JP2007189626A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアの有無を正確に判別して、スループットの低下を防止することができる通信装置を得ることを目的とする。
【解決手段】ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定部６により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、通信フレームの受信処理を開始する。これにより、キャリアが確実にある場合に限り、通信フレームの受信処理が開始されるようになる。その結果、スループットの低下を防止することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、同一周波数の搬送波を用いて、複数の端末と非同期で通信を行う通信装置に関するものである。

同一周波数の搬送波を用いて、複数の端末と非同期で通信を行う通信方式として、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式がある。
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の場合、データを伝送路に送信する際、伝送路の状態をキャリアセンスによって確認し、ある規定時間内にキャリアが検出されない場合に限り、データを伝送路に送信する。
一方、キャリアセンス中にキャリアが検出された場合、キャリアが検出されなくなるまで待機し、キャリアが検出されなくなってからランダムな時間（バックオフ時間）経過した後、改めてデータの送信処理を繰り返し実施する。

ここで、キャリアセンスの方式の１つとして、伝送路上の信号レベルを測定し、その信号レベルが所定の閾値を上回っているか否かを判定して、キャリアの有無を判別する方式がある。
しかし、このような方式の場合、ノイズの影響によって一時的に伝送路上の信号レベルが上昇しても、その信号レベルが所定の閾値を上回っていると判定して、キャリアが有ると誤判別してしまうことがある。
このような誤判別に伴ってデータの送信処理を中断すると、ランダム時間の経過後に改めてデータの送信処理を実施することになるため、スループットが低下する状況が発生する。

一方、キャリアが有ると誤判別してデータの受信処理を開始すると、そのデータの受信処理を終了するまでには一定の時間を要するため、その間に、相手の端末から本来受信する必要があるデータが送信されても、そのデータを受信することができない。このような場合、次の機会に相手の端末から再度送信されるデータを受信しなければならず、スループットが低下する状況が発生する。

上記のキャリアセンスの方式を採用するものではないが、ノイズの影響を回避するために、次のような方式を採用している通信装置が以下の特許文献１に開示されている。
即ち、以下の特許文献１に開示されている通信装置では、受信フレームの信号レベルを平均化し、その受信フレームの信号レベルの平均値と、伝送路上の信号レベルとの差が所定値より大きい場合、その伝送路上の信号レベルを廃棄して、その伝送路上の信号レベルを平均化処理に組み込まないようにする。
これにより、ノイズの影響によって大きくなった伝送路上の信号レベルが平均化処理に組み込まれないので、ノイズの影響を回避することができる。

特許第３４１０８９０号公報（段落番号［００１７］、図８）

従来の通信装置は以上のように構成されているので、受信フレームの信号レベルの平均値と、伝送路上の信号レベルとの差が所定値より大きい場合、その伝送路上の信号レベルが廃棄される。そのため、その伝送路上の信号レベルが平均化処理に組み込まれないため、ノイズの影響を回避することができる。しかし、時間や空間によってノイズ状況が大きく変動する劣悪な伝送路においては、単に伝送路上の信号レベルをキャリアレベル（受信フレームの信号レベルの平均値）と比較するだけでは、キャリアの有無を必ずしも正確に判別することができないため、キャリアを誤検出してスループットが低下する状況が発生することがある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、キャリアの有無を正確に判別して、スループットの低下を防止することができる通信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る通信装置は、信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定手段により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、通信信号の受信処理を開始するようにしたものである。

この発明によれば、信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定手段により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、通信信号の受信処理を開始するように構成したので、キャリアが確実にある場合に限り、通信信号の受信処理が開始されるようになり、その結果、スループットの低下を防止することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図であり、図において、信号レベル測定器２はシンボル毎に伝送路１上のキャリア周波数の信号レベルを測定する処理を実施する。なお、信号レベル測定器２は信号レベル測定手段を構成している。
ノイズレベル算出部３は送受信制御部１０の指示の下、通信信号の送受信処理が実施されていない期間中に、信号レベル測定器２により測定された信号レベルの平均値をノイズレベルとして算出する処理を実施する。なお、ノイズレベル算出部３はノイズレベル算出手段を構成している。

