JP2009005299A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】中継機及び単向子機間で通信がなされていても、子機から送信された通信信号を親機に送信することができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の判断期間ＴＩ１内に中継機２０から送信されるはずのＡＣＫ信号を受信することができない場合、中継機２０及び単向子機４０が通信中であると判断する。そして、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の待機時間ＴＩ２が経過するのを待ち、この待機時間ＴＩ２が経過すると、通信信号ＳＤ１を中継機２０に再送する。
【選択図】図６

Description

本発明は、親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続された無線通信システムに関するものである。

特許文献１には、時分割多次元方式による無線通信システムにおいて、無線通信システム外の他の既存の無線地上局により定期的に送信されるビーコンの電波を受信して、このビーコンを基に同期信号を生成し、この同期信号に基づいて送信タイミングを調整し、調整した送信タイミングにおいて、無線信号を送信する技術が開示されている。
特開２００５−２８６４０６号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術を、通信信号を送信する機能のみを備え、通信信号を受信する機能を有さない単向子機と、この単向子機から送信された通信信号を親機に送信する中継機と、親機との間で中継機を介して通信を行う子機と、子機及び中継機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当てる親機とを備える無線通信システムに適用した場合、中継機及び単向子機間で通信がなされている期間において、子機がこの中継機に通信信号を送信しても、この中継機はこの通信信号を中継しないため、この通信信号が親機に送信されないという問題があった。

本発明の目的は、中継機及び単向子機間で通信がなされていても、子機から送信された通信信号を親機に送信することができる無線通信システムを提供することである。

本発明による無線通信システムは、親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、前記子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号を送信してから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断し、前記通信信号が送信されてから、前記中継機及び前記単向子機間の通信が終了すると想定される所定の待機時間が経過するのを待ってから、前記通信信号を前記送受信手段に再送させる判断手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、子機は、送信した通信信号に対する応答信号を所定の判断期間内に中継機から受信しなかった場合、例えば中継機は単向子機と通信していると判断し、所定の待機時間、例えば中継機及び単向子機間の通信が終了すると想定される時間が経過するのを待ってから、前記通信信号を再送する。したがって、中継機及び単向子機間で通信がなされている期間において、中継機により中継されなかった通信信号を親機に送信することができる。

また、前記単向子機は、１回の通信において同じ通信信号を連送通信信号として所定の連送回数連送し、前記連送通信信号は、前記連送回数と、何番目の連送通信信号であるかを示す連送番号とを含み、前記子機における判断手段は、前記応答信号を送信するべき中継機により中継される連送通信信号を傍受し、この連送通信信号に含まれる連送回数と連送番号とから、前記待機時間を設定することが好ましい。

この構成によれば、連送通信信号には、連送回数と、何番目の連送通信信号であるかを示す連送番号とが含まれ、子機は中継機により中継される連送通信信号を傍受し、この連送通信信号に含まれる連送回数と連送番号とから、待機時間を設定するため、待機時間を可能な限り短くし、無線ネットワークのスループットを向上させることができる。

また、前記子機における送受信手段は、前記中継機によって中継される通信信号を傍受し、前記判断手段は、前記送受信手段により傍受された通信信号を前記中継機からの応答信号であると判断することが好ましい。

この構成によれば、子機は、中継機によって中継される自己が送信した通信信号を傍受し、傍受した通信信号を中継機からの応答信号であると判断するため、中継機は子機に対して応答信号を送信する必要がなくなり、無線ネットワークのスループットを向上させることができる。

本発明による無線通信システムは、親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機及び前記中継機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、前記子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号を送信してから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断する判断手段と、前記送受信手段は、前記判断手段により、前記中継機と前記単向子機とが通信していると判断された場合、前記中継機と前記単向子機との通信に用いられる変調方式と共存可能な別の変調方式を用いて変調した通信信号を再送することを特徴とする。

