JP2007028550A - 通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワークのリンクが安定しない場合でも端末間の相互通信を確実に行う。
【解決手段】 送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロットについて、フリーを２回連続検出するまでは送信スロットを維持し、フリーを３回連続検出すると送信スロットにおいてパケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを他の空きスロットに変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信端末装置に係り、例えば、移動体に搭載され、移動体間で周期的に情報を交換するのに用いて好適な通信端末装置に関する。

無線ＬＡＮで用いられている通信方式の１つであるＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式では、データを送信したい端末（ノード）は、他の端末のパケット通信状況を監視し（キャリアセンス）、データが空いているタイミングで送信を開始する。

このような無線システムでは、例えば、ある端末Ａは、自身の周辺に存在する他の端末のデータしか監視することができない。また、端末Ａの周辺に他の端末が多数存在する場合、端末Ａは自身のデータを送信するタイミングが得られず、データの送信が大きく遅延してしまう問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、フレームをｎスロットに時分割してアクセスする方法が提案されている。各端末は、フレーム単位でスロットの占有情報を監視し、自端末の送信データに加えて、スロットの占有情報を送信パケットに埋め込むことで、情報の交換を行う（非特許文献１参照。）。上記フレームは例えば１００ｍｓで構成され、各スロットは各々異なる端末によって占有される。
Ｆ．ボルゴノボ（Ｆ．ＢＯＲＧＯＮＯＶＯ）ら、"ＡＤＨＯＣ ＭＡＣ：ＮＥＷ ＭＡＣＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔ ｗｏｒｋｓ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ｓｅｒｖｉｃｅｓ"、 Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ １０、３５９−３６６、２００４

しかし、非特許文献１では、無線ネットワークのリンクが安定している場合を前提としており、無線ネットワークのトポロジーが変化した場合については何ら十分対策されていない。このため、ある端末がフェージング等をして無線ネットワークのリンクが安定しない場合は、各端末が確実に通信できなくなる問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、ネットワークのリンクが安定しない場合でも端末間の相互通信を確実に行うことができる通信端末装置を提供することを目的とする。

本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で互いにデータをブロードキャストする通信端末装置であって、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータを送信する。各通信端末装置は、スロットに同期して、互いに異なるスロットを選択しデータの送信を行う。各端末から送信されるデータには、各端末で検出した情報をもとに生成された１フレーム分のスロットの占有情報（フレーム）が付加される。各端末は、周辺の通信端末から通信で得たフレーム情報と、自身で検出したフレーム情報と、を利用して送信に使用するスロットを選択する。

通信端末装置は、周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、受信したパケットからデータを復調する復調手段と、受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの受信が成功した場合にはビジーを、失敗した場合にはフリーを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備え、前記送信スロット選択手段は、自身の送信スロットについて、同一の周辺端末からフリーを複数フレームに渡って連続して受信した場合に、送信スロットを変更することを特徴とする。

前記フレーム情報とは、スロット毎にパケットの受信の成否を表したものであり、ビジーあるいはフリーの２値の情報である。パケットが正しく受信された場合はビジー、パケットの受信が正しく行われていなかった場合はフリーとなる。ここで、フリーとは、単に受信エラーが発生した場合のみでなく、パケットの衝突が発生した場合や、パケットそのものが検出されなかった（信号が存在しない）状況も含む。

送信スロット選択手段では、自端末が送信に用いたスロットについて、１フレーム分蓄積された周辺端末から得られたフレーム情報と、自身の検出に基づいてフレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて、送信スロットを選択する。送信スロットは、周辺端末が使用していないスロットにする必要がある。送信手段は選択された送信スロットのタイミングでパケットを送信する。

このような発明において、送信スロット選択手段は、自身の送信スロットについて、同一端末から数フレーム以上に渡ってフリーを連続して得たとき、前記送信スロットを変更する。なお、フリーの検出回数が連続して所定回数に達していないときは、送信スロットを維持する。パケットの衝突はスロットが変更されない限り解消せず、フリーの検出回数が連続して所定回数に達したときはパケットの衝突を確実に判断できるからである。

したがって、上記発明は、自身の送信スロットについて、同一の周辺端末からフリーが複数フレームに渡って連続して所定回数以上受信したことにより、パケットの衝突が発生したのを確実に判断でき、前記スロットを変更することにより衝突が発生しないようにすることができる。

