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公開番号2025121154
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016414
出願日2024-02-06
発明の名称無線通信方法及び無線通信システム
出願人NTT株式会社,国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類H04W 28/08 20230101AFI20250812BHJP(電気通信技術)
要約【課題】無線端末が利用可能なチャネルを基地局に通知しなくても、スループットを向上させる。
【解決手段】一実施形態にかかる無線通信システムは、基地局が、無線端末それぞれが送信したパケットに基づいて、チャネルごとにかかる送信負荷を受信状況として算出し、受信状況を無線端末それぞれに報知し、無線端末それぞれは、自身が利用可能なチャネルを把握し、報知された受信状況に基づいて、パケットの送信を制御する送信制御情報を算出し、把握したチャネル、及び算出した送信制御情報に基づいて、使用するタイムスロット及びトラヒック量を決定し、決定したタイムスロット及びトラヒック量により、パケットを送信する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
複数の無線端末が１つ以上のチャネルの１つ以上のタイムスロットを使用してパケットを基地局へ送信する無線通信方法において、
前記基地局は、
前記無線端末それぞれが送信したパケットに基づいて、チャネルごとにかかる送信負荷を受信状況として算出する受信状況算出工程と、
前記受信状況を前記無線端末それぞれに報知する報知工程と
を実行し、
前記無線端末それぞれは、
自身が利用可能なチャネルを把握するチャネル把握工程と、
前記報知工程により報知された前記受信状況に基づいて、パケットの送信を制御する送信制御情報を算出する制御情報算出工程と、
前記チャネル把握工程により把握したチャネル、及び、前記制御情報算出工程により算出した送信制御情報に基づいて、使用するタイムスロット及びトラヒック量を決定する決定工程と、
前記決定工程により決定したタイムスロット及びトラヒック量により、パケットを送信する送信工程と
を実行することを特徴とする無線通信方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記受信状況算出工程は、
前記無線端末それぞれが送信したパケットに基づいて、チャネルごとのタイムスロット数に対する送信失敗したパケットが存在するタイムスロット数の割合を示す送信失敗スロット率を推定する第１推定工程と、
前記送信失敗スロット率に基づいて、タイムスロットごとに送信されたパケット数の平均値を示す平均パケット数を推定する第２推定工程と
を含んで、前記送信失敗スロット率及び前記平均パケット数を含む前記受信状況を算出し、
前記制御情報算出工程は、
前記送信失敗スロット率が所定値以上の変化をした場合に、チャネルごとにかかる送信負荷の目標値を更新する目標更新工程と、
前記平均パケット数、前記目標更新工程により更新した目標値、及び記憶部が記憶している過去のパケット送信に成功した確率を示す送信確率に基づいて、前記記憶部が記憶する送信確率を更新する送信確率更新工程と
を含んで、前記送信制御情報を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記第２推定工程では、
予め定められた１つ以上の閾値に基づいて、複数の異なる手法のいずれかを用いて前記平均パケット数を推定すること
を特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記送信確率更新工程では、
送信確率を平滑化して更新すること
を特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
【請求項５】
複数の無線端末が１つ以上のチャネルの１つ以上のタイムスロットを使用してパケットを基地局へ送信する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記無線端末それぞれが送信したパケットに基づいて、チャネルごとにかかる送信負荷を受信状況として算出する受信状況算出部と、
前記受信状況を前記無線端末それぞれに報知する報知部と
を有し、
前記無線端末それぞれは、
自身が利用可能なチャネルを把握するチャネル把握部と、
前記報知部が報知した前記受信状況に基づいて、パケットの送信を制御する送信制御情報を算出する制御情報算出部と、
前記チャネル把握部が把握したチャネル、及び、前記制御情報算出部が算出した送信制御情報に基づいて、使用するタイムスロット及びトラヒック量を決定する決定部と、
前記決定部が決定したタイムスロット及びトラヒック量により、パケットを送信する送信部と
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
前記受信状況算出部は、