この構成によれば、子機は、送信した通信信号に対する応答信号を所定の判断期間内に中継機から受信しなかった場合、中継機と単向子機とが通信していると判断し、中継機と単向子機との通信に用いられる変調方式と共存可能な別の変調方式を用いて変調した通信信号を再送する。したがって、中継機及び単向子機間で通信がなされている期間において、子機から送信される通信信号を、中継機により中継させ、親機に送信させることができる。

本発明による無線通信システムは、親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機及び前記中継機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、前記子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号を送信してから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断する判断手段と、前記親機に至るまでの複数の通信ルートと各通信ルートに対して予め定められた優先順位とを関連付けて記憶する通信ルート記憶手段と、前記判断手段により、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断された場合、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを通信ルートとして設定する通信ルート設定手段とを備え、前記送受信手段は、前記通信ルート設定手段により設定された通信ルートに従って、通信信号を再送することを特徴とする。

この構成によれば、子機は、送信した通信信号に対する応答信号を所定の判断期間内に中継機から受信しなかった場合、中継機と単向子機とが通信していると判断し、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを通信ルートとして設定する。したがって、中継機及び単向子機間で通信がなされている期間において、子機から送信される通信信号が別の中継機により中継され、この通信信号を親機に送信することができる。その結果、単向子機と中継機との間で行われる通信を妨害することなく、子機からの通信信号を遅滞なく親機に送信することができる。

また、前記通信ルート設定手段により設定された通信ルートの優先順位を上げる優先順位設定手段を更に備えることが好ましい。

この構成によれば、単向子機と通信する中継機が含まれないような通信ルートを設定することが可能となり、通信信号と連送通信信号との衝突を回避し、円滑な通信を実現することができる。

本発明によれば、中継機及び単向子機間で通信がなされている期間において、子機から送信された通信信号を親機に送信することができる無線通信システムを提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１による無線通信システムについて説明する。図１は、実施の形態１による無線通信システムの全体構成図を示している。この無線通信システムは、親機１０、３台の中継機２０−１〜２０−３、３台の子機３０−１〜３０−３、及び２台の単向子機４０−１〜４０−２を備え、これらの機器が無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する。なお、中継機２０−１〜２０−３を特に区別しない場合は中継機に対して２０の番号を付し、子機３０−１〜３０−３を特に区別しない場合は子機に対して３０の番号を付し、単向子機４０−１〜４０−２を特に区別しない場合は単向子機に対して４０の番号を付す。また、図１においては３台の中継機２０、３台の子機３０、及び２台の単向子機４０を示したが、これは一例であって、１台、２台、又は４台以上の中継機２０を設けても良いし、１台、２台、又は４台以上の子機３０を設けても良いし、１台、又は３台以上の単向子機４０を設けても良い。

本実施の形態では、単向子機４０は、例えば、被験者の皮膚に取り付けられ、血圧、脈拍等の被験者の生体情報を定期的に送信するセンサから構成される。子機３０も、例えば、被験者の皮膚に取り付けられ、血圧、脈拍等の被験者の生体情報を定期的に送信するセンサから構成される。ここで、子機３０は、通信信号を送受信可能である。一方、単向子機４０は通信信号の送信は可能であるが、受信することはできない。中継機２０は、例えば被験者の皮膚に取り付けられ、子機３０又は単向子機４０により送信された通信信号を中継する。親機１０は、子機３０又は単向子機４０から送信された通信信号を中継機２０を介して受信し、子機３０又は単向子機４０により取得された生体情報を収集する。

親機１０は、中継機２０から送信された通信信号を受信すると、その通信信号を送信した中継機２０にその通信信号に対する応答信号（以下、「ＡＣＫ信号」と呼ぶ）を送信する。中継機２０は、子機３０から送信された通信信号を受信すると、その通信信号を送信した子機３０にＡＣＫ信号を送信する。中継機２０は、別の中継機２０から通信信号を受信すると、その中継機２０にＡＣＫ信号を送信する。また、親機１０、中継機２０、子機３０は、この無線ネットワーク内において一意に与えられた端末ＩＤが予め割り当てられている。

