JP2005094156A - 無線通信方法及び無線通信端末収容装置 - Google Patents

無線通信方法及び無線通信端末収容装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 従来の多元接続方式にキャリアセンスを利用した無線通信システムや無線通信方法との互換性を保ちながら、通信のスループットを向上させる。
【解決手段】 無線通信端末収容装置は、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定し、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番に関する情報を含むマルチポーリング信号３１１を複数の無線通信端末に対して送信する。これによって、複数の無線通信端末のそれぞれに対して、無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の期間（通信権利期間３１２〜３１４）が割り当てられる。また、隣り合う通信権利期間の時間間隔に、従来のシステムのガードタイム（キャリアセンス時間）に比べて、十分短い時間を採用する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、無線通信を利用して、複数の無線通信端末間でデータの送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法及びその無線通信システム内の複数の無線通信端末を収容する無線通信端末収容装置に関する。
従来、無線通信を利用して、複数の無線通信端末間でデータのやり取りを行う無線通信ネットワークが存在する。この無線通信ネットワークにおける無線通信方法は、通信の管理を行う無線通信端末（以下、この無線通信端末を無線通信端末収容装置と呼ぶ）が存在して、この無線通信端末収容装置によって各無線通信端末に通信権が与えられる集中制御型の通信方法と、他の無線通信端末間の通信を管理する無線通信端末収容装置が存在せず、各無線通信端末が送信データの衝突による損失を防ぐために、無線伝送媒体（以下、伝送媒体と呼ぶ）における通信状況の確認（キャリアセンス）を行って、伝送媒体が空いている場合に、伝送媒体へのアクセスを行う分散制御型の通信方法とに大別される。
分散制御型の通信方法では、各無線通信端末が送信する前にキャリアセンスを行い、伝送媒体が使用されていないこと（伝送媒体上に無線信号が存在しないこと）を確認した後に送信を開始する。図１３は、従来の無線通信システムにおける分散制御型の構成の一例を示す図であり、図１４は、図１３に示す無線通信システムで行われる通信の一例を示すタイムチャートである。図１３には、４台の無線通信端末１００１〜１００４を有する無線通信システムが一例として図示されている。これらの無線通信端末１００１〜１００４は対等であり、矢印で示すように、すべての無線通信端末１００１〜１００４同士が、データを直接送受信することができる。
例えば、無線通信端末１００１から無線通信端末１００４に対してデータを送信する場合、まず、無線通信端末１００１は、伝送媒体の通信状況をキャリアセンスにより確認し、伝送媒体に信号がなくなった時点から所定の時間ＴD＋ランダムな時間ＴR1だけ待った後に、データの送信を行う。この送信動作が行われる送信動作期間１１１１では、例えば、以下のような一連の動作が行われる。なお、送信動作期間１１１１中は、他の無線通信端末１００２、１００３は、キャリアセンスにより、無線通信端末１００１より伝送媒体に送信された信号を検出し、この伝送媒体を使用した送信動作が行えないよう設定される。
まず、無線通信端末１００１が、受信側の無線通信端末１００４に対して送信要求を示す送信要求信号を送信する。送信要求信号を受信した無線通信端末１００４は、送信側の無線通信端末１００１に対して、送信要求信号への応答として送信許可を示す送信許可信号を送信し、データの受信準備が完了していることを通知する。送信側の無線通信端末１００１は、この送信許可信号を受けて、受信側の無線通信端末１００４に対してデータに係る信号（データ信号）を送信し、受信側の無線通信端末１００４は、このデータの受信後、送信側の無線通信端末１００１に対して「正しく受信ができた」あるいは「正しく受信できなかった」ことを示す確認信号を送信し、送信側の無線通信端末１００１がこの確認信号を受信して、無線通信端末１００１から無線通信端末１００４へのデータ送信に係る一連の動作が完了する。なお、送信動作期間内では、無線通信端末１００１〜１００４が信号の送信を開始する場合には、所定の時間ＴS（＜ＴD）だけ待った後に、信号の送信を行う。したがって、例えば、送信要求信号と送信許可信号との間、送信許可信号とデータ信号との間、データ信号と確認信号との間は、所定の時間ＴSとなる。
また、複数の無線通信端末１００１〜１００４が同時に伝送路上に送信を行った場合には、伝送媒体の使用に係る競合（衝突と呼ぶ場合もある）が起こる。このような競合を回避するため、無線通信端末１００１〜１００４は、送信動作を開始する際にキャリアセンスにより伝送媒体が空いていることを確認した後、さらに、無線通信端末ごとにランダムな時間だけ待つことによって、例えば、無線通信端末同士が競合を繰り返して、実質的に通信が不能になってしまうなどの状況を回避することができる。
例えば、無線通信端末１００１の送信動作期間１１１１の後に、無線通信端末１００２及び無線通信端末１００３がデータの送信を試みようとする場合、送信動作期間１１１１の終了後、無線通信端末１００２は所定の時間ＴD＋ランダムな時間ＴR2、無線通信端末１００３は所定の時間ＴD＋ランダムな時間ＴR3だけ待った後に、データの送信動作を行おうとする。ここで、ＴR2＜ＴR3の場合には、無線通信端末１００２が先に信号の送信を開始し、一方、無線通信端末１００３は、自身の送信時間を待っている間に無線通信端末１００２が送信を開始したことをキャリアセンスにより検出し送信を延期する。そして、無線通信端末１００２の送信動作期間１１１２の終了後、所定の時間ＴD＋（ＴR3−ＴR2）の時間だけ待った後に、データの送信動作を行うことができる。すなわち、送信動作期間１１１２が終了してから、さらに、所定の時間ＴD＋（ＴR3−ＴR2）の時間後に、無線通信端末１００３がデータの送信を行う送信動作期間１１１３となる。
また、送信の待機時間となる所定の時間ＴDやランダムな時間ＴRを、送受信されるデータが要求するＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）に応じて、そのＱｏＳ種別ごとに異なる値に設定できるようにしたり、異なるアルゴリズムによって決定できるようにしたりすることによって、ＱｏＳをサポートした通信方法を実現することが可能となる。
一方、集中制御型の通信方法では、各無線通信端末は、無線通信端末収容装置との間でのみ通信を行い、しかも、無線通信端末収容装置によって通信を許可された無線通信端末のみが通信を行うことが可能である。図１５は、従来の無線通信システムにおける集中制御型の構成の一例を示す図であり、図１６は、図１５に示す無線通信システムで行われる通信の第１の例を示すタイムチャートである。図１５には、１台の無線通信端末収容装置１２０１と、３台の無線通信端末１２０２〜１２０４とを有する無線通信システムが一例として図示されている。図１５内に矢印で示すように、各無線通信端末１２０２〜１２０４は、無線通信端末収容装置１２０１とのみ通信を行うことができる。
無線通信端末収容装置１２０１は、伝送媒体上において無線通信端末収容装置１２０１による集中制御を行う期間を設定するために、指標信号（ビーコン信号）１３１１をほぼ周期的に送信する。なお、無線通信端末収容装置１２０１は、伝送媒体に信号がなくなった時点から所定の時間ＴP後に、伝送媒体に向けて信号を送信することが可能であり、無線通信端末１２０２〜１２０４が待機しなければならない所定の時間ＴD（＞ＴP）と比較して、伝送媒体に優先的にアクセスすることができる。
この指標信号１３１１によって、すべての無線通信端末１２０２〜１２０４は、無線通信端末収容装置１２０１から通信許可を取得しない限り、データの送信動作が行えないよう設定される。上記の所定の期間が開始された場合、無線通信端末収容装置１２０１は、所望の無線通信端末（例えば、無線通信端末１２０２）を通信相手として選択する通知を行うためのポーリング信号（Ｐｏｌｌ）１３１２を送信する。このとき、続けて送信すべきデータ信号１３１３を送信することも可能である。無線通信端末１２０２は、このポーリング信号１３１２＋データ信号１３１３を受けて、所定の時間ＴS（＜ＴP）後、受信完了を通知するポーリング受信確認信号（Ｐｏｌｌ確認）１３１４を送信する。なお、無線通信端末１２０２は、ポーリング受信確認信号１３１４に続けてデータ信号１３１５を送信することも可能である。