本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で互いにデータをブロードキャストする通信端末装置であって、複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータを送信する。各通信端末装置は、スロットに同期して互いに異なるスロットを選択してデータを送信する。各端末から送信されるデータには、各端末で検出した情報をもとに生成された１フレーム分のスロットの占有情報（フレーム）が付加される。各端末は、周辺の通信端末から通信で得たフレーム情報と、自身で検出したフレーム情報と、を利用して送信に使用するスロットを選択する。

通信端末装置は、周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、受信したパケットからデータを復調する復調手段と、受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットが検出された場合にディテクトを、パケットが検出されなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備え、前記送信スロット選択手段は、自身の送信スロットについて、ディテクトが検出された場合には次のフレームでも同一のスロットを使用する。スロットの変更、ネットワークへの新規参入の際に、前記ディテクトが検出された場合にはそのスロットを自身の送信スロットとして選択することを禁止することを特徴とする。

前記フレーム情報とは、スロット毎にパケットの検出の有無を表したものであり、ディテクトあるいは非ディテクトの２値の情報である。パケットが検出された場合は、復調の成否に関わらずディテクト、パケットが検出されなかった場合は、非ディテクトとなる。

送信スロット選択手段では、自端末が送信に用いたスロットについて、ディテクトが検出された場合には、自身の送信が成功したものと判断し、次のフレームにおいても同じスロットを使用して送信を試みる。自端末が送信に使用していないスロットについて、すべての周辺端末から非ディテクトが検出された場合のみ、そのスロットを空きスロットと判断する。逆に、１つ以上のディテクトが検出されたスロットについて送信を禁止する。

したがって、上記発明は、自身の送信スロット以外のスロットについて、周辺端末からのパケットのフレーム情報からディテクトが得られた場合に、そのスロットを用いて新たに送信することを禁止することにより、パケットの衝突を抑えることができる。

本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で互いにデータをブロードキャストする通信端末装置であって、複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータを送信する。各通信端末装置は、スロットに同期して互いに異なるスロットを選択してデータを送信する。各端末から送信されるデータには、各端末で検出した情報をもとに生成された１フレーム分のスロットの占有情報（フレーム）が付加される。各端末は、周辺の通信端末から通信で得たフレーム情報と、自身で検出したフレーム情報と、を利用して送信に使用するスロットを選択する。

通信端末装置は、周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、受信したパケットからデータを復調する復調手段と、受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの復調に成功した場合にリザーブを、パケットが検出されたが復調には失敗した場合にディテクトを、パケットそのものの検出がなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備える。

前記フレーム情報とは、スロット毎にパケットの検出の有無及び復調の成否を表したものであり、リザーブ、ディテクト、非ディテクトの３値の情報である。パケットが検出されかつ復調に成功した場合にはリザーブ、パケットの検出は成功したものの復調に失敗した場合にディテクト、パケットが検出されなかった場合には非ディテクトとなる。送信スロット選択手段は、このフレーム情報に基づいて送信スロットを選択する。

したがって、上記発明は、検出された各スロット内のフレーム情報と、自身の検出結果に基づいてフレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とから、各スロットについて、リザーブ、ディテクト、非ディテクトを得て、その情報に基づいて送信に使用するスロットを選択することにより、通信情報をより詳細に監視することができ、その結果最適なスロットを選択してパケットを確実に送信することができる。

本発明に係る通信端末装置は、１つ以上の周辺端末との間で互いにデータをブロードキャストする通信端末装置であって、複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータを送信する。各通信端末装置は、スロットに同期して互いに異なるスロットを選択してデータを送信する。各端末から送信されるデータには、各端末で検出した情報をもとに生成された１フレーム分のスロットの占有情報（フレーム）が付加される。各端末は、周辺の通信端末から通信で得たフレーム情報と、自身で検出したフレーム情報と、を利用して送信に使用するスロットを選択する。

通信端末装置は、周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、受信したパケットからデータを復調する復調手段と、受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの復調に成功した場合にリザーブを、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値を超えていた場合にハイ・ディテクトを、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値以下であった場合にロー・ディテクトを、パケットそのものの検出がなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備える。