図２は、図１に示す親機１０のブロック図を示している。親機１０は、無線送信部１１、制御部１２、無線受信部１３、通信ルート記憶部１４、スロット記憶部１５、及びアンテナ１６を備えている。無線送信部１１は、制御部１２により生成された通信信号を所定の変調方式を用いて変調し、アンテナ１６から放射する。ここで、変調方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）といった狭帯域の変調方式を採用することができる。

制御部１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコンから構成され、親機１０全体を制御するものであり、タイマ１２１、スロット管理部１２２、及び通信ルート設定部１２３の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを実行することで実現される。タイマ１２１は、親機１０が各子機３０のタイムスロットを管理するための時間を計時する。

スロット管理部１２２は、子機３０の各々の時分割多次元接続方式におけるタイムスロットを設定する。ここで、スロット管理部１２２は、無線ネットワークに参加しようとする子機３０から送信される参加要求信号（ＪＯＩＮ）が無線受信部１３により受信されると、この参加要求信号に含まれる端末ＩＤに、スロット番号を関連付けてスロット管理テーブルを生成することで、子機３０のタイムスロットを設定する。例えば、スロット管理部１２２は、親機１０が起動した後、最初に受信した参加要求信号を送信した子機３０の端末ＩＤに「１」のスロット番号を関連付け、次に受信した参加要求信号を送信した子機３０の端末ＩＤに「２」のスロット番号を関連付けるというようにして、スロット管理テーブルを生成する。

また、スロット管理部１２２は、例えば子機３０から送信される参加要求信号が無線受信部１３により受信されると、この参加要求信号を送信した子機３０に付与するスロット番号が含まれた参加応答信号を生成し、無線送信部１１に送信させる。なお、この参加応答信号を受信した子機３０は、この参加応答信号の受信タイミングに基づいて、自己に割り当てられたタイムスロットの計時を行い、親機１０との間で同期を採る。各子機３０に対して割り当てられるタイムスロットは所定の一定時間であり、例えば、スロット番号として「２」が付与された子機３０は、参加要求信号の受信時を基準としてタイムスロットが１周期経過した時を自己のタイムスロットの開始時刻とし、スロット番号として「３」が付与された子機３０は、参加要求信号の受信時を基準としてタイムスロットが２周期経過した時を自己のタイムスロットの開始時刻とする。

通信ルート設定部１２３は、無線ネットワークに新たに参加しようとする子機３０から送信された参加要求信号が無線受信部１３により受信されると、各中継機２０にこの参加要求信号を受信することができたか否かを問い合わせるための問い合わせ信号を生成し、無線送信部１１に送信させ、この問い合わせ信号に対する問い合わせ応答信号を各子機３０から受信することで、無線ネットワークに新たに参加しようとする子機３０の通信ルートを設定し、この通信ルートをこの子機３０及び中継機２０に通知するための通信ルート通知信号を無線送信部１１に送信させる。

ここで、問い合わせ応答信号には、無線ネットワークに新たに参加しようとする子機３０の参加要求信号を受信することができたか否かを示すデータと、受信することができた場合には、この参加要求信号の受信強度（ＲＳＳＩ：received signal strength indicator）と、この参加要求信号のホップ数等が含まれており、通信ルート設定部１２３は、受信強度とホップ数との少なくともいずれか一方を用いて、無線ネットワークに新たに参加しようとする子機３０及び親機１０間の通信ルートを設定する。例えば、通信ルート設定部１２３は、ホップ数が最小となる通信ルート、受信強度が最小となる通信ルート、又はホップ数と受信強度とに所定の比率を乗じ、加算したときの値が最小となる通信ルートを、無線ネットワークに新たに参加使用とする子機３０及び親機１０間の通信ルートとして設定してもよい。

そして、通信ルート設定部１２３は、無線ネットワークに新たに参加しようとする子機３０の親機１０までの通信ルートを設定すると、この通信ルートを示す通信ルート通知信号を各子機３０及び各中継機２０に送信する。