無線通信端末１２０２の送信終了後に、無線通信端末収容装置１２０１は、所定の時間ＴSだけ待って、データ信号１３１５の受信完了を通知する確認信号１３１６＋別の無線通信端末（例えば、無線通信端末１２０３）に対するポーリング信号（Ｐｏｌｌ）１３１７を作成し、送信することも可能である。無線通信端末１２０３が何らかの理由によって、無線通信端末収容装置１２０１にポーリング受信確認信号１３１４を返さなかった場合には、無線通信端末収容装置１２０１は、所定の時間ＴP後に、別の無線通信端末（例えば、無線通信端末１２０４）に対してポーリング信号（Ｐｏｌｌ）１３１８を送信することも可能である。また、無線通信端末収容装置１２０１が、終了信号１３１９を送信した場合には、この集中制御型の通信方法は終了となる。
また、図１７は、図１５に示す無線通信システムで行われる通信の第２の例を示すタイムチャートである。無線通信端末収容装置１２０１は、伝送媒体に信号がなくなった時点から所定の時間ＴP後に、無線通信端末１２０２〜１２０４のいずれか1つを選択してポーリング信号（Ｐｏｌｌ）１４１１を送信することができる。このポーリング信号１４１１によって、他の無線通信端末１２０２〜１２０４の通信が行えないよう設定される。このポーリング信号１４１１の送信終了後、所定の時間ＴS経過した後は、ポーリング信号１４１１によって送信権を付与された無線通信端末のみがデータを送信することができる送信可能期間１４１２が設定される。この送信可能期間１４１２は、ポーリング信号１４１１が送信されてから所定の時間が経過するまで、又は、無線通信端末収容装置１２０１によって終了信号１３１９が送信されるまで継続する。
なお、無線通信端末収容装置１２０１は、伝送媒体上の任意の信号がなくなってから所定の時間ＴP経過していれば、このポーリング信号１４１１をいつ送信してもよく、また、所定の時間ＴPは、無線通信装置１２０２〜１２０４の待機時間である所定の時間ＴDよりも短い時間が設定されている。さらに、ポーリング信号１４１１によって自無線通信端末収容装置１２０１を選択することが可能であり、送信可能期間１４１２内における通信の態様が制限されていない（すなわち、送信可能期間１４１２内で、再び自無線通信端末収容装置１２０１を選択するポーリング信号を送信することも可能）ので、無線通信端末収容装置１２０１は、伝送媒体に対して非常に強いアクセス権を有することとなる。
また、図１８は、従来の分散制御型及び集中制御型の通信方法を組み合わせた通信の一例を示す模式図である。図１８に示すように、上記の分散制御型及び集中制御型の通信方法は、組み合わせて用いられる。例えば、図１５に示すような無線通信端末収容装置１２０１が存在する無線通信システムでは、分散制御型の通信方法及び集中制御型の第１の例に示す通信方法が、無線通信端末収容装置１２０１の制御によって、ほぼ周期的に交互に行われ、また、無線通信端末収容装置１２０１は、好きなときにいつでも、集中制御型の第２の例に示す通信方法を開始することが可能である。
しかしながら、従来の無線通信方法では、主に、無線通信端末間の競合の回避や信号の衝突の回避を目的として、各無線通信端末あるいは無線通信端末収容装置が無線伝送媒体に送出する信号間にガードタイム（例えば、上記の所定の時間ＴS、ＴP、ＴDなど）や制御信号などのデータ以外の通信によるオーバヘッド（例えば、無線通信端末ごとにポーリング信号を送るなど）が設けられている。このガードタイムやオーバヘッドに係る通信時間が長くなればなるほど、データ通信時間が短くなりスループットの低下を引き起こし、データ通信のスループットを低下させる大きな要因となっている。ここで、スループットとは、無線伝送媒体を通して送受信機間で正しく送受信される単位時間当たりの平均データ伝送量であり、通例、１秒間あたりに正しく伝送された平均ビット数［ビット／秒］で表現される。
上記の問題点に鑑み、本発明は、従来の多元接続方式にキャリアセンスを用いた時分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）を利用した無線通信システムや無線通信方法との互換性を保ちながら、通信のスループットを向上させることを可能とする無線通信方法及び無線通信端末収容装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の無線通信方法は、１台の無線通信端末収容装置と、無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記決定した通信権利の割り当ての順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うようにしている。
これにより、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
また、上記目的を達成するため、本発明の無線通信方法は、１台の無線通信端末収容装置と、無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定し、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯及び順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行い、続いて、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うようにしている。
これにより、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。また、この時間帯による通信権利の設定に続く通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
さらに、本発明では、無線通信端末収容装置が、時間帯によって割り当てられた通信権利に対して、無線通信端末収容装置と無線通信端末との間の通信の方向を定め、時間帯及び順番に関する情報に加えて、通信の方向に係る情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯によって割り当てられた通信権利における通信を行う際に、通信の方向に従った通信を行うようにしている。
これにより、例えば、無線通信端末収容装置から各無線通信端末へのダウンリンクに係る通信権利期間の間の冗長な待機時間を削減することが可能となり、通信のスループットを向上させることが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、無線通信端末が、順番によって割り当てられた通信権利における通信を開始する際、直前の順番が割り当てられている無線通信端末による通信を監視し、直前の順番が割り当てられている無線通信端末による通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した場合に、通信権利の期間になったと判断して、通信権利における通信を開始するようにしている。
これにより、順番によって定められた通信権利期間の移行を、スムーズかつ確実に行うことが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、無線通信端末が、順番によって割り当てられた通信権利における通信を終了する際、通信権利における通信の終了を示す情報を送信するようにしている。
これにより、無線通信端末収容装置及び他の無線通信端末に対して、通信権利の終了を明確に宣言することが可能となり、通信権利の移行がスムーズかつ確実に行われるようになる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、無線通信端末が、直前の順番が割り当てられている無線通信端末による通信を監視し、直前の順番が割り当てられている無線通信端末から通信の終了を示す情報が送信されたことを検出した場合に、通信権利の期間になったと判断して、通信権利における通信を開始するようにしている。
これにより、順番によって定められた通信権利期間の移行を、スムーズかつ確実に行うことが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、順番によって割り当てられた通信権利のうち、隣り合った順番の通信権利において、後の順番が割り当てられている無線通信端末が、前の順番が割り当てられている無線通信端末による通信を監視できるように、無線通信端末収容装置が、順番の割り当てを行うようにしている。
これにより、順番によって定められた通信権利期間の移行を、スムーズかつ確実に行うことが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、複数の無線通信端末のそれぞれが、通信を監視することができる他の無線通信端末の識別情報を取得し、複数の無線通信端末のそれぞれが、監視により取得した他の無線通信端末の識別情報を無線通信端末収容装置に送信して、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれから受信した他の無線通信端末の識別情報に基づいて、順番の割り当てを行うようにしている。