前記フレーム情報とは、スロット毎にパケットの検出の有無、復調の成否、受信電力の大小を表したものであり、リザーブ、ハイ・ディテクト、ロー・ディテクト、非ディテクトの４値の情報である。パケットが検出されかつ復調に成功した場合にはリザーブ、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値を超えていた場合にハイ・ディテクトを、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値以下であった場合にロー・ディテクトを、パケットが検出されなかった場合には非ディテクトとなる。送信スロット選択手段は、このフレーム情報に基づいて送信スロットを選択する。

したがって、上記発明は、パケットが検出されたものの受信に失敗した場合のディテクトに、受信電力の情報を付加し、その情報をハイ・ディテクトとロー・ディテクトとすることで、パケットの衝突可能性をより詳細に判断することが可能になり、通信状態をより詳細に監視することができ、その結果最適な送信スロットを選択して、パケットを確実に送信することができる。

本発明に係る端末装置は、ネットワークのリンクが安定しない場合でも端末間の相互通信を確実に行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信ネットワークの無線端末装置の構成を示すブロック図である。無線通信ネットワークは、各無線端末装置が各々パケットをブロードキャストすることによって、動的に構成される。

上記無線端末装置は、受信アンテナ１１を介して他の無線端末装置が送信したパケットを受信する受信回路１２と、受信したパケットがどのスロットを用いて送信されてきたのかを検出するパケット検出部１３と、検出されたパケットから送信されてきたデータを復元する復調部１４と、復調されたデータの中からフレーム情報を抽出し、そのフレーム情報を１フレーム周期分蓄えておくフレーム情報蓄積部１５と、パケット検出部１３で検出された自端末で検出したスロットの占有情報と、パケット復調部１４での復調の成否に基づいて、送信パケットに埋め込むフレーム情報を生成するフレーム情報生成部１６と、各周辺端末から収集した１フレーム周期分の複数のフレーム情報と、自端末で検出したフレーム情報に基づいて送信スロットを選択する送信スロット選択部１７と、を備えている。

上記無線端末装置は、更に、パケットを生成するパケット生成部１８と、パケットの送信タイミングを制御する送信タイミング制御部１９と、送信アンテナ２０を介してパケットを送信する送信回路２０と、を備えている。

図２は、無線端末装置によって送受信されるフレームの構成を示す図である。１フレームは、例えば１００ｍｓに設定され、時分割されたｎ個のスロットで構成されている。１スロットは、無線端末装置が１パケットを送信できる期間である。なお、各無線端末装置は、このスロット単位で送信データをやりとりするものとする。１フレームの周期は各端末のデータ送信周期に合わせて設定するとよい。例えば、各端末が１００ｍｓに１度の送信を保証するためには１００ｍｓに設定すると良い。

パケットは、１フレーム中の各スロットの通信状態を表すフレーム情報（ＦＩ）と、送信対象となるデータと、スロットの同期のずれの影響を軽減するためのガードタイム（ＧＴ）とを有している。なお、本発明ではスロットの同期方法に関しては限定しないが、例えば同期のための基準局を設ける等して、何らかの手段によってカードタイムで補償できる程度の同期はとれているものとする。

第１の実施の形態では、フレーム情報は、各スロットの占有状態を示し、ビジー（ＢＵＳＹ）、フリー（ＦＲＥＥ）の２つがある。ビジーは、対象となるスロットにおいて、パケットの受信が成功したことを示す。なお、パケットの受信が成功したとは、単にパケットを受信・検出しただけでなく、パケット内の情報を復元できたことをいう。フリーは、対象となるスロットにおいて、パケットの受信が成功しなかったこと（例えば、パケットが検出されないこと、パケットが衝突したこと等）を示す。

以上のように構成された無線通信ネットワークの無線端末装置は、他の無線端末装置から送信されたパケットを受信すると、次のように動作する。

パケット検出部１３は、受信回路１２で受信されたパケットの受信時刻をもとに、どのスロットでパケットが送信されてきたかを検出する。パケット復調部１４は、検出されたパケットを復調し各周辺端末から送られてきたデータを復元する。フレーム情報蓄積部１５は、復調されたデータからフレーム情報［Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ］を取り出し、複数の端末から送られてきた１フレーム時間分のフレーム情報をそれぞれ蓄積する。フレーム情報生成部１６は、所定のスロットについてはビジー、他の所定のスロットについてはフリーを各々生成する。

送信スロット選択部１７は、フレーム情報蓄積部１５における、各周辺端末から通信で得られた複数フレーム情報と、フレーム情報生成部１６からの自端末で検出したフレーム情報と、を用いて自端末が送信に使用するスロットを選択する。

