率。另外，计算部208根据下位站100 (通信开始站) 的将来预测信息以及最近预测信息，修正无线信道的使用概率。S卩，根据将来预测信息以及信道使用信息计算无线信道的使用概率，由此可以向 各通信装置公平地分配通信信道(频率)。另外，根据通信开始站的将来预测信息以及最近 预测信息修正无线信道的使用概率，由此可以使通信信道的使用概率的计算精度提高。[第三实施方式]以下，参照

第三实施方式。以下主要说明上述第一实施方式与第三实施 方式的不同点。具体来说，在上述第一实施方式中，下位站100针对其它下位站100从其它下位站 100接收将来预测信息。与之相对，在第三实施方式中，下位站100针对其它下位站100通 过本站预测将来预测信息。(下位站的结构)以下，参照

第三实施方式的下位站的结构。图9是表示第三实施方式的 下位站100的框图。应该注意在图9中对于和图2相同的结构附加了相同的符号。如图9所示，下位站100当与图2的结构比较时，不具有将来预测信息取得部104。将来预测部106与存储部105连接，从存储部105取得信道使用信息。接着，将来 预测部106根据信道使用信息(即无线信道的使用履历)预测其它下位站100通过无线通 信传输的通信量。将来预测部106取得表示预测出的其它下位站100通过无线通信传输的 通信量的将来预测信息。关于其它结构的动作以及功能，由于与第一实施方式相同，因此省略其它结构的 说明。[第四实施方式]以下，参照

第四实施方式。以下主要说明上述第二实施方式与第四实施 方式的不同点。具体来说，在上述第二实施方式中，上位站200针对各下位站100从各下位站100 接收将来预测信息。与之相对，在第四实施方式中，上位站200针对各下位站100通过本站 预测将来预测信息。另外，在上述第二实施方式中，上位站200针对下位站100(通信开始站)，从下位 站100(通信开始站)接收最近预测信息。与之相对，在第四实施方式中，上位站200针对 下位站100 (通信开始站)通过本站预测最近预测信息。
(上位站的结构)以下，参照