これにより、無線通信端末収容装置は、通信権利期間の移行をスムーズかつ確実に行うことができる順番を決定することが可能となる。
また、上記目的を達成するため、本発明の無線通信方法は、１台の無線通信端末収容装置と、無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うようにしている。
これにより、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、無線通信端末収容装置が、時間帯によって割り当てられた通信権利に対して、無線通信端末収容装置と無線通信端末との間の通信の方向を定め、時間帯に関する情報に加えて、通信の方向に係る情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯によって割り当てられた通信権利における通信を行う際に、通信の方向に従った通信を行うようにしている。
これにより、例えば、無線通信端末収容装置から各無線通信端末へのダウンリンクに係る通信権利期間の間の冗長な待機時間を削除することが可能となり、通信のスループットを向上させることが可能となる。
さらに、本発明では、上記発明に加えて、無線通信端末収容装置によって複数の無線通信端末に対して割り当てられたすべての通信権利における通信が終了した場合、無線伝送媒体における通信モードが、無線通信端末収容装置による通信権利の割り当て前に行われていた通信モードに戻るようにしている。
これにより、従来の多元接続方式にキャリアセンスを利用した無線通信システムや無線通信方法との互換性を保つことが可能となる。
また、上記目的を達成するため、本発明の無線通信端末収容装置は、複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定する手段と、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、複数の無線通信端末のそれぞれが、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにしている。
この構成により、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
また、上記目的を達成するため、本発明の無線通信端末収容装置は、複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定する手段と、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定する手段と、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯及び順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行い、続いて、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにしている。
この構成により、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。また、この時間帯による通信権利の設定に続く通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
また、上記目的を達成するため、本発明の無線通信端末収容装置は、複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定する手段と、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにしている。
この構成により、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
本発明は、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うので、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
また、本発明は、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うので、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
また、本発明は、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定し、無線通信端末収容装置が、複数の無線通信端末のそれぞれに対して無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定し、無線通信端末収容装置が、無線伝送媒体における通信を監視し、無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、時間帯及び順番に関する情報をまとめて複数の無線通信端末に対して送信し、複数の無線通信端末のそれぞれが、時間帯に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行い、続いて、順番に関する情報に基づいて、無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うので、無線通信端末収容装置は、各無線通信端末に対して通信権利を与える時間帯を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この時間帯を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となり、また、この時間帯による通信権利の設定に続く通信権利を与える順番を定め、キャリアセンスによって獲得した任意の送信タイミングにおいて、この順番を定めた情報を送信することが可能となり、隣り合う通信権利期間の時間間隔を最適化して、通信のスループットを向上させることが可能となる。
以下、図面を参照しながら、本発明の第１〜第３の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する無線通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、本発明の無線通信システムは、１つの無線通信端末収容装置１０１と、その無線通信端末収容装置１０１に収容される複数の無線通信端末により構成される集中制御型である。なお、図１に示す無線通信システムには、ｎ台の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが存在するものとして、以下の説明を行う。
また、図２は、本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する通信の概要を示す模式図である。本発明の無線通信方法は、従来の分散制御型の通信方法と従来の集中制御型の第１の例に示す通信方法とが、無線通信端末収容装置１０１の制御によって、ほぼ周期的に交互に行われている通信の態様において、無線通信端末収容装置１０１が、好きなときにいつでも開始することができるものである。したがって、従来の集中制御型の第２の例に示す通信方法と対等であると言うことができる。
また、図３は、本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する無線通信端末収容装置の構成を示すブロック図である。図３に示す無線通信端末収容装置１０１は、アンテナ１１、無線送受信部１２、ＰＨＹ（Physical Layer）部１３、ＤＬＣ（Data Link Control：データリンク制御）部１４、ＭＡＣ（Media Access Control：媒体アクセス制御）部１５、スケジューラ部１６を有している。無線送受信部１２は、ＰＨＹ部１３から受けた信号を無線信号としてアンテナ１１から送信するための信号変換を行い、また、アンテナ１１が受けた無線信号を変換してＰＨＹ部１３へと出力する。また、ＰＨＹ部１３は、送受信すべきデータと無線伝送路に応じた信号との相互変換を行う。また、ＤＬＣ部１４は、データの伝送制御を行い、ＭＡＣ部１５は、ＤＬＣ部１４の一部分であり、媒体へのデータの送出制御を行う。
また、スケジューラ部１６は、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利の割り当てを行う。具体的には、スケジューラ部１６は、複数の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎのそれぞれに対して、例えば、通信権利の割り当ての順番の決定（後述の第１の実施の形態）、通信権利の割り当ての時間帯の決定（後述の第２の実施の形態）、あるいは、上記の通信権利の割り当ての順番及び時間帯の両方の決定（後述の第３の実施の形態）を行って、その通信権利の割り当てを示すマルチポーリング信号の生成や、送信すべきデータの送信タイミングの制御などを行う。