具体的には、送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロットについて、次のように判断する。送信スロット選択部１７は、フレーム情報蓄積部１５からのフレーム情報の中に、当該送信スロットがビジーであることを示すものが１つでも存在した場合は、当該送信スロットは当該無線端末装置が予約したものと判断し、次のフレームでも同一のスロットを使用して送信を試みる。また、フレーム情報蓄積部１５からのすべてのフレーム情報に当該送信スロットがフリーであることが示していた場合には、パケットの衝突が発生したものと判断し、次のフレームでは別の空きスロットを新たな送信スロットとして選択して送信を試みる。

送信スロット選択部１７は、送信スロット以外のスロットについて、フレーム情報蓄積部１５で収集された各周辺端末からフレーム情報、フレーム情報生成部１６で生成された自端末の検出結果に基づいたフレーム情報、の双方に基づいて次のように判断する。フレーム情報の少なくとも１つがビジーを示すスロットに関しては、そのスロットは他の無線端末装置に占有されているものと判断して、そのスロットの使用を禁止する。すべてのフレーム情報がフリーを示すスロットに関しては、そのスロットは空きスロット（いずれの無線端末装置も占有していない）と判断する。

パケット生成部１８は、送信情報及びフレーム情報生成部１６で生成されたフレーム情報を埋め込んだパケットを生成する。送信タイミング制御部１９は、送信スロット選択部１７で選択されたスロットのタイミングでパケットを送信するように、送信回路２０を制御する。送信回路２０は、パケット生成部１８で生成されたパケットを、送信回路２０の制御タイミングに従って、送信アンテナ２０を介してブロードキャストする。

ただし、上記構成の場合、フレーム情報によってフリーのスロットが検出されても、そのスロットが空きスロットである場合と、そのスロットでパケットの衝突が発生している場合とがあり、その区別ができない問題がある。そこで第１の実施形態では、送信スロット選択部１７は、次の処理を行う。

送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロットについて、同一の無線端末装置からフリーを２回連続検出するまでは送信スロットを維持し、フリーを３回連続検出すると送信スロットにおいてパケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを他の空きスロットに変更する。

図３は、送信スロット選択部１７のスロット制御アルゴリズムを説明する図である。周辺のいずれか１つの無線端末装置から得られたパケットから、ビジーが検出された場合、その送信スロットは維持される（Ｋｅｅｐ Ｓｌｏｔ）。また、同一の無線端末装置からフリーが２回連続検出されても、送信スロットは維持される。そして、フリーが３回連続検出されると、送信スロットは他のスロットに変更される（Ｒｅｌｏｃａｔｅ Ｓｌｏｔ）。その理由は、パケットの受信失敗が所定回数連続することはほとんどなく、パケットが衝突している可能性が非常に高いからである。

スロット変更までのフリーの連続検出回数については任意に設定すればよい。比較的、通信状況が安定している場合には２回目のフリー受信で変更すればよいし、通信状況が不安定な場合には４回以上フリーの連続受信をもってスロットを変更すればよい。

また、送信スロット選択部１７は、所定数以上のパケット（送信端末）から送信スロットについてフリーを検出した場合も、パケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを変更してもよい。

以上のように、第１の実施形態に係る無線端末装置は、ある送信スロットを使用してパケットを送信した後、受信したパケットから送信スロットについて同一の無線端末装置から所定回数連続してフリーを受信した場合は、その送信スロットでパケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを他の空きスロットに変更する。これにより、パケットの受信が失敗したかパケットの衝突が発生したかを確実に判断することができるので、スロットを効率的に使用することができる。

［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る端末装置は、図１と同様に構成されている。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なるフレーム情報が用いられる。

第２の実施形態では、フレーム情報は、各スロットのパケット受信状況を示し、ＤＥＴ（ディテクト情報）、ＮＤＥＴ（非ディテクト情報）の２つがある。ＤＥＴは、対象となるスロットにおいて、パケットが検出されたこと（受信成功か失敗かは問わない。）を示す。よって、ＤＥＴは、あるスロットでパケットの衝突が発生して受信が失敗した場合も含んでいる。ＮＤＥＴは、パケットが検出されていないことを示す。