ＳＮ比判定部４はノイズレベル算出部３により算出されたノイズレベルに対する信号レベル測定器２により測定された信号レベルの比を算出し、そのノイズレベルに対する信号レベルの比（以下、「ＳＮ比」と称する）が所定の閾値を上回っているか否かを判定する処理を実施する。なお、ＳＮ比判定部４は信号対雑音比判定手段を構成している。
復調回路５は伝送路１上の通信信号から論理データを復調する処理を実施する。
プリアンブル判定部６は復調回路５により復調された論理データがプリアンブルデータと一致しているか否かを判定する処理を実施する。
なお、復調回路５及びプリアンブル判定部６からプリアンブル判定手段が構成されている。

キャリア検出部７はＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定部６により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、キャリアが存在する旨を送受信制御部１０に通知する。
送受信切替器８は送受信制御部１０の指示の下、伝送路１に対する接続先を切り替える処理を実施する。
変調回路９は送受信制御部１０から出力された送信データである論理データを変調し、送受信切替器８を介して、その変調信号である通信信号を伝送路１に出力する処理を実施する。

送受信制御部１０はデータの送信タイミングを制御する送信タイミング制御部１１を実装しており、その送信タイミングに合わせて送受信切替器８や変調回路９を制御して、通信信号の送信処理を実施する一方、キャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けると、復調回路５を使用して、通信信号の受信処理を開始する処理を実施する。
また、送受信制御部１０は通信信号の送信処理の完了時に、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定された場合、伝送路１における通信信号の衝突を検知して、衝突検出フラグ１２を“１”に設定する処理を実施する（通信信号の衝突を検知していないときは、衝突検出フラグ１２は“０”）。
なお、復調回路５、キャリア検出部７及び送受信制御部１０から受信処理手段が構成されており、送受信制御部１０から衝突検知手段が構成されている。
送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は通信信号の送信処理又は受信処理が完了すると、同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットしてから、そのカウント値のカウントアップを開始し、そのカウント値に基づいて通信信号の送信タイミングを決定する処理を実施する。なお、送信タイミング制御部１１は送信制御手段を構成している。

図２はこの発明の実施の形態１による通信装置が通信に使用する通信信号（通信フレーム）のフレームフォーマットを示す説明図である。
図において、通信フレームの先頭部分にあるプリアンブル２１はプリアンブル判定部６が判定処理を実施する際に使用されるデータであり、予めプリアンブル判定部６に登録されているプリアンブルと同一のデータである。
同期コード２２は以降の処理すべき制御情報を含んでいるフィールドの開始位置を把握することができるように通信フレームに挿入されている。
ヘッダ２３は例えばフレーム長など、以降のデータを処理するために必要な情報を格納している。
ペイロード２４は伝送すべき正味のデータを格納している。
図３はこの発明の実施の形態１による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、説明の便宜上、通信装置の変復調方式がＤＱＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）であるとして説明する。
即ち、通信装置では、現シンボルと前シンボルの位相差が−π／４〜４／πの場合、論理データ（２進数表記）の“００”に対応し、位相差がπ／４〜３π／４の場合、論理データの“０１”に対応しているものとする。
また、位相差が−３π／４〜−π／４の場合、論理データの“１０”に対応し、位相差が３π／４〜π又は−π〜−３π／４の場合、論理データの“１１”に対応しているものとする。
なお、通信フレームの先頭部分にあるプリアンブル２１は、復調結果が“００”になるように、変調がかけられているものとする（位相が変化しない連続波形が送信されるものとする）。

送受信切替器８の接続先は、通常、受信側である信号レベル測定器２及び復調回路５に切り替えられており、送信処理を行うときだけ、送受信制御部１０の指示の下、送信側である変調回路９に切り替えられる。
したがって、データの送信要求がない場合（ステップＳＴ１）、送受信切替器８により信号レベル測定器２及び復調回路５が伝送路１と接続される。
このとき、送受信制御部１０が伝送路１における通信フレームの衝突を検知していなければ（衝突検出フラグ１２＝“０”）、下記に示すように、ノイズレベルの更新処理が実施される（ステップＳＴ３，ＳＴ４）。

即ち、信号レベル測定器２は、シンボル（シンボルは変復調において伝送されるデータが切り替わる時間単位）毎に、伝送路１上の信号を入力して、キャリア周波数の信号レベルを測定する。
ノイズレベル算出部３は、送受信制御部１０の指示の下、通信フレームの送受信処理が実施されていない期間中（キャリア検出部７によりキャリアが検出されて、送受信制御部１０により通信フレームの送受信処理（復調回路５による通信フレームの復調処理を含む）が実施されていない期間中）に、信号レベル測定器２により測定された信号レベルの平均化処理を実施し、その信号レベルの平均値をノイズレベルとして算出する。
この平均化処理は、ノイズの突発的な時間変化を緩和することにより、後段のキャリア検出部７がノイズを誤ってキャリアと検出する誤判定を防止するため、例えば、直近の５００シンボルの信号レベルを対象に実施する。