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態における通信を示すタイムチャートである。まず、無線通信端末収容装置１０１は、伝送媒体の通信状況をキャリアセンスし、伝送媒体に信号がなくなった時点から所定のキャリアセンス時間ＴPだけ待った後に、マルチポーリング信号（ＭｕｌｔｉＰｏｌｌ）３１１を伝送媒体上に送信する。なお、このマルチポーリング信号３１１の送信は、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎへのブロードキャストによって行われ、無線通信端末収容装置１０１に収容されているすべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが、マルチポーリング信号３１１を受信して、参照することが可能である。
このマルチポーリング信号３１１には、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利が与えられる順番が記載されている。すなわち、マルチポーリング信号３１１には、例えば、「無線通信端末１０２ａ」、「無線通信端末１０２ｂ」、…、「無線通信端末１０２ｎ」のように、通信権利が与えられる順番が記載されている。なお、無線通信端末１０２ａを特定する「無線通信端末１０２ａ」の識別子には、例えば、グローバルに一意に定まるＭＡＣＩＤや接続時に設定されるコネクションＩＤなどを利用することが可能であり、無線通信端末収容装置１０１は、これらの識別子を、事前に取得又は設定しておくことが望ましい。
無線通信端末収容装置１０１が、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利を割り当てる方法としては、例えば、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して選択的に通信権利を割り当てる方法と、すべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利を割り当てる方法とが存在する。また、無線通信端末収容装置１０１自身に対しても、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎと同様にマルチポーリング信号３１１により通信権利を割り当ててもよい。
データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して選択的に通信権利を割り当てる方法では、マルチポーリング信号３１１の送信前に、無線通信端末収容装置１０１は、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎからデータ送信の要求を収集して、データ送信を行いたいと要求している無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対してのみ、通信権利を与えるようにする。なお、この際、例えば、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが多数存在する場合などには、無線通信端末収容装置１０１がさらに通信権利を与える無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎを限定することも可能である。この方法では、マルチポーリング信号３１１には、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの識別情報のみが記載されることとなる。
一方、すべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利を割り当てる方法では、無線通信端末収容装置１０１は、収容するすべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの識別情報が記載されたマルチポーリング信号を生成する。また、収容する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの台数や、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの台数などに応じて、無線通信端末収容装置１０１は、上記の２つの方法を使い分けたり組み合わせたりすることも可能である。また、収容する無線通信端末数が多い場合、１回目のマルチポーリング信号３１１は、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｆの通信権利の割り当てを行い、次のマルチポーリング信号３１１は、無線通信端末１０２ｇ〜１０２ｎの通信権利の割り当てを行うというように、通信権利の割り当てを複数のマルチポーリング信号３１１に分けることも可能である。
マルチポーリング信号３１１の送信終了以降は、このマルチポーリング信号３１１によって割り当てられた各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの通信権利に従って、通信が行われる。すなわち、マルチポーリング信号３１１の送信終了後、従来のガードタイムに比べて十分短い所定の時間ＴA（＜ＴP）を空けて、無線通信端末１０２ａの通信権利期間３１２が開始される。なお、マルチポーリング信号３１１によって、次に送信が許可されている無線通信端末１０２ａが定まっているので、時間ＴAは従来の所定の時間ＴSよりも短い所定の時間を使用することも可能である。この通信権利期間３１２では、ｎ台の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎのうち、無線通信端末１０２ａのみが伝送媒体上での通信を許可され、その他の無線通信端末１０２ａを除く許可されていない無線通信端末１０２ｂ〜１０２ｎは、この伝送媒体を使用した送信動作が行えないよう設定される。
また、無線通信端末収容装置１０１は、通信権利期間３１２の長さを定めず、無線通信端末１０２ａがデータの送信を終了するまで、無線通信端末１０２ａの通信権利期間３１２が持続する。また、通信権利期間３１２内では、無線通信端末１０２ａは、上記のＴAよりも短い所定の時間ＴBを利用することが好ましい。この所定の時間ＴBとしては、例えば、最も短いガードタイム（受信から送信に切り替えるために必要な時間）が利用できる。通信権利期間３１２を利用して通信を行っている無線通信端末１０２ａの次に、通信権利期間の順番が割り当てられている無線通信端末１０２ｂは、通信権利期間３１２における無線通信端末収容装置１０１と無線通信端末１０２ａとの通信を監視し、最後に伝送媒体上に信号が存在した時点から所定の時間ＴA（＞ＴB、＜ＴP）だけ無線伝送媒体が無信号となった場合、データの送信を開始し、無線通信端末１０２ａの通信権利期間３１２から無線通信端末１０２ｂの通信権利期間３１３に移行する。なお、ここでは、無線通信端末１０２ａの次に通信権利が与えられている無線通信端末１０２ｂがキャリアセンスを行うことによって、通信権利の移行タイミングを検知しているが、例えば、通信権利期間の終了又は自発的な開放を示すビットを、後述の確認信号４１２や確認信号４２２ａ〜４２２ｃ、送信を終える際の最後のパケットなどに実装することによって、通信権利の移行タイミングを明確にすることも可能である。
また、マルチポーリング信号３１１によって定められた通信権利が不要な無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎ（例えば、データ送信を要求したもののデータ送信をキャンセルする無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎ、又は、データ送信を行わないのに通信権利が割り当てられた無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎ）は、何らかの信号を送信して、通信権利を使用する必要がある。なお、このとき、通信権利が不要な無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが送信する信号は、任意の信号でよい。伝送媒体上に所定の時間ＴP以上の無信号期間が発生した場合には、マルチポーリング信号３１１によって設定されている順番に従わずに、通信が行われてしまう可能性があるので、上記のように、所定の時間ＴP以上の無信号期間が発生しないようにする必要がある。