送信スロット選択部１７は、スロット情報蓄積部１５で収集された周辺端末からのフレーム情報、および、フレーム情報生成部１６で生成された自端末で検出したフレーム情報と、に基づいて送信に使用するスロットを選択する。

送信スロット選択部１７は、フレーム情報蓄積部１５からのすべてのフレーム情報の中に、１つでもＤＥＴのスロットがあった場合、そのスロットは他の無線端末装置によって占有されていると判断して、そのスロットの選択を禁止する。送信スロット選択部１７は、スロット情報蓄積部１５からのすべてのフレーム情報がＮＤＥＴを示すスロットがある場合、そのスロットは空きスロット（いずれの無線端末装置にも占有されていない）と判断する。

そして、フレーム情報生成部１６は、受信成功か否かを問わずパケットが検出されたスロットについてＤＥＴを生成し、パケットが検出されなかったスロットについてＮＤＥＴを生成する。パケット生成部１８は上記フレーム情報をパケットに埋め込み、送信回路２０はパケット生成部１８で生成されたパケットをブロードキャストする。

以上のように、第２の実施形態に係る無線端末装置は、パケットの衝突が発生した場合でもそのスロットは占有されていると判断するので、スロットの占有の有無を正確に判断できる。これにより、初期のアクセスで衝突が発生しなければ、それ以降はスロットが占有されるので、衝突することなくアクセスが可能となる。その結果、初期のアクセスにおけるパケットの衝突発生を抑制することができる。また、無線端末装置は、周辺に存在する他の無線端末装置のパケット検出状況を監視することもできる。

図４は、従来の無線端末装置Ａ自身で検出できる他の無線端末装置を示す図である。従来、無線端末装置Ａは、その周辺に存在する無線端末装置Ｂ、Ｃ、Ｄのパケット（占有スロット）しか監視することができなかった。

図５は、第２の実施形態の無線端末装置Ａが間接的に検出できる他の無線端末装置を示す図である。無線端末装置Ｂは、無線端末装置Ｅ、Ｆ、Ｇの占有スロットを検出し、その検出結果を含むパケットを無線端末装置Ａに送信する。無線端末装置Ｃは、無線端末装置Ｊの占有スロットを検出し、その検出結果を含むパケットを無線端末装置Ａに送信する。無線端末装置Ｄは、無線端末装置Ｇ、Ｈ、Ｉの占有スロットを検出し、その検出結果を含むパケットを無線端末装置Ａに送信する。これにより、無線端末装置Ａは、無線端末装置Ｂ〜Ｄの占有スロットを直接監視するだけでなく、Ｅ〜Ｊまでの占有スロットを間接的に監視することができる。

これは、無線端末装置Ａが２ホップ先までのキャリアセンスを間接的に行っていることと等価である。その結果、広い範囲で空きスロットを検出することが可能になり、新規に無線通信ネットワークに加入する無線端末装置によるパケットとの衝突を大幅に軽減することができる。

図６は、新規の無線端末装置（Ｉｎｃｏｍｉｎｇ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）が無線通信ネットワークに加入することを説明する図である。ここでは、無線端末装置ＢとＣのパケットが衝突している。無線端末装置Ａは、無線端末装置Ｂ及びＣからのパケットの受信に成功していないが、パケットの存在を検出しているので、ＤＥＴを含んだパケットをブロードキャストする。無線端末装置Ｄ、Ｅ、Ｆは、パケットの衝突を直接検出していないが、無線端末装置Ａからのパケットによって、ＤＥＴを含んだパケットをブロードキャストする。

新規の無線端末装置は、図６に示すように、少なくとも無線端末装置Ａからのパケットを受信できる位置にあれば、衝突が発生したスロットが分かるので、そのスロットの使用を禁止して他のスロットを選択することができる。

［第３の実施形態］
つぎに、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る端末装置は、図１と同様に構成されている。第１及び第２の実施形態では、２値のフレーム情報が用いられたが、第３の実施形態では、３値のフレーム情報が用いられる。

第３の実施の形態では、フレーム情報は、リザーブ（ＲＥＳＥＲＶＥＤ）、ＤＥＴ、ＮＤＥＴの３つがある。リザーブは、対象となるスロットにおいてパケットが正しく受信された（パケットが検出されデータが復元された）ことを示す。ＤＥＴは、対象となるスロットにおいて、パケットが検出されたがデータが復元できなかったことを示す。ＮＤＥＴは、対象となるスロットにおいて、パケットが検出されなかったことを示す。