ＳＮ比判定部４は、信号レベル測定器２がキャリア周波数の信号レベルを測定すると、ノイズレベル算出部３により算出されたノイズレベルに対する当該信号レベルの比であるＳＮ比を算出する。
ＳＮ比判定部４は、そのＳＮ比が所定の閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
伝送路１から通信フレームのプリアンブルが入力された場合、信号レベル測定器２により測定される信号レベルが、それまでのノイズの信号レベルと比べて著しく上昇するため、ＳＮ比判定部４により算出されるＳＮ比が閾値以上になる。

復調回路５は、送受信切替器８によって伝送路１と接続されると、伝送路１上の信号を入力して、その信号の復調処理を実施するが、伝送路１から通信フレームのプリアンブルが入力されると、そのプリアンブルの復調処理を実施し、その復調結果（論理データ）として“００”をプリアンブル判定部６に出力する。
プリアンブル判定部６は、復調回路５から論理データを受けると、その論理データがプリアンブルデータと一致しているか否かを判定する。
プリアンブル判定部６には、予め“プリアンブルデータ＝００”である旨の登録がなされているので、この場合のように、復調回路５から“００”の論理データを受けると、その論理データがプリアンブルデータと一致している旨を示す判定結果を出力する。

キャリア検出部７は、上記のようにして、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定部６により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、キャリアが存在していると判定し（ステップＳＴ６）、その旨を送受信制御部１０に通知する。
なお、キャリア検出部７におけるキャリア有無の判定は、ＳＮ比判定部４及びプリアンブル判定部６の判定結果の連続性を見るようにして、規定回数以上連続して条件を満たすとき、キャリア有と判定するようにしてもよい。
この規定回数を増やすことにより、より確実にノイズをキャリアとみなす誤判定を防止することができるが、判定結果を得るまでに多くの時間を要することになり、規定回数と判定時間はトレードオフの関係にある。

送受信制御部１０は、キャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けると、復調回路５を使用して、通信フレームの受信処理を開始する（ステップＳＴ７）。
即ち、送受信制御部１０は、復調回路５から出力される論理データから同期コード２２を検出することによってフィールド同期を実施し、その後、ヘッダ２３の受信処理を実施する。
ヘッダ２３の長さは固定長であり、また、ヘッダ２３には、その後に続くペイロード２４の長さ情報も含まれているので、送受信制御部１０は、ペイロード２４の長さ情報に基づいてペイロード２４の受信処理を実施する。
送受信制御部１０は、ペイロード２４の受信が全て完了すると、通信フレームの受信処理を終了する。
なお、送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、通信フレームの受信処理を終了すると、同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットする（ステップＳＴ８）。

送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、データの送信要求が発生すると（ステップＳＴ１）、同期カウンタ１１ａのカウント値に基づいて送信開始時間を算出する。
送信開始時間は、前回の送信された通信フレーム又は前回受信された通信フレームの終りの時点を起点にする通信フレームの送信禁止期間を隔てて設けられている送信可能期間の範囲内でランダムに決定される。
例えば、前回の通信フレームの終りの時点がＴｅ、通信フレームの送信禁止期間の長さがｔ１、送信可能期間の長さがｔ２であれば、下記の時間の範囲内で送信開始時間Ｔｓが決定される。
Ｔｅ＋ｔ１＜ Ｔｓ ＜Ｔｅ＋ｔ１＋ｔ２

送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、上記のようにして、送信開始時間Ｔｓを算出すると、同期カウンタ１１ａのカウント値を参照し、そのカウント値が送信開始時間Ｔｓになると（ステップＳＴ２）、データの送信指示を変調回路９に発行する。
ただし、同期カウンタ１１ａのカウント値が送信開始時間Ｔｓに到達していなければ、そのカウント値が送信開始時間Ｔｓになるまで、送信指示の発行を待機する（ステップＳＴ１→ステップＳＴ２→ステップＳＴ３→ステップＳＴ４→ステップＳＴ５→ステップＳＴ９→ステップＳＴ１の流れ）。
なお、送信開始時間Ｔｓになる前に、キャリア検出部７からキャリアの検出通知を受けると、送信指示の発行を一旦停止し、通信フレームの受信処理に移行する（ステップＳＴ２→ステップＳＴ３→ステップＳＴ４→ステップＳＴ５→ステップＳＴ６→ステップＳＴ７→ステップＳＴ８の流れ）。
この場合、通信フレームの受信処理が完了した時点で改めて送信開始時間Ｔｓを決定し、その送信開始時間Ｔｓになるまで待機する。