このようにして、マルチポーリング信号３１１によって設定された順番に従って、通信権利期間３１２、３１３が移行し、当該順番の最後に設定されている無線通信端末１０２ｎの通信権利期間３１４が終了すると、再び、無線通信システムは、分散制御型の通信方法に戻る。なお、例えば、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの最大通信権利期間を設定し、その期間を過ぎると、次の順番に対応する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの通信権利期間に移行するようにしたり、無線通信端末収容装置１０１が、強制終了信号を送信した場合には、分散制御型の通信方法に戻るようにしたりすることも可能である。分散制御型の通信方法を実施する期間では、従来の無線通信端末も送受信することが可能となる。また、通信権利期間３１４の終了後、分散制御に戻らず、再び次のマルチポーリング信号３１１を送信し、図４と同様の通信方法に移行してもよい。
また、無線通信端末収容装置１０１が、マルチポーリング信号３１１により規定する最後の通信権利期間を無線通信端末収容装置１０１自身に設定しておき、この最後の通信権利期間中に、再びマルチポーリング信号３１１を送信することによって、当該マルチポーリング信号３１１により規定する通信モードを継続させることも可能である。
また、最後に設定されている無線通信端末１０２ｎの通信権利期間３１４が終了し、再び、分散制御型の通信方法に戻った場合、マルチポーリング信号３１１によって規定される通信モードが終了したことを検知できない無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎ（例えば、無線通信端末１０２ｎの通信を検知できない無線通信端末）が存在する場合が生じることがあり、この場合には、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの公平性が欠けた無線通信システムとなってしまう。
上記の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの公平性を保つためには、例えば、以下の設定に従って、通信を行うようにすればよい。
・無線通信端末収容装置１０１が最後の通信権利期間３１４の終了を検知した場合には、当該通信モードの終了を示す終了通知信号をすべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎにブロードキャストする。
・パワーコントロール（送信電力制御）が行われており、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの中に、無線通信端末収容装置１０１が通信を検知することができなくなる可能性がある無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが含まれている場合には、最後の通信権利期間３１４を、無線通信端末収容装置１０１が検知可能な無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに必ず割り当てるようにして、無線通信端末収容装置１０１が最後の通信権利期間３１４の終了を検知した場合には、当該通信モードの終了を示す終了通知信号をすべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎにブロードキャストする。
・最後の通信権利期間３１４を無線通信端末収容装置１０１自身に設定して、この通信権利期間の終了時に当該通信モードの終了を示す終了通知信号をすべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎにブロードキャストする。
・マルチポーリング信号３１１によって規定される通信モードの最大継続時間を設定しておき、この最大継続時間を過ぎた場合には、無線通信システムは分散制御型の通信方法に戻るようにする。
また、各通信権利期間３１２〜３１４において、その通信権利期間を利用して（通信権利が割り当てられて）通信を行う無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎは、どのような通信の態様を利用してもよい。図５は、本発明の第１の実施の形態における通信権利期間内の通信の態様を示すタイムチャートである。例えば、通信権利期間３１２において、無線通信端末１０２ａは、図５（Ａ）に示すように、送信したいデータ信号４１１ａ〜４１１ｅを続けて無線通信端末収容装置１０１に送信し、無線通信端末収容装置１０１がこれらのデータ信号４１１ａ〜４１１ｅの受信を確認する確認信号４１２を１回送信することも可能であり、また、図５（Ｂ）に示すようにデータ信号４２１ａ〜４２１ｃと確認信号４２２ａ〜４２２ｃとを交互に１回ずつ送信することも可能である。
なお、上述のように、各通信権利期間３１２〜３１４内では、所定の時間ＴB（＜ＴA）が用いられることが好ましい。また、送信したいデータ信号を続けて無線通信端末収容装置１０１に送信するほうが、冗長な所定の時間ＴBや確認信号が削減され、通信効率が向上する。また、マルチポーリング信号３１１が送信された後の本発明に特徴的な通信では、従来、データ間の待機時間として利用されている所定の時間ＴPよりも短い時間ＴA、ＴBを利用する。これによって、従来のシステムの無線通信端末収容装置や無線通信端末は、データ送信が行えないようになる。また、順番が回ってくるまでに時間がかかるような場合や、すでに割り当てられた通信の権利を使用してしまった場合などには、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅは、省電力モードとなって、無駄な電気消費を抑えることも可能である。
また、マルチポーリング信号３１１によって設定される各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの順番は、以下の理由で慎重に設定される必要がある。図６は、本発明の第１の実施の形態における無線通信システムの構成の一例を示す模式図である。なお、説明を判りやすくするため、図６には、１台の無線通信端末収容装置１０１と５台の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅによって構成される無線通信システムが図示されており、これらの通信範囲が模式的に描かれている。また、５台の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅには、それぞれ（１）〜（５）の番号が付されている。なお、図中では無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅに付されている番号（１）〜（５）は、丸囲み数字で図示されている。
また、図７は、図６に示す無線通信システムにおける無線通信端末同士の存在の検知の関係を示す図である。この図７の左欄には検知の主体、上欄には検知の客体が示されており、検知の主体が検知の客体の存在を検知できる場合には○、検知の主体が検知の客体の存在を検知できない場合には×が記載されている。図６及び図７を参照すれば判るとおり、例えば、無線通信端末１０２ａは、無線通信端末１０２ｂ、１０２ｄ、１０２ｅの通信範囲内に存在しているので、それらの存在を知ることは可能である一方、無線通信端末１０２ｃの通信範囲外に存在しているので、無線通信端末１０２ｃに係る通信を正確に検出することはできない。
したがって、例えば、図６において、現在、無線通信端末１０２ｃの次に無線通信端末１０２ａの順番が割り当てられた場合、無線通信端末１０２ａは、無線通信端末１０２ｃに係る通信権利期間の終了を検知できず、連続した通信権利期間の移行が正常に行われなくなる。この問題を回避するため、例えば、無線通信端末収容装置１０１は、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅから、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅが検出可能な他の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅに関する情報を取得し、図７に示すような一覧を作成して、順番の割り当てを行う。
図８は、本発明の第１の実施の形態における無線通信システムの存在検出の関係を模式的に示す図である。この図８では、図６及び図７における無線通信システム内の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅ同士の関係が図示されている。また、一方の無線通信端末から他方の無線通信端末に信号が届く場合（一方の無線通信端末の通信範囲内に他方の無線通信端末が存在している場合）には、一方の無線通信端末から他方の無線通信端末に対して、矢印が付されている。例えば、この図８で、すべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｅを通り、一筆書きが可能な経路を探索する。そして、この一筆書きが可能な経路（例えば、（１）→（３）→（５）→（４）→（２））に従って、通信権利期間の順番を設定することによって、通信権利機関の移行がスムーズに行われる順番を設定することが可能となる。また、この中に無線通信端末収容装置１０１も含め、一筆書きが可能な順序を設定してもよい。