無線受信部１３は、アンテナ１６により受信された通信信号を無線送信部１１と同じ変調方式に従って復調し、制御部１２に渡す。通信ルート記憶部１４は、通信ルート設定部１２３により設定された通信ルートを記憶する。スロット記憶部１５は、スロット管理部１２２により生成されたスロット管理テーブルを記憶する。アンテナ１６は、無線送信部１１により変調された通信信号を無線信号として放射すると共に、無線信号として放射された通信信号を受信する。

図３は、図１に示す中継機２０のブロック図を示している。中継機２０は、無線送信部２１、制御部２２、無線受信部２３、アンテナ２４、及び通信ルート記憶部２５を備えている。無線送信部２１は、制御部２２により生成された通信信号を親機１０と同じ変調方式を用いて変調し、アンテナ２４から放射する。

制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコンから構成され、中継機２０全体を制御するものである。ここで、制御部２２は、無線受信部２３により子機３０又は親機１０から送信された通信信号が受信された場合、通信ルート記憶部２５に記憶された通信ルートに従って、送信先となる親機１０、中継機２０、又は子機３０を特定し、特定した親機１０、中継機２０、又は子機３０に通信信号を送信し、通信信号を中継する。

また、制御部２２は、親機１０、中継機２０、又は子機３０から送信された通信信号が無線受信部２３により受信されると、この通信信号に対するＡＣＫ信号を生成し、無線送信部２１に送信させる。また、制御部２２は、親機１０から送信される通信ルート通知信号から自己に関連する通信ルートを取得し、通信ルート記憶部２５に記憶させる。

無線受信部２３は、子機３０又は親機１０から送信された通信信号をアンテナ２４を介して受信し、この通信信号を親機１０と同じ変調方式により復調し、制御部２２に渡す。アンテナ２４は無線送信部２１により変調された通信信号を無線信号として放射すると共に、無線信号として放射された通信信号を受信する。通信ルート記憶部２５は、制御部２２により取得された通信ルートを記憶する。

図４は、図１に示す子機３０のブロック図を示している。子機３０は、無線送信部３１（送受信手段）、制御部３２、無線受信部３３（送受信手段）、スロット記憶部３４、アンテナ３５、センサ３６、及び通信ルート記憶部３７を備えている。無線送信部３１は、制御部３２の制御の下、中継機２０を介して親機１０に通信信号を送信すると共に、親機１０から中継機２０を介して送信される通信信号を受信する。

制御部３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコンから構成され、子機３０全体を制御するものであり、タイマ３２１、スロット管理部３２２、判断部３２３（判断手段）、信号生成部３２４、及び通信ルート取得部３２５の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された所定の制御プログラムを実行することで実現される。タイマ３２１は、親機１０により割り当てられたタイムスロットを特定するための時間を計時する。

スロット管理部３２２は、親機１０から送信された参加要求信号を受信した時を基準として、親機１０により自己に割り当てられたスロット番号とタイマ３２１による計時時間とに従って、自己に割り当てられたタイムスロットの開始時刻、及び終了時刻を特定する。また、スロット管理部３２２は、タイマ３２１による計時時刻が自己に割り当てられたタイムスロットの時間内にある場合、通信信号を無線送信部３１に送信させ、親機１０との同期を図る。

判断部３２３は、無線送信部３１により送信された通信信号を中継した中継機２０から送信される応答信号が、この通信信号が送信されてから所定の判断期間内に無線受信部３３により受信されなかった場合、この中継機２０は単向子機４０と通信していると判断する。一方、判断部３２３は、無線送信部３１により送信された通信信号を中継した中継機２０から送信されるＡＣＫ信号が、この通信信号が送信されてから所定の判断期間内に無線受信部３３により受信された場合、この中継機２０は単向子機４０と通信していないと判断する。