送受信制御部１０は、送信タイミング制御部１１がデータの送信指示を変調回路９に発行すると、送受信切替器８の接続先を送信側である変調回路９に切り替えて、送信対象の論理データを変調回路９に出力する。
変調回路９は、送受信制御部１０から論理データを受けると、その論理データを変調し、送受信切替器８を介して、その変調信号を伝送路１に出力する（ステップＳＴ１０）。
送信タイミング制御部１１の同期カウンタ１１ａは、シンボル毎にカウント値をインクリメントし、送信処理が完了すると、そのカウント値をリセットする（ステップＳＴ１１）。
送受信制御部１０は、全てのデータの送信が完了すると、送受信切替器８の接続先を受信側である信号レベル測定器２及び復調回路５に切り替えるようにする。

また、送受信制御部１０は、データの送信処理が完了すると、ＳＮ比判定部４の判定結果を監視し、ＳＮ比が所定の閾値を上回っている旨を示している判定結果であれば（ステップＳＴ１２）、先に伝送路１に送信した通信フレームが伝送路１上で衝突していると判断し、衝突検出フラグ１２を“１”に設定する（ステップＳＴ１３）。
送受信制御部１０は、衝突検出フラグ１２が“１”である間は、ノイズレベル算出部３におけるノイズレベルの更新を停止し（ステップＳＴ３→ステップＳＴ５の流れ）、ＳＮ比が所定の閾値を下回っている旨を示している判定結果が得られた時点で、衝突検出フラグ１２を“０”に戻して、ノイズレベル算出部３におけるノイズレベルの更新停止を解除する（ステップＳＴ５→ステップＳＴ９の流れ）。

ここで、図４はこの発明の実施の形態１による通信装置である端末Ａと端末Ｂが相互に通信を行う場合の処理の様子を示す説明図である。
図において、期間１０１、期間１０３、期間１０６では、端末Ａ及び端末Ｂが共に送受信処理中でないため、ノイズレベルの更新を実施している。
期間１０２では、端末Ａが通信フレームを送信して、端末Ｂがその通信フレームを受信している。
期間１０４では、たまたま端末Ａ及び端末Ｂの送信開始時間Ｔｓが重なってしまって、送信した通信フレームが衝突している。
ただし、図４の例では、端末Ａの通信フレームが端末Ｂの通信フレームより短く、端末Ａの送信処理が先に終了している。
期間１０５では、端末Ｂにおいて、未だ通信フレームの送信処理が終了していないため、端末Ａにおいて、送信処理後に確認したＳＮ比が所定の閾値以上になっている。
このため、端末Ａでは、期間１０５において、ノイズレベルの更新を停止し、期間１０６になってＳＮ比が所定の閾値未満になると、ノイズレベルの更新を再開する。
一方、端末Ｂは、送信処理後の期間１０６において、ＳＮ比が所定の閾値未満となっているため、送信処理の完了後、直ちにノイズレベルの更新処理を再開する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定部６により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、通信フレームの受信処理を開始するように構成したので、キャリアが確実にある場合に限り、通信フレームの受信処理が開始されるようになり、その結果、スループットの低下を防止することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、ノイズレベル算出部３が通信フレームの送受信処理が実施されていない期間中に、信号レベル測定器２により測定された信号レベルの平均値をノイズレベルとして算出するように構成したので、即ち、送信処理の完了後にＳＮ比を監視し、そのＳＮ比が閾値を越えていた場合には、送信した通信フレームが衝突したものと判断して、ＳＮ比が閾値未満になるまで、ノイズレベルの更新を停止するように構成したので、衝突が発生したときに、通信フレームの信号レベルが平均化処理に混入してしまうことにより、ノイズレベルが誤って一時的に上昇してしまう不具合を防止することができる効果を奏する。
なお、ノイズレベルが誤って上昇してしまうと、元の正しいレベルに戻るまで、キャリアを検出することができなくなるなどの不具合が生じ、通信の信頼性の低下や、スループットの低下を招く可能性がある。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。
上記実施の形態１では、同期カウンタ１１ａのカウント値が送信開始時間Ｔｓになると、送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１が直ちにデータの送信指示を変調回路９に発行するものについて示したが、カウント値が送信開始時間Ｔｓになっても、直ちにデータの送信指示を発行せずに、衝突検出フラグ１２を確認し、衝突検出フラグ１２＝１であれば、ＳＮ比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信フレームの送信処理の開始を禁止するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、データの送信要求が発生すると（ステップＳＴ１）、上記実施の形態１と同様にして送信開始時間を算出する。
送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、送信開始時間Ｔｓを算出すると、同期カウンタ１１ａのカウント値を参照し、そのカウント値が送信開始時間Ｔｓになると（ステップＳＴ２）、衝突検出フラグ１２を確認する（ステップＳＴ１４）。
送信タイミング制御部１１は、衝突検出フラグ１２＝０であれば、伝送路１で通信フレームが衝突しておらず、通信フレームを送信しても支障がないので、上記実施の形態１と同様に、データの送信指示を変調回路９に発行する。
以下、上記実施の形態１と同様にして、データの送信処理が実施される（ステップＳＴ１０）。