送信スロット選択部１７は、フレーム情報蓄積部１５と、自端末での検出結果に基づいてフレーム情報生成部１６で生成したフレーム情報と、に基づいて、送信に使用する送信スロットを選択する。

具体的には、送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロットについて、周辺の無線端末装置から得られたスロット占有情報が単一のものであった場合には次のように判断する。送信スロット選択部１７は、検出されたパケットのすべてからリザーブのみを検出した場合、送信スロットのパケット送信は成功したと判断して、以降のフレームでは送信スロットを維持する。また、送信スロット選択部１７は、検出されたパケットのすべてからＤＥＴを検出した場合、パケットの衝突が発生したと判断して、以降のフレームでは送信スロットを他の空きスロットに変更する。

さらに、周辺に所定数以上の端末がいる場合に、送信スロット選択部１７は、検出されたすべてのパケットからＮＤＥＴを検出した場合、故障したと判断する（ケース１）。これは、無線端末装置によって送信されたパケットが周辺の無線端末装置で検出されていないにもかかわらず、その無線端末装置が周辺の端末からのパケットを検出できている状況である。通常は、自身の送信スロットについてはリザーブかＤＥＴが検出されるはずだから、このような状況では故障が発生したと判断する。

送信スロット選択部１７は、検出されたパケットから、送信スロットについてリザーブ、ＤＥＴ、ＮＤＥＴが混在して検出されたときは、次のように制御する。

図７は、第３の実施形態における送信スロット選択部１７のスロット制御アルゴリズムを説明する図である。

リザーブのみが検出され、ＤＥＴ及びＮＤＥＴが検出されない場合は、送信スロットは維持される。ＤＥＴのみが検出され、リザーブ及びＮＤＥＴが検出されない場合は、送信スロットは他の空きスロットに変更される。

リザーブ及びＮＤＥＴが検出され、ＤＥＴが検出されない場合は、送信スロットは維持される。ＤＥＴ及びＮＤＥＴが検出され、リザーブが検出されない場合は、送信スロットは他の空きスロットに変更される。

リザーブ及びＤＥＴが検出されかつＮＤＥＴが検出されない場合（ケース２）、リザーブ、ＤＥＴ、ＮＤＥＴがそれぞれ検出された場合（ケース２）は、つぎのように送信スロットが選択される。

帯域保証（スロットの確保）を優先する場合、送信スロットは維持される。アクセス数が少ない場合には、送信スロットを維持し、別の空きスロットでもパケットの送信が試みられる。そして、別の空きスロットが予約された段階で、スロットを変更するとよい。

衝突の回避を優先させる場合、送信スロットは変更される。アクセス数が少ない場合には、スロット変更による衝突発生の確率は低いため、効果的である。アクセス数が多い場合には、変更による新たな衝突の発生の確率が高くなるので、必ずしも衝突回避につながらない。

一方、送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロット以外については、次のように判断する。送信スロット選択部１７は、検出されたすべてのパケットの中から１つでもリザーブ又はＤＥＴとなっているスロットがあった場合、そのスロットは他の無線端末装置によって占有されていると判断して、そのスロットの使用を禁止する。また、送信スロット選択部１７は、検出されたすべてのパケットでＮＤＥＴとなっているスロットがある場合、そのスロットは空きスロット（いずれの無線端末装置にも占有されていない）と判断する。

以上のように、第３の実施形態に係る無線端末装置は、パケットから検出されるリザーブ、ＤＥＴ、ＮＤＥＴの情報を組み合わせることにより、送信スロット及びそれ以外のスロットの通信状況をそれぞれ詳細に監視することが可能になり、必要に応じて送信スロットを変更することができる。

なお、送信スロット選択部１７は、次のように判断してもよい。

送信スロット選択部１７は、検出されたすべてのパケットの中からリザーブ、ＤＥＴがそれぞれ検出されたスロットがあった場合、所定フレーム数状況を確認してから送信スロットを選択するとよい。具体的には、リザーブの検出数が減少し、ＤＥＴの検出数が増加した場合、送信スロット選択部１７は、そのスロットにおいてパケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを変更する。一方、リザーブの検出数が増加し、ＤＥＴの検出数が減少した場合、送信スロット選択部１７は、単にエラーが発生したと判断して、送信スロットを維持する。単なるエラーは時間が経過するに従って減少するため、リザーブの検出数、ＤＥＴの検出数の時間変化を考慮することによって、エラーの発生の有無を確実に判断することができる。