前記無線端末それぞれが送信したパケットに基づいて、チャネルごとのタイムスロット数に対する送信失敗したパケットが存在するタイムスロット数の割合を示す送信失敗スロット率を推定する第１推定部と、
前記送信失敗スロット率に基づいて、タイムスロットごとに送信されたパケット数の平均値を示す平均パケット数を推定する第２推定部と
を備えて、前記送信失敗スロット率及び前記平均パケット数を含む前記受信状況を算出し、
前記制御情報算出部は、
過去のパケット送信に成功した確率を示す送信確率を記憶する記憶部と、
前記送信失敗スロット率が所定値以上の変化をした場合に、チャネルごとにかかる送信負荷の目標値を更新する目標更新部と、
前記平均パケット数、前記目標更新部が更新した目標値、及び前記記憶部が記憶している送信確率に基づいて、前記記憶部が記憶する送信確率を更新する送信確率更新部と
を備えて、前記送信制御情報を算出すること
を特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第２推定部は、
予め定められた１つ以上の閾値に基づいて、複数の異なる手法のいずれかを用いて前記平均パケット数を推定すること
を特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記送信確率更新部は、
送信確率を平滑化して更新すること
を特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法、及び無線通信システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、モノとの通信を行うＩｏＴサービスが発展している。ＩｏＴ端末（無線端末）は、無線通信装置を搭載することにより、無線通信を用いてインターネットに接続することができ、遠隔監視やテレメタリングなど様々なサービスが期待されている。
【０００３】
無線通信規格には、例えば無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ）や、ＬＴＥなどの既存モバイル通信システムの他、低消費電力が特徴であるＬＰＷＡなどがある。ＬＰＷＡには、アンライセンスバンドを使う規格として、ＳｉｇｆｏｘやＬｏＲａＷＡＮ、ＥＬＴＲＥＳなどが策定されている。また、ライセンスバンドを使う規格としてＬＴＥ－ＭやＮＢ－ＩｏＴがある。
【０００４】
また、無線通信装置として低軌道衛星を使った衛星通信サービスが注目されている。衛星通信サービスでは、複数の通信衛星が高度数百ｋｍ～２０００ｋｍの軌道に投入され、地上の無線端末は、これら通信衛星に接続することにより、高速な通信を行うことができる。
【０００５】
例えば、Ｏｎｅｗｅｂ社やＳｐａｃｅＸ社は、多数の通信衛星を打ち上げて通信サービスを開始している。また、これらを組み合わせて低軌道衛星を用いるＩｏＴサービスが検討されている。
【０００６】
例えば、ＩｏＴ端末は、低軌道衛星に接続し、低軌道衛星を介してインターネットに接続する。そして、低軌道衛星を用いるＩｏＴサービスは、地上ネットワークが整備されていない山間部などの僻地の他や、地上ネットワークの電波が届かない海上や空中エリアにおいて、ＩｏＴサービスを提供するシステムとして有望である。例えば、Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ社は、低軌道衛星を用いて衛星ＩｏＴサービスを提供している。
【０００７】
低軌道衛星を用いるＩｏＴ端末は、例えば複数のチャネルを使って低軌道衛星にパケットを送信する。このパケットは、低軌道衛星及び地上基地局を介してＩｏＴアプリケーションサーバに送信される。ＩｏＴアプリケーションサーバは、各種ＩｏＴサービスに必要なデータ加工や解析、データクレンジングなどの処理を行う。
【０００８】
ＩｏＴ端末は、無線チャネルを使って低軌道衛星にパケットを送信する。また、複数のＩｏＴ端末がチャネルを使ってパケットを送信するために、ＴＤＭＡやＦＤＭＡなどのアクセス方式が用いられる。
【０００９】
ＴＤＭＡやＦＤＭＡのアクセス方式を用いる場合、例えばシステム側の制御装置が制御を行い、各ＩｏＴ端末に対してパケットを送信するための時間や周波数などのリソースを割り当てる。また、ＩｏＴ端末が自律的に制御を行うアクセス方式として、ＳｌｏｔｔｅｄＡＬＯＨＡ方式を発展させたＣＲＤＳＡ（Contention Resolution Diversity Slotted ALOHA）方式がある。
【００１０】
図１は、ＣＲＤＳＡ方式の概要を示す図である。ＣＲＤＳＡ方式では、送信局となるＩｏＴ端末は、送信するパケットの複製パケットを１つ生成し、元のパケットと複製パケットを任意の異なるタイムスロットで送信する。受信局は、両パケットのタイムスロットを把握しているため、送信ダイバーシティによるパケットロスを回避することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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