送信タイミング制御部１１は、衝突検出フラグ１２＝１である場合、現在、伝送路１で通信フレームが衝突していると判断し、ＳＮ比判定部４の判定結果を監視する（ステップＳＴ５）。
送信タイミング制御部１１は、ＳＮ比が所定の閾値を下回っている旨の判定結果が得られるまで、データの送信指示を発行せず（ステップＳＴ５→ステップＳＴ６の流れ）、ＳＮ比が所定の閾値を下回っている旨の判定結果が得られると、衝突検出フラグ１２を“０”に戻して、データの送信指示を変調回路９に発行し、以降、データの送信処理が実施される（ステップＳＴ５→ステップＳＴ９→ステップＳＴ１→ステップＳＴ２→ステップＳＴ１４→ステップＳＴ１０の流れ）。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、カウント値が送信開始時間Ｔｓになっても、直ちにデータの送信指示を発行せずに、衝突検出フラグ１２を確認し、衝突検出フラグ１２＝１であれば、ＳＮ比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信フレームの送信処理の開始を禁止するように構成したので、衝突相手の通信装置が未だ送信処理を実施しているとき、新たな送信処理を開始してしまうことにより、更なる衝突を引き起こして通信の信頼性やスループットが低下する事態を回避することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。
上記実施の形態１，２では、送受信制御部１０がキャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けると、直ちに通信フレームの受信処理を開始するものについて示したが、キャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けても、直ちに通信フレームの受信処理を開始せずに、衝突検出フラグ１２を確認し、衝突検出フラグ１２＝１であれば、ＳＮ比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信フレームの受信処理を開始しないようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

キャリア検出部７は、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定部６により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、上記実施の形態１，２と同様に、キャリアが存在していると判定し（ステップＳＴ６）、その旨を送受信制御部１０に通知する。
送受信制御部１０は、キャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けると、衝突検出フラグ１２を確認する（ステップＳＴ１５）。
送受信制御部１０は、衝突検出フラグ１２＝０であれば、伝送路１で通信フレームが衝突しておらず、支障なく通信フレームを受信することができるので、上記実施の形態１，２と同様に、復調回路５を使用して、通信フレームの受信処理を開始する（ステップＳＴ７）。

送受信制御部１０は、衝突検出フラグ１２＝１である場合、現在、伝送路１で通信フレームが衝突しているので、ＳＮ比が所定の閾値を下回って（ステップＳＴ５）、衝突検出フラグ１２が“０”に戻るまで（ステップＳＴ９）、通信フレームの受信処理を開始しないようにする（ステップＳＴ１５→ステップＳＴ１の流れ）。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、キャリア検出部７からキャリアが存在する旨の通知を受けても、直ちに通信フレームの受信処理を開始せずに、衝突検出フラグ１２を確認し、衝突検出フラグ１２＝１であれば、ＳＮ比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信フレームの受信処理を開始しないように構成したので、衝突フレーム中に偶然プリアンブルの復調パターンが出現して、キャリアセンスの判定条件を満たす場合でも、誤って受信処理に移行してしまう状況を回避することができる効果を奏する。
なお、一度、受信処理を開始してしまうと、受信処理が終了するまでには一定の時間を要し、その間に相手端末のフレーム送信が完了してしまうと、次回、正しいタイミングで送信できないなどの問題を生じる可能性がある。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。
上記実施の形態１〜３では、送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１が通信フレームの送信処理又は受信処理が完了すると、同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットするものについて示したが、ＳＮ比が所定の閾値を下回っているとき、衝突検出フラグ１２＝１であれば、送信タイミング制御部１１が同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットするようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