また、送信スロット選択部１７は、自身の送信スロットについて、同一の無線端末装置からのパケットからＤＥＴが所定回数以上連続して検出される場合、スロットを他の空きスロットに変更する。ＤＥＴが連続して検出される場合は、パケットの衝突が発生している可能性が高いためである。

さらに、送信スロット選択部１７は、自身の送信スロットについて、同一の無線端末装置からのパケットから、リザーブが検出されたり、ＤＥＴが検出されたりした場合、単にエラーが発生したと判断してもよい。

［第４の実施形態］
つぎに、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態に係る端末装置は、図１と同様に構成されている。第４の実施形態では、４値のフレーム情報が用いられる。

第４の実施形態では、フレーム情報は、リザーブ（ＲＥＳＥＲＶＥＤ）、Ｈ＿ＤＥＴ（ハイ・ディテクト情報）、Ｌ＿ＤＥＴ（ロー・ディテクト情報）、ＮＤＥＴの４つがある。なお、リザーブ及びＮＤＥＴは、第３の実施形態と同一である。

Ｈ＿ＤＥＴは、受信電力の大きなパケットが検出され、かつデータが復元されなかったことを示す。Ｌ＿ＤＥＴは、受信電力の小さなパケットが検出され、かつデータが復元されなかったことを示す。

送信スロット選択部１７は、フレーム情報蓄積部１５と、自端末での検出結果に基づいてフレーム情報生成部１６で生成したフレーム情報と、に基づいて、送信に使用する送信スロットを選択する。

送信スロット選択部１７は、当該無線端末装置によってパケットが送信された送信スロットについては、次のように判断する。

送信スロット選択部１７は、検出されたパケットからＨ＿ＤＥＴが検出された場合、送信スロットにおいてパケットの衝突が発生したと判断して、次のフレームで送信スロットを変更する。受信電力が大きい場合、通常、エラーなく正しく受信される確率が高いが、それでも受信に失敗するのは、送信スロットにおいてパケットの衝突が発生している可能性が高いからである。

また、送信スロット選択部１７は、検出されたパケットからＬ＿ＤＥＴが検出された場合、単にエラーが発生したものと判断して、次のフレームで送信スロットを維持する。受信電力が小さい場合エラーが発生する確率が高く、単なるエラーの場合は次のフレームでエラーがなくなる確率が高いからである。

なお、送信スロット選択部１７は、検出された各パケットからＨ＿ＤＥＴ及びＬ＿ＤＥＴが混在して検出された場合、Ｈ＿ＤＥＴの検出を優先する。すなわち、送信スロット選択部１７は、送信スロットにおいてパケットの衝突が発生したと判断して、次のフレームで送信スロットを変更する。

以上のように、第４の実施形態に係る無線端末装置は、パケットの受信に失敗した時のパケットの電力の大きさに応じて、パケットの衝突が発生したか単なるエラーが発生したかを判断できるので、数フレーム確認するという時間方向の処理が不要となり、遅延することなく、送信スロットの有無を判断して、迅速にパケットを送信することができる。

なお、送信スロット選択部１７は、パケットの衝突が発生したか単なるエラーが発生したかの判断をより確実にするために、複数フレームにわたってパケットから情報を検出してもよい。

具体的には、送信スロット選択部１７は、検出された各パケットから送信スロットについて、所定回数連続してＨ＿ＤＥＴが検出された場合、パケットの衝突が発生したと判断して、送信スロットを変更してもよい。これにより、Ｈ＿ＤＥＴが１回検出されただけで送信スロットを変更する場合に比べて、パケットの衝突が発生したか否かの判断の精度を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。例えば、上述した各実施形態では、無線通信ネットワークを例に挙げて説明したが、動的にネットワークのリンクが変更されるものであればこれに限定されるものではない。

本発明の第１の実施形態に係る無線通信ネットワークの無線端末装置の構成を示すブロック図である。 無線端末装置によって送受信されるフレームの構成を示す図である。 スロット選択部のスロット制御アルゴリズムを説明する図である。 従来の無線端末装置自身で検出できる他の無線端末装置を示す図である。 第２の実施形態の無線端末装置が間接的に検出できる他の無線端末装置を示す図である。 新規の無線端末装置が無線通信ネットワークに加入することを説明する図である。 第３の実施形態におけるスロット選択部のスロット制御アルゴリズムを説明する図である。