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態における通信を示すタイムチャートである。第１の実施の形態と同様、無線通信端末収容装置１０１は、伝送媒体の通信状況をキャリアセンスし、伝送媒体に信号がなくなった時点から所定のキャリアセンス時間ＴPだけ待った後に、マルチポーリング信号（ＭｕｌｔｉＰｏｌｌ）８１１を伝送媒体上に送信する。
このマルチポーリング信号８１１には、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利が与えられる開始時刻及び終了時刻と、ダウンリンク（無線通信端末収容装置１０１から無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎへの送信）又はアップリンク（無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎから無線通信端末収容装置１０１への送信）に係る情報が記載されている。なお、開始時刻の記載は、ある時刻を基準とした相対時刻でもよく、ユニバーサルな時刻を利用することも可能である。また、通信権利期間８１２〜８１７を、開始時刻に加えて、通信権利期間の持続時間や通信権利期間の終了時刻を記載しておくことも可能である。
また、マルチポーリング信号８１１が、その信号の直後に続く各通信権利期間８１２〜８１７の時刻ではなく、次回のマルチポーリング信号８１１に続く各通信権利期間の時刻を規定することも可能である。また、事前に、無線通信端末収容装置１０１と無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎとの間で、通信権利期間８１２〜８１７の長さやダウンリンク又はアップリンクの割り当て方法などを規定しておけば、マルチポーリング信号８１１に含まれる情報を、さらに少なくすることも可能である。また、通信権利期間８１２〜８１７の長さは、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに応じて、異なる長さを設定することも可能である。
すなわち、マルチポーリング信号８１１には、例えば、
「無線通信端末１０２ａ」 開始時刻α、ＤＯＷＮ
「無線通信端末１０２ｂ」 開始時刻β、ＤＯＷＮ
…
「無線通信端末１０２ｎ」 開始時刻γ、ＵＰ
のように、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに通信権利が与えられる開始時刻、ダウンリンク（ＤＯＷＮ）又はアップリンク（ＵＰ）に係る情報が記載されている。また、ダウンリンク／アップリンクの代わりに、送信／受信に係る情報が記載されていてもよい。
無線通信端末収容装置１０１が、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利を割り当てる方法としては、上記の第１の実施の形態と同様に、例えば、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して選択的に通信権利を割り当てる方法と、すべての無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して通信権利を割り当てる方法とが存在する。
なお、第２の実施の形態では、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して選択的に通信権利を割り当てる方法では、マルチポーリング信号８１１の送信前に、無線通信端末収容装置１０１は、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎからデータ送信の要求を収集することに加えて、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎから、データ送信に必要な時間又は送信データ量などを収集することが望ましい。このデータ送信に必要な時間又は送信データ量に基づいて、無線通信端末収容装置１０１が、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して割り当てる通信権利期間の長さを決定することによって、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが必要とする通信権利期間を効率よく設定することが可能となる。なお、例えば、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに割り当てる通信権利期間の最大長を設定しておくことによって、割り当てられる通信権利期間が極端に偏らないようにすることも可能である。
また、収容する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの台数、データ送信を要求する無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの台数、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎが要求する通信権利期間の長さ又は送信データ量などに応じて、無線通信端末収容装置１０１は、上記の２つの方法を使い分けたり組み合わせたりすることも可能である。
マルチポーリング信号８１１の送信終了以降は、このマルチポーリング信号８１１によって割り当てられた各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの通信権利に従って、通信が行われる。なお、図９に示すタイミングチャートでは、マルチポーリング信号８１１に続いて、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎへのダウンリンクのための通信権利期間８１２〜８１４を無信号区間を設けずに連続的に規定し、その後、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎからのアップリンクのための通信権利期間８１５〜８１７を、従来のガードタイムに比べて十分短い所定の時間ＴA（＜ＴP）を空けて規定する態様が図示されている。なお、第１の実施の形態と同様に、所定の無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに割り当てられた通信権利期間８１２〜８１７では、他の許可されていない無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎは、この伝送媒体を使用した送信動作が行えないよう設定される。
特に、無線通信端末収容装置１０１から各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎへのデータ送信（ダウンリンク）では、図９に示すように、無線通信端末収容装置１０１は、各通信権利期間８１２〜８１４において、送信の終了を確認する必要がないため、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎに対して無信号区間を設けずに連続的に通信権利期間８１２〜８１４を設定することができる。一方、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎから無線通信端末収容装置１０１へのデータ送信（アップリンク）では、通信権利期間８１５〜８１７を移行する際に、少なくとも所定の時間ＴA＜（ＴP）だけ空ける必要がある。
なお、マルチポーリング信号８１１内に規定される通信権利期間８１５〜８１７の時刻設定において、所定の時間ＴAを考慮し、通信権利期間８１４と通信権利期間８１５との間、及び、通信権利期間８１５〜８１７の間を所定の時間ＴAだけ空けるようにすることも可能であり、また、通信権利期間８１４と通信権利期間８１５との間、及び、通信権利期間８１５〜８１７の間を空けず、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎがアップリンクを開始する際には、所定の時間ＴAだけ送信を遅らせるようにすることも可能である。