ＳＮ比判定部４は、上記実施の形態１〜３と同様に、ノイズレベル算出部３により算出されたノイズレベルに対する信号レベル測定器２により測定された信号レベルの比であるＳＮ比を算出し、そのＳＮ比が所定の閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定された場合、上記実施の形態１〜３と同様に、キャリア検出部７がキャリアの有無を判定する処理を実施するが（ステップＳＴ６）、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を下回っていると判定された場合、送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１が衝突検出フラグ１２を確認する（ステップＳＴ１６）。

送受信制御部１０の送信タイミング制御部１１は、衝突検出フラグ１２＝１であれば、前回の通信フレームの送信処理後に、通信フレームの衝突が検出されているが、既に、ＳＮ比が所定の閾値を下回って、通信フレームの衝突が解消されているので、同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットして（ステップＳＴ１７）、衝突検出フラグ１２を“０”に戻すようにする（ステップＳＴ９）。

以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、伝送路における通信フレームの衝突を検知した場合、ＳＮ比が所定の閾値を下回った時点で、同期カウンタ１１ａのカウント値をリセットするように構成したので、同じ伝送路１に接続されている他の通信装置の同期カウンタ１１ａとカウント値が異なってしまう（フレーム同期が崩れてしまう）事態を回避することができる効果を奏する。
なお、フレーム同期が正しく行われていないと、不正なタイミングで送信を開始してしまったり、送信機会に不均衡が生じてしまったりするなどの不具合が発生する可能性がある。

実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５による通信装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態５の送受信制御部１０は、上記実施の形態１〜４の送受信制御部１０と同様の機能を備えているほかに、次のような機能を備えている。
即ち、送受信制御部１０は伝送路１における通信フレームの衝突を検知すると衝突タイムアウトカウンタ１３を始動し、その衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトする前に、ＳＮ比判定部４により算出されるＳＮ比が所定の閾値を下回らなければ、その衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトした時点で、衝突検出フラグを“０”に戻す機能を備えている。
図９はこの発明の実施の形態５による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

送受信制御部１０は、データの送信処理が完了すると、上記実施の形態１〜４と同様に、ＳＮ比判定部４の判定結果を監視し、ＳＮ比が所定の閾値を上回っている旨を示している判定結果であれば（ステップＳＴ１２）、先に伝送路１に送信した通信フレームが伝送路１上で衝突していると判断し、衝突検出フラグ１２を“１”に設定する（ステップＳＴ１３）。
また、送受信制御部１０は、衝突タイムアウトカウンタ１３を始動する（ステップＳＴ１８）。
なお、衝突タイムアウトカウンタ１３のタイムアウト時間は、例えば、最大フレーム長に基づいて設定される。

その後、送受信制御部１０は、ＳＮ比判定部４の判定結果を監視し、ＳＮ比が所定の閾値を下回っている旨を示している判定結果が得られないまま（ステップＳＴ５）、衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトすると（ステップＳＴ１９）、衝突検出フラグを“０”に戻して（ステップＳＴ９）、衝突タイムアウトカウンタ１３を停止する（ステップＳＴ２０）。

以上で明らかなように、この実施の形態５によれば、伝送路１における通信フレームの衝突を検知すると衝突タイムアウトカウンタ１３を始動し、その衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトする前に、ＳＮ比判定部４により算出されるＳＮ比が所定の閾値を下回らなければ、その衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトした時点で、衝突検出フラグを“０”に戻すように構成したので、送信処理中、偶然に、伝送路１におけるキャリア周波数のノイズレベルが上がるような状況が発生しても、一定時間経過後、通常の状態に復帰するようになる。そのため、衝突の誤検出時の無駄を極力抑えながら、衝突発生時の通信の信頼性の低下やスループットの低下を抑えることができる効果を奏する。