符号の説明

１１ 受信アンテナ
１２ 受信回路
１３ パケット検出部
１４ パケット復調部
１５ フレーム情報蓄積部
１６ フレーム情報生成部
１７ 送信スロット選択部
１８ パケット生成部
１９ 送信タイミング制御部
２０ 送信回路
２１ 送信アンテナ

Claims (10)

1. １つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、
   周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、
   受信したパケットからデータを復調する復調手段と、
   受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの受信が成功した場合にはビジーを、失敗した場合にはフリーを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、
   フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、
   前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備え、
   前記送信スロット選択手段は、自身の送信スロットについて、同一の周辺端末からフリーを複数フレームに渡って連続して受信した場合に、送信スロットを変更すること
   を特徴とする通信端末装置。
2. １つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、
   周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、受信したパケットからデータを復調する復調手段と、
   受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、
   前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットが検出された場合にディテクトを、パケットが検出されなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、
   フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、
   前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、を備え、
   前記送信スロット選択手段は、自身の送信スロットについて、ディテクトが検出された場合には次のフレームでも同一のスロットを使用し、自身の送信スロット以外のスロットについて、前記ディテクトが検出された場合にはそのスロットを自身の送信スロットとして選択することを禁止すること
   を特徴とする通信端末装置。
3. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロット以外のスロットについて、すべてのパケットから前記非ディテクト情報が検出されたときに、前記送信スロット以外のスロットを空きスロットと判断する
   を特徴とする請求項２に記載の通信端末装置。
4. １つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、
   周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、
   受信したパケットからデータを復調する復調手段と、
   受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、
   前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの復調に成功した場合にリザーブを、パケットが検出されたが復調には失敗した場合にディテクトを、パケットそのものの検出がなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、
   フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、
   前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、
   を備えた通信端末装置。
5. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロットについて、各パケットからディテクトのみが検出されたときに、前記送信スロットを変更すること
   を特徴とする請求項４に記載の通信端末装置。
6. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロットについて、各パケットからディテクト及び非ディテクトが検出されたときに、前記送信スロットを変更すること
   を特徴とする請求項４に記載の通信端末装置。
7. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロット以外のスロットについて、いずれかのパケットから検出された前記リザーブ及びディテクトの増減数に応じて、前記送信スロットを変更又は維持すること
   を特徴とする請求項４に記載の通信端末装置。
8. １つ以上の周辺端末との間で、所定周期で繰り返されるフレームを複数のスロットで時分割し、スロット単位でデータをブロードキャストする通信端末装置であって、
   周辺端末から送信されたパケットを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたパケットがどのスロットで受信されたかを検出するパケット検出手段と、
   受信したパケットからデータを復調する復調手段と、
   受信したパケットを復調することにより得られた複数のフレーム情報を蓄積するフレーム情報蓄積手段と、
   前記パケット検出手段により検出された結果に基づいて、スロット毎に、パケットの復調に成功した場合にリザーブを、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値を超えていた場合にハイ・ディテクトを、パケットが検出されたが復調に失敗した場合であって受信電力が所定値以下であった場合にロー・ディテクトを、パケットそのものの検出がなかった場合に非ディテクトを示す、フレーム情報を生成するフレーム情報生成手段と、
   フレーム情報蓄積手段で蓄積された周辺端末からのフレーム情報と前記フレーム情報生成手段で生成されたフレーム情報とに基づいて送信すべきデータを含んだパケットを送信するスロットを選択する送信スロット選択手段と、
   前記送信スロット選択手段により選択された送信スロットのタイミングで前記パケットを送信する送信手段と、
   を備えた通信端末装置。
9. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロットについて、各パケットからハイ・ディテクト又はロー・ディテクトが検出されたときに、ハイ・ディテクト、ロー・ディテクトの検出数に応じて、前記送信スロットを変更すること
   を特徴とする請求項８に記載の通信端末装置。
10. 前記送信スロット選択手段は、パケットを送信した送信スロットについて、各パケットからハイ・ディテクトが所定回数連続して検出されたときに、前記送信スロットを変更すること
    を特徴とする請求項８に記載の通信端末装置。

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