マルチホップ自律分散無線ネットワークに適したアクセス方式の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750345
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 村田 英一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60252475)
• Keywords: マルチホップ無線ネットワーク / アクセス方式 / アドホックネットワーク / チャネル選択 / 中継端末 / 干渉 / 時分割多元接続 / 周波数棲み分け

Research Abstract

周波数資源の不足から新無線サービスは遠距離伝搬特性が劣悪な高い周波数帯域を利用せざるを得ない傾向にある。しかも、新サービスには従来よりも遥かに高速な伝送が求められる傾向にあるため、高い送信電力が必要となる。このため、サービスエリアを確保した上で高速なサービスを行おうとする新無線サービスは二重の原因で送信電力が増加してしまい、事実上、システムの基礎設計さえ不可能な状況にある。
このような困難な状況を克服するためにはシステムの根本からの変革が必要であるとの認識に立ち、究極の近距離通信となる端末間中継によって通信ネットワークを構築することを研究した。つまり、近年特に都市部に偏在化するようになった無線端末間の中継によって発信端末から宛先端末までの通信を構成するものである。特に本研究では、端末が自律的に無線チャネルを選択する方法について研究を行った。
研究の結果、以下のことが判明した。
1.マルチホップ無線ネットワークは限定されたサービスエリアにおいて少数の基地局を配置するセルラ方式に比べて高い周波数利用効率(一定周波数帯域において提供できる通信数)を達成可能である。
2.マルチホップ無線ネットワークの周波数利用効率は中継を行う端末密度に依存し、高いほど基本的に良くなる。
3.周囲の端末のどれを中継端末に選択するかは重要な事項であり、単にあて先方向の端末から選ぶのではなく、中継距離を揃えるように一定距離の端末を優先して選択すると良い特性を与える。
4.さらに、中継端末は通信可能範囲内においてできるだけ遠く、つまりあて先に近い端末から選ぶのではなく、むしろ近距離の端末を選択して、短い中継を重ねるほうが周波数利用効率が高くなる。
5.短い中継を重ねる場合には、特にその1つ1つの中継の安定性が重要であり、チャネル選択を適切に行うことによって、後に生じうる干渉に対してマージンを確保しておく必要がある。

Research Products

• [Publications] 小池 俊昭, 村田 英一, 吉田 進: "空間インタリーブによるトレリス符号化時間空間伝送方式のフラットフェージング特性改善"電子情報通信学会技術研究報告. RCS2002-153. 41-46 (2002)
• [Publications] Toshiaki Koike, Hidekazu Murata, Susumu Yoshida: "Experimental study of multi-user detector with trellis-coding for microcellular radio"International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications. 1252-1256 (2002)
• [Publications] 向井 務, 村田 英一, 吉田 進: "マルチホップ自律分散無線ネットワークにおけるチャネル選択アルゴリズムと確率ルート数の検討"電子情報通信学会論文誌. J85-B, no.12. 2080-2086 (2002)
• [Publications] 椎崎 耕太郎, 小池 俊昭, 村田 英一, 吉田 進: "トレリス符号化時空間伝送方式における空間インタリーブ適用効果の実験的評価"電子情報通信学会技術研究報告. RCS2000-229. 131-136 (2003)
• [Publications] 村田英一: "無線通信用MIMOチャネル伝送技術"電子情報通信学会誌. vol.86, no.3. 215-217 (2003)
• [Publications] 小池 俊昭, 村田 英一, 吉田 進: "低密度パリティ検査(LDPC)符号を用いた時空間伝送方式における時空ターボ等化"電子情報通信学会総合大会. B-5-171. 630 (2003)