実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６による通信装置を示す構成図であり、図において、図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
キャリア判定部１４は伝送路１上の通信パケットにおける現シンボルと前シンボルの位相差が規定範囲より狭い範囲２０１〜２０４内にあるか否かを判定し（図１１を参照）、その位相差が２０１〜２０４のいずれの範囲にも入っていなければ、キャリアが存在しない旨を送受信制御部１０に通知する。なお、キャリア判定部１４は衝突検知手段を構成している。
この実施の形態６の送受信制御部１０は、上記実施の形態１〜５の送受信制御部１０と同様の機能を備えているほかに、次のような機能を備えている。
即ち、送受信制御部１０はＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定された場合でも、キャリア判定部１４からキャリアが存在しない旨の通知を受けると、伝送路１における通信フレームの衝突を検知しないようにする機能を備えている。

図１１は現シンボルと前シンボルの位相差からキャリアの有無を判定する際の規定範囲を示す説明図である。
図１１の例では、キャリアか否かを判定する範囲を、復調時に論理データを割り付ける範囲の半分に狭めた場合を示している。
差動位相変復調方式であるＤＱＰＳＫの変復調では、送信側はπ／２単位の位相差を付けて送信を行うため、通信フレームが入力された場合には、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入る可能性が高い。
したがって、キャリア判定部１４では、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っていれば、キャリアが存在していると判定するが、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれの範囲にも入っていなければ、キャリアが存在していないと判定する。
なお、更に判定する範囲を狭めることにより、ノイズを誤ってキャリアであると判定する確率は減少するが、ノイズによってキャリアを検出し損なう確率が増加してしまうことになる。
図１２はこの発明の実施の形態６による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

送受信制御部１０は、データの送信処理が完了すると、上記実施の形態１〜４と同様に、ＳＮ比判定部４の判定結果を監視し、ＳＮ比が所定の閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。
キャリア判定部１４は、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っているか否かを判定し、その位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っていれば、キャリアが存在する旨を送受信制御部１０に通知する（ステップＳＴ２１）。
送受信制御部１０は、ＳＮ比が所定の閾値を上回っており、かつ、キャリア判定部１４からキャリアが存在する旨の通知を受けると、先に伝送路１に送信した通信フレームが伝送路１上で衝突していると判断し、衝突検出フラグ１２を“１”に設定して（ステップＳＴ１３）、衝突タイムアウトカウンタ１３を始動する（ステップＳＴ１８）。

その後、送受信制御部１０は、ＳＮ比判定部４及びキャリア判定部１４の判定結果を監視し、ＳＮ比判定部４の判定結果が、ＳＮ比が所定の閾値を上回っている旨を示している場合（ステップＳＴ５）、キャリア判定部１４の判定結果が、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれの範囲にも入っていない旨を示していれば（ステップＳＴ２２）、衝突検出フラグが“１”であるか否かを判定する（ステップＳＴ２３）。
送受信制御部１０は、衝突検出フラグが“１”であれば、上記実施の形態５と同様に、同期カウンタ１１ａをリセットして（ステップＳＴ１７）、衝突検出フラグを“０”に戻し（ステップＳＴ９）、衝突タイムアウトカウンタ１３を停止する（ステップＳＴ２０）。

送受信制御部１０は、キャリア判定部１４の判定結果が、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っている旨を示している場合（ステップＳＴ２２）、上記実施の形態５と同様に、衝突タイムアウトカウンタ１３がタイムアウトしているか否かを判定する（ステップＳＴ１９）。
以下、上記実施の形態５と同様であるため説明を省略する。

以上で明らかなように、この実施の形態６によれば、ＳＮ比判定部４によりＳＮ比が所定の閾値を上回っていると判定された場合でも、伝送路１上の通信パケットにおける現シンボルと前シンボルの位相差が規定範囲より狭い範囲２０１〜２０４内に入っていなければ、キャリアが存在していないと判定するように構成したので、上記実施の形態１〜５よりも更に確実に衝突の有無を検出することができるようになり、その結果、衝突発生時の通信の信頼性の低下やスループットの低下を抑えることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態６では、キャリア判定部１４が、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っていれば、キャリアが存在していると判定し、現シンボルと前シンボルの位相差が２０１〜２０４のいずれの範囲にも入っていなければ、キャリアが存在していないと判定するものについて示したが、変復調方式として絶対位相変復調方式が採用されている場合、現シンボルの位相が２０１〜２０４のいずれかの範囲に入っていれば、キャリアが存在していると判定し、現シンボルの位相が２０１〜２０４のいずれの範囲にも入っていなければ、キャリアが存在していないと判定するようにしてもよい。
また、採用されている変復調方式によっては、キャリア判定部１４が、例えば、通信信号における現シンボルと前シンボルの振幅差や、現シンボルの振幅が規定範囲より狭い範囲内にあるか否かを判定するようにしてもよい。