なお、各無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎの通信権利期間は、時刻をパラメータとして固定的に定められており、また、第１の実施の形態でも述べたように、伝送媒体上に所定の時間ＴP以上の無信号期間が発生した場合には、マルチポーリング信号８１１によって設定されている時間帯に従わずに、通信が行われてしまう可能性がある。したがって、マルチポーリング信号８１１によって定められた通信権利が不要となった場合（例えば、データ送信を要求したもののデータ送信をキャンセルする場合、又は、データ送信を行わないのに通信権利が割り当てられた場合）や、自端末に割り当てられた通信権利期間の途中で所望のデータ送信が完了してしまった場合でも、無線通信端末１０２ａ〜１０２ｎは、自端末に割り当てられた通信権利期間内では、所定の時間ＴP以上の無信号期間が発生しないように、何らかの信号を伝送媒体上に送信する必要がある。なお、この際に送信する信号は、任意の信号でよい。
このようにして、マルチポーリング信号８１１によって設定された時刻に従って、通信権利期間８１２〜８１７が移行し、最後に設定されている無線通信端末１０２ｎの通信権利期間８１７が終了すると、再び、無線通信システムは、分散制御型の通信方法に戻る。なお、例えば、無線通信端末収容装置１０１が、強制終了信号を送信した場合には、分散制御型の通信方法に戻るようにすることも可能である。また、通信権利期間８１７の終了後、分散制御に戻らず、再び次のマルチポーリング信号８１１を送信し、図９と同様の通信方法に移行してもよい。
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１０は、本発明の第３の実施の形態における通信を示すタイムチャートである。この第３の実施の形態では、マルチポーリング信号９１１が、第１の実施の形態で説明したマルチポーリング信号３１１が有する情報（通信権利期間の順番に関する情報）と第２の実施の形態で説明したマルチポーリング信号８１１（通信権利期間の時刻、通信の態様に関する情報）とを有しており、まず、第２の実施の形態で説明した無線通信方法を実施し、それに続いて、第１の実施の形態で説明した無線通信方法を実施するようにしている。なお、第２の実施の形態で説明した無線通信方法から、第１の実施の形態で説明した無線通信方法に移行する際には、従来のガードタイムに比べて十分短い所定の時間ＴA（＜ＴP）の間隔を空けて、移行することが可能である。
なお、例えば、第１の実施の形態で説明した無線通信方法に続いて、第２の実施の形態で説明した無線通信方法を実施することは容易ではない。なぜなら、第１の実施の形態で説明した無線通信方法では、各通信権利期間が固定されておらず、第１の実施の形態で説明した無線通信方法による通信の終了時刻が定まらないからである。なお、第１の実施の形態で説明した無線通信方法による通信の終了時刻を強制的に定め、その終了時刻が来た場合には、通信途中であっても、強制的に第１の実施の形態で説明した無線通信方法による通信に移行すれば、第１の実施の形態で説明した無線通信方法に続いて、第２の実施の形態で説明した無線通信方法を実施することも可能である。
また、図１１は、本発明の第１〜第３の実施の形態における通信方法に移行する場合の一例を示すタイムチャートである。例えば、無線通信端末収容装置１０１が、マルチポーリング信号９５１を送信した後、いったん任意の通信方法を利用した通信期間を経て、その後、無線通信端末収容装置１０１が任意のタイミングで上記の第１〜第３の実施の形態における通信方法に入ることを示す指標となる信号（宣言信号）９６１を送信した場合に、その宣言信号９６１以降、マルチポーリング信号９５１で割り当てられる送信権利の順番や時間帯の情報に従い、上記の第１〜第３の実施の形態における通信方法のいずれかが開始されるようにすることも可能である。
また、上記の第１〜第３の実施の形態では、無線通信端末収容装置１０１のアンテナ１１の指向性に関しては特に言及しなかったが、無線通信端末収容装置１０１が、無指向性アンテナを有している場合においても、あるいは、指向性アンテナを持っているか、指向を形成できるアンテナを有している場合においても、本発明を適用することが可能である。
図１２は、本発明の第１〜第３の実施の形態における無線通信端末収容装置が指向性アンテナを持っているか、指向を形成できるアンテナを有している場合を示す模式図である。図１２に示すように、無線通信端末収容装置１０１が、指向性アンテナを持っているか、指向を形成できるアンテナを有しており、無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃのそれぞれの位置に対して、指向の制御による各通信範囲１１２ａ〜１１２ｃを定めることが可能な場合、無線通信端末収容装置１０１は、干渉なしに無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃと同時に通信を行うことが可能である。すなわち、無線通信端末収容装置１０１と各無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃとの間の通信は、相互に影響を与えることなくそれぞれ独立しており、重なりを持つ時間帯（同一の時間帯）でも、複数の無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃに通信権利を割り当てることができる。したがって、無線通信端末収容装置１０１は、時間帯によって通信権利期間を規定するマルチポーリング信号８１１、９１１、９５１によって、各無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃの通信権利期間を、同一の時間帯に設定することが可能となる。なお、この場合には、無線通信端末１１１ａ〜１１１ｃのアンテナは指向性アンテナである必要はない。
本発明の無線通信方法及び無線通信端末収容装置は、従来の多元接続方式にキャリアセンスを用いた時分割多元接続を利用した無線通信システムや無線通信方法との互換性を保ちながら、通信のスループットを向上させることが可能なものであり、無線通信を利用して、複数の無線通信端末間でデータの送受信を行う無線通信システムにおける無線通信方法及びその無線通信システム内の複数の無線通信端末を収容する無線通信端末収容装置として有用である。
本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する無線通信システムの構成を示す図 本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する通信の概要を示す模式図 本発明の第１〜第３の実施の形態に共通する無線通信端末収容装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態における通信を示すタイムチャート 本発明の第１の実施の形態における通信権利期間内の通信の態様を示すタイムチャート （Ａ）本発明の第１の実施の形態における通信権利期間内の通信の態様を示すタイムチャートの第１の例 （Ｂ）本発明の第１の実施の形態における通信権利期間内の通信の態様を示すタイムチャートの第２の例 本発明の第１の実施の形態における無線通信システムの構成の一例を示す模式図 図６に示す無線通信システムにおける無線通信端末同士の存在の検知の関係を示す図 本発明の第１の実施の形態における無線通信システムの存在検出の関係を模式的に示す図 本発明の第２の実施の形態における通信を示すタイムチャート 本発明の第３の実施の形態における通信を示すタイムチャート 本発明の第１〜第３の実施の形態における通信方法に移行する場合の一例を示すタイムチャート 本発明の第１〜第３の実施の形態における無線通信端末収容装置が指向性アンテナを持っているか、指向を形成できるアンテナを有している場合を示す模式図 従来の無線通信システムにおける分散制御型の構成の一例を示す図 図１３に示す無線通信システムで行われる通信の一例を示すタイムチャート 従来の無線通信システムにおける集中制御型の構成の一例を示す図 図１５に示す無線通信システムで行われる通信の第１の例を示すタイムチャート 図１５に示す無線通信システムで行われる通信の第２の例を示すタイムチャート 従来の分散制御型及び集中制御型の通信方法を組み合わせた通信の一例を示す模式図
符号の説明
１１ アンテナ
１２ 無線送受信部
１３ ＰＨＹ部
１４ ＤＬＣ部
１５ ＭＡＣ部
１６ スケジューラ部
１０１、１２０１ 無線通信端末収容装置
１０２ａ〜１０２ｎ、１１１ａ〜１１１ｃ、１００１〜１００４、１２０２〜１２０４ 無線通信端末
１１２ａ〜１１２ｃ 通信範囲
３１１、８１１、９１１、９５１ マルチポーリング信号（ＭｕｌｔｉＰｏｌｌ）
３１２〜３１４、８１２〜８１７ 通信権利期間
４１１ａ〜４１１ｅ、４２１ａ〜４２１ｃ、１３１３、１３１５ データ信号
４１２、４２２ａ〜４２２ｃ、１３１６ 確認信号
９６１ 宣言信号
１１１１〜１１１３ 送信動作期間
１３１１ 指標信号（ビーコン信号）
１３１２、１３１７、１３１８、１４１１ ポーリング信号（Ｐｏｌｌ）
１３１４ ポーリング受信確認信号（Ｐｏｌｌ確認）