第四实施方式的上位站的结构。图10是表示第四实施方式的 上位站200的框图。应该注意在图10中对于与图7相同的结构附加了相同符号。如图10所示，上位站200当与图7的结构比较时，代替将来预测信息取得部206 以及最近预测信息取得部207而具有将来预测部221以及最近预测部222。将来预测部221以及最近预测部222与存储部205连接，从存储部205取得信道 使用信息。将来预测部221根据信道使用信息(即无线信道的使用履历)预测各下位站100 通过无线通信传输的通信量。将来预测部221取得表示预测出的各下位站100通过无线通 信传输的通信量的将来预测信息。最近预测部222根据信道使用信息(即无线信道的使用履历)预测下位站100(通 信开始站)通过无线通信传输的通信量。最近预测部222取得表示预测出的下位站100(通 信开始站)通过无线通信传输的通信量的最近预测信息。关于其它结构的动作以及功能，由于与第二实施方式相同，因此省略其它结构的 说明。[评价结果]以下说明模拟评价结果。图11是表示模拟评价的各因素的图。图12是表示模拟 评价结果的图。图12表示现有方法与本实施方式的比较结果。现有方法是不使用最近预测信息，而仅通过将来预测信息计算无线信道的使用概 率的情况。本实施方式如上所述，是除了将来预测信息以外还使用最近预测信息计算无线 信道的使用概率的情况。如图12所示，在本实施方式中，与现有方法相比，确认了下位站100的增益提高。 即，在本实施方式中，与现有技术相比，确认避免了信号冲突以及资源的浪费。[其它实施方式]通过上述实施方式说明了本发明，但构成该公开的一部分的论述以及附图不应该 理解为对该发明进行限定。根据该公开，本领域技术人员可以明了各种替代实施方式、实施 例以及运用技术。在上述实施方式中，第一修正使用概率“pljt)”被调整为第一调整使用概率 “p2i(t)”，但不限定于此。例如在已知信道使用信息(增益)和无线信道的使用概率的关 系的情况下，也可以省略该调整处理。在上述实施方式中，第二修正使用概率“p3i(t)”被调整为第二调整使用概率 “p4i(t)”，但不限于此。例如在已知信道使用信息(增益)和无线信道的使用概率的关系 的情况下，可以省略该调整处理。虽然在上述实施方式中未特别提及，但也可以将多个下位站100分组。在这种情 况下，以分配给组的无线信道作为对象来计算无线信道的使用概率。虽然在上述实施方式中未特别提及，但优选根据下位站100的应用程序来定义信 道使用信息。例如，作为应用程序列举出在比较狭窄的频带中长时间连续发送数据的应用 程序(例如语音通话)；在宽频带中在比较短时间内发送大量数据的应用程序等。当考虑 这样的情况时，优选根据无线信道的使用时间以及无线信道的频带宽度的积来定义信道使
17用 η息。虽然在上述实施方式中未特别提及，但优选根据下位站100的发送功率来定义信 道使用信息。例如在通信系统不同的情况下，在下位站100的发送功率高的情况下，下位 站100使用的无线信道无法由其它下位站100在比较宽的范围内使用。当考虑这样的情况 时，优选根据无线信道的频带宽度以及通过无线信道传播的信号的无线距离的积来定义信 道使用信息。如上所述，通过本发明的无线通信系统、下位站以及上位站，可以提供能够使通信 信道的使用概率的计算精度提高，并且能够向各通信装置公平地分配通信信道(频率)的 无线通信系统、下位站以及上位站。
权利要求
一种无线通信系统，其由上位站和多个下位站构成，在所述多个下位站和所述上位站之间经由多条无线信道进行无线通信，其特征在于，具备第一取得部，其针对所述多个下位站中的每一个下位站，取得将来预测信息，所述将来预测信息表示在所述无线通信的开始前预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第二取得部，其针对所述多个下位站中开始所述无线通信的下位站、即通信开始站，取得最近预测信息，所述最近预测信息表示在所述无线通信的开始时预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第三取得部，其针对所述多个下位站中的每一个下位站，取得信道使用信息，该信道使用信息表示在所述无线通信中实际使用的无线信道的使用量；计算部，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息、和通过所述第三取得部取得的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算无线信道的使用概率；以及决定部，其根据通过所述计算部计算出的所述无线信道的使用概率，从所述多条无线信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道，所述计算部根据所述通信开始站的所述将来预测信息以及所述通信开始站的所述最近预测信息，修正所述无线信道的使用概率。
2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述计算部根据所述多条无线信道中未被分配给所述多个下位站中的任何一个下位 站的无线信道、即未使用无线信道，修正所述无线信道的使用概率。
3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述计算部根据所述多条无线信道中无法分配给所述多个下位站中的任何一个下位 站的无线信道、即损失无线信道，修正所述无线信道的使用概率。
4.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述第三取得部根据在所述无线通信中分配了无线信道的时间，取得所述信道使用信肩、ο
5.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述第三取得部根据在所述无线通信中被分配的无线信道的频带宽度，取得所述信道 使用信息。
6.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述第三取得部根据通过在所述无线通信中分配的无线信道而传播的信号的无线距 离，取得所述信道使用信息。
7.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述多个下位站中的每一个下位站，具有针对本站预测所述将来预测信息的预测部，所述第一取得部从所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。
8.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，还具备监视所述多个下位站在所述无线通信中实际使用的无线信道的监视部，所述第一取得部根据通过所述监视部监视的无线信道的使用量，针对所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。
9.一种下位站，其经由多条无线信道中的至少某一条无线信道与上位站进行无线通 信，其特征在于，具备第一取得部，其针对本站以及其它各个下位站，取得将来预测信息，所述将来预测信息 表示在所述无线通信的开始前预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第二取得部，其取得最近预测信息，所述最近预测信息表示在本站开始所述无线通信 时预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信量；第三取得部，其针对本站以及其它各个下位站，取得信道使用信息，该信道使用信息表 示在所述无线通信中实际使用的无线信道的使用量；计算部，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息、和通过所述第三取得 部取得的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算无线信道的使用概 率；以及决定部，其根据通过所述计算部计算出的所述无线信道的使用概率，从所述多条无线 信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道，所述计算部根据本站的所述将来预测信息以及本站的所述最近预测信息，修正所述无 线信道的使用概率。
10.根据权利要求9所述的下位站，其特征在于， 还具备针对本站预测所述将来预测信息的预测部，所述第一取得部从所述预测部取得本站的所述将来预测信息，从所述其它下位站取得 所述其它下位站的所述将来预测信息。
11.根据权利要求9所述的下位站，其特征在于，还具备监视所述其它下位站在所述无线通信中实际使用的无线信道的监视部；和 针对本站预测所述将来预测信息的预测部，所述第一取得部从所述预测部取得本站的所述将来预测信息，根据通过所述监视部监 视到的无线信道的使用量，取得所述其它下位站的所述将来预测信息。
12.—种上位站，其经由多条无线信道与多个下位站进行无线通信，其特征在于， 具备第一取得部，其针对所述多个下位站中的每一个下位站，取得将来预测信息，所述将 来预测信息表示在所述无线通信的开始前预测出的通过所述无线通信进行传输时的通信 量；第二取得部，其针对所述多个下位站中开始所述无线通信的下位站、即通信开始站，取 得最近预测信息，所述最近预测信息表示在所述无线通信开始时预测出的通过所述无线通 信进行传输时的通信量；第三取得部，其针对所述多个下位站中的每一个下位站，取得信道使用信息，该信道使 用信息表示在所述无线通信中实际使用的无线信道的使用量；计算部，其根据通过所述第一取得部取得的所述将来预测信息和通过所述第三取得部 取得的所述信道使用信息，针对所述多条无线信道中的每一条，计算无线信道的使用概率； 以及决定部，其根据通过所述计算部计算出的所述无线信道的使用概率，从所述多条无线 信道中决定分配给所述通信开始站的无线信道，所述计算部根据所述通信开始站的所述将来预测信息以及所述通信开始站的所述最 近预测信息，修正所述无线信道的使用概率。
13.根据权利要求12所述的上位站，其特征在于，所述第一取得部从所述多个下位站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。
14.根据权利要求12所述的上位站，其特征在于，还具备监视所述多个下位站在所述无线通信中实际使用的无线信道的监视部， 所述第一取得部根据通过所述监视部监视到的无线信道的使用量，针对所述多个下位 站中的每一个下位站取得所述将来预测信息。
全文摘要
无线通信系统，具备取得多个下位站的将来预测信息的第一取得部；针对通信开始站取得最近预测信息的第二取得部；取得多个下位站的信道使用信息的第三取得部；根据通过第一取得部取得的将来预测信息和通过第三取得部取得的信道使用信息，针对多条无线信道中的每一条计算无线信道的使用概率的计算部；根据通过计算部计算出的无线信道的使用概率，从多条无线信道中决定分配给通信开始站的无线信道的决定部。计算部根据通信开始站的将来预测信息以及通信开始站的最近预测信息，修正无线信道的使用概率。
文档编号H04W72/00GK101897225SQ20088012012
公开日2010年11月24日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年12月10日
发明者伊万·乔索维奇, 山田武史 申请人:株式会社Ntt都科摩