この発明の実施の形態１による通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による通信装置が通信に使用する通信信号（通信フレーム）のフレームフォーマットを示す説明図である。 この発明の実施の形態１による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１による通信装置である端末Ａと端末Ｂが相互に通信を行う場合の処理の様子を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５による通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態６による通信装置を示す構成図である。 現シンボルと前シンボルの位相差からキャリアの有無を判定する際の規定範囲を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による通信装置の処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 伝送路、２ 信号レベル測定器（信号レベル測定手段）、３ ノイズレベル算出部（ノイズレベル算出手段）、４ ＳＮ比判定部（信号対雑音比判定手段）、５ 復調回路（プリアンブル判定手段、受信処理手段）、６ プリアンブル判定部（プリアンブル判定手段）、７ キャリア検出部（受信処理手段）、８ 送受信切替器、９ 変調回路、１０ 送受信制御部（受信処理手段、衝突検知手段）、１１ 送信タイミング制御部（送信制御手段）、１１ａ 同期カウンタ、１２ 衝突検出フラグ、１３ 衝突タイムアウトカウンタ、１４ キャリア判定部（衝突検知手段）、２１ プリアンブル、２２ 同期コード、２３ ヘッダ、２４ ペイロード、１０１〜１０６ 期間、２０１〜２０４ 範囲。

Claims (8)

1. 伝送路上のキャリア周波数の信号レベルを測定する信号レベル測定手段と、通信信号の送受信処理が実施されていない期間中に上記信号レベル測定手段により測定された信号レベルの平均値をノイズレベルとして算出するノイズレベル算出手段と、上記ノイズレベル算出手段により算出されたノイズレベルに対する上記信号レベル測定手段により測定された信号レベルの比を算出し、そのノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っているか否かを判定する信号対雑音比判定手段と、伝送路上の通信信号から論理データを復調し、その論理データがプリアンブルデータと一致しているか否かを判定するプリアンブル判定手段と、上記信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、上記プリアンブル判定手段により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合、その通信信号の受信処理を開始する受信処理手段とを備えた通信装置。
2. 通信信号の送信処理の完了時に、信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定された場合、伝送路における通信信号の衝突を検知する衝突検知手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 衝突検知手段は、伝送路における通信信号の衝突を検知すると、信号対雑音比判定手段により算出されるノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を下回るまで、ノイズレベル算出手段におけるノイズレベルの算出処理を停止させることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 衝突検知手段は、伝送路における通信信号の衝突を検知すると、信号対雑音比判定手段により算出されるノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信信号の送信処理の開始を禁止することを特徴とする請求項２または請求項３記載の通信装置。
5. 受信処理手段は、信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定され、かつ、プリアンブル判定手段により論理データがプリアンブルデータと一致していると判定された場合でも、衝突検知手段により通信信号の衝突が検知された場合、その後、ノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を下回るまで、新たな通信信号の受信処理を開始しないことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の通信装置。
6. 通信信号の送信処理又は受信処理が完了すると、カウント値をリセットしてから、そのカウント値のカウントアップを開始し、そのカウント値に基づいて通信信号の送信タイミングを決定する送信制御手段を設け、衝突検知手段は、伝送路における通信信号の衝突を検知した場合、信号対雑音比判定手段により算出されるノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を下回った時点で、そのカウント値をリセットすることを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれか１項記載の通信装置。
7. 衝突検知手段は、伝送路における通信信号の衝突を検知した後、信号対雑音比判定手段により算出されるノイズレベルに対する信号レベルの比が一定時間経過しても所定の閾値を下回らない場合、一定時間経過した時点で、通信信号の衝突の検知を解除することを特徴とする請求項３から請求項６のうちのいずれか１項記載の通信装置。
8. 衝突検知手段は、信号対雑音比判定手段によりノイズレベルに対する信号レベルの比が所定の閾値を上回っていると判定された場合でも、伝送路上の通信信号が規定範囲より狭い範囲内にない場合、伝送路における通信信号の衝突を検知しないことを特徴とする請求項２から請求項７のうちのいずれか１項記載の通信装置。
   

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