１３１９ 終了信号
１４１２ 送信可能期間

Claims (14)

  1. １台の無線通信端末収容装置と、前記無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定するステップと、
    前記無線通信端末収容装置が、前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記決定した通信権利の割り当ての前記順番に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記順番に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うステップとを、
    有する無線通信方法。
  2. １台の無線通信端末収容装置と、前記無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定するステップと、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定するステップと、
    前記無線通信端末収容装置が、前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記時間帯及び前記順番に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行い、続いて、前記順番に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うステップとを、
    有する無線通信方法。
  3. 前記無線通信端末収容装置が、前記時間帯によって割り当てられた前記通信権利に対して、前記無線通信端末収容装置と前記無線通信端末との間の通信の方向を定めるステップと、
    前記時間帯及び前記順番に関する情報に加えて、前記通信の方向に係る情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯によって割り当てられた前記通信権利における通信を行う際に、前記通信の方向に従った通信を行うステップとを、
    有する請求項２に記載の無線通信方法。
  4. 前記無線通信端末が、前記順番によって割り当てられた前記通信権利における通信を開始する際、
    直前の順番が割り当てられている前記無線通信端末による通信を監視するステップと、
    前記直前の順番が割り当てられている前記無線通信端末による通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した場合に、前記通信権利の期間になったと判断して、前記通信権利における通信を開始するステップとを、
    有する請求項１から３のいずれか１つに記載の無線通信方法。
  5. 前記無線通信端末が、前記順番によって割り当てられた前記通信権利における通信を終了する際、前記通信権利における通信の終了を示す情報を送信するステップを有する請求項１から４のいずれか１つに記載の無線通信方法。
  6. 前記無線通信端末が、直前の順番が割り当てられている前記無線通信端末による通信を監視し、前記直前の順番が割り当てられている前記無線通信端末から前記通信の終了を示す情報が送信されたことを検出した場合に、前記通信権利の期間になったと判断して、前記通信権利における通信を開始するステップを有する請求項５に記載の無線通信方法。
  7. 前記順番によって割り当てられた前記通信権利のうち、隣り合った順番の前記通信権利において、後の順番が割り当てられている前記無線通信端末が、前の順番が割り当てられている前記無線通信端末による通信を監視できるように、前記無線通信端末収容装置が、前記順番の割り当てを行う請求項４から６のいずれか１つに記載の無線通信方法。
  8. 前記複数の無線通信端末のそれぞれが、通信を監視することができる他の無線通信端末の識別情報を取得するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記監視により取得した他の無線通信端末の識別情報を前記無線通信端末収容装置に送信するステップとを有し、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれから受信した前記他の無線通信端末の前記識別情報に基づいて、前記順番の割り当てを行う請求項５に記載の無線通信方法。
  9. １台の無線通信端末収容装置と、前記無線通信端末収容装置によって通信が制御される複数の無線通信端末がそれぞれの間で無線伝送媒体を介して通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定するステップと、
    前記無線通信端末収容装置が、前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記時間帯に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行うステップとを、
    有する無線通信方法。
  10. 前記無線通信端末収容装置が、前記時間帯によって割り当てられた前記通信権利に対して、前記無線通信端末収容装置と前記無線通信端末との間の通信の方向を定めるステップと、
    前記時間帯に関する情報に加えて、前記通信の方向に係る情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信するステップと、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯によって割り当てられた前記通信権利における通信を行う際に、前記通信の方向に従った通信を行うステップとを、
    有する請求項９に記載の無線通信方法。
  11. 前記無線通信端末収容装置によって前記複数の無線通信端末に対して割り当てられたすべての前記通信権利における通信が終了した場合、前記無線伝送媒体における通信モードが、前記無線通信端末収容装置による前記通信権利の割り当て前に行われていた通信モードに戻る請求項１から１０のいずれか１つに記載の無線通信方法。
  12. 複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、前記複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定する手段と、
    前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記順番に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記順番に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにする無線通信端末収容装置。
  13. 複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、前記複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、
    前記無線通信端末収容装置が、前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定する手段と、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての順番を決定する手段と、
    前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記時間帯及び前記順番に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行い、続いて、前記順番に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにする無線通信端末収容装置。
  14. 複数の無線通信端末のそれぞれと無線伝送媒体を介して通信を行い、前記複数の無線通信端末のそれぞれにおける通信の制御を行う無線通信端末収容装置であって、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれに対して前記無線伝送媒体を占有可能とする通信権利の割り当ての時間帯を決定する手段と、
    前記無線伝送媒体における通信を監視し、前記無線伝送媒体上の通信において、所定の長さ以上の無信号時間を検出した任意のタイミングで、前記時間帯に関する情報をまとめて前記複数の無線通信端末に対して送信する手段とを有し、
    前記複数の無線通信端末のそれぞれが、前記時間帯に関する情報に基づいて、前記無線伝送媒体における通信権利を獲得して通信を行えるようにする無線通信端末収容装置。
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