そして、判断部３２３は、中継機２０と単向子機４０とが通信していると判断した場合、通信信号を送信してから、中継機２０及び単向子機４０間の通信が終了すると想定される所定の待機時間が経過するのを待ち、この待機時間が経過したとき、無線送信部３１に通信信号を再送させる。ここで、所定の待機時間としては、中継機２０及び単向子機４０間において１回の通信に要する時間を採用することができる。具体的には、単向子機４０は、１回の通信において、中継機２０に対し、同じ通信信号を複数回数連送するため、所定の待機時間としては、この連送に要する時間を採用することができる。

信号生成部３２４は、センサ３６により計測された生体情報から通信信号を生成する。通信ルート取得部３２５は、親機１０から送信される通信ルート通知信号に含まれる通信ルートのうち、自己に関連する通信ルートを取得し、通信ルート記憶部３７に記憶させる。

スロット記憶部３４は、親機１０により割り当てられたスロット番号を記憶する。このスロット番号は、親機１０から送信される参加応答信号に含まれている。アンテナ３５は無線による通信信号を送受信する。センサ３６は、例えば脈拍計や血圧計から構成され、被験者の脈拍や血圧等の生体情報を計測し、制御部３２に渡す。アンテナ３５は、無線送信部３１により変調された通信信号を無線信号として放射すると共に、無線信号として放射された通信信号を受信する。通信ルート記憶部３７は、通信ルート取得部３２５により取得された通信ルートを記憶する。

図５は、図１に示す単向子機４０のブロック図を示している。単向子機４０は、無線送信部４１、制御部４２、センサ４３、及びアンテナ４４を備えている。無線送信部４１は、制御部４２により生成された通信信号を親機１０と同じ変調方式を用いて変調し、アンテナ４４から放射する。制御部４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイコンから構成され、単向子機４０全体を制御する。ここで、制御部４２は、センサ４３により計測された生体情報を含む連送通信信号を生成し、無線送信部４１に送信させる。センサ４３は、例えば脈拍計や血圧計から構成され、被験者の脈拍や血圧といった生体情報を計測し、制御部４２に渡す。アンテナ４４は、無線送信部４１により変調された連送通信信号を送信する。

図６は、実施の形態１による無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。まず、ステップＳ１において、子機３０は、通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信する。ここで、子機３０は、通信ルート記憶部３７に記憶された通信ルートから自己が送信するべき中継機２０を特定し、通信信号ＳＤ１を送信する。ステップＳ２において、この通信信号ＳＤ１を受信した中継機２０は、この通信信号ＳＤ１を送信した子機３０にＡＣＫ信号を送信する。

ステップＳ３において、子機３０は、通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信し、ステップＳ４において、単向子機４０は、連送通信信号ＳＤ２を送信する。このとき、中継機２０は、通信信号ＳＤ１と連送通信信号ＳＤ２とが衝突し、両信号を受信することができないため、ＡＣＫ信号を子機３０に送信することができない。

従って、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の判断期間ＴＩ１内に中継機２０から送信されるはずのＡＣＫ信号を受信することができないため、中継機２０及び単向子機４０が通信中であると判断する。

ステップＳ５において、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の待機時間ＴＩ２が経過するのを待ち、この待機時間ＴＩ２が経過すると、通信信号ＳＤ１を中継機２０に再送する。待機時間ＴＩ２が経過するまでの間、単向子機４０は連送通信信号ＳＤ２を中継機２０に２回送信する。この場合、中継機２０及び単向子機４０の通信が終了しているため、通信信号ＳＤ１と連送通信信号ＳＤ２とは衝突せず、中継機２０は、ＡＣＫ信号を子機３０に送信することができる。従って、子機３０は、所定の判断期間ＴＩ１内に中継機２０から送信されるはずのＡＣＫ信号を受信することができるため、単向子機４０及び中継機２０は通信中ではないと判断する。また、子機３０は待機時間ＴＩ２が経過するのを待ってから通信信号ＳＤ１を再送しているため、単向子機４０から２回目以降に連送される連送通信信号ＳＤ２が通信信号ＳＤ１と衝突することを回避することができる。

このように実施の形態１による無線通信システムによれば、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してからその通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を判断期間ＴＩ１内に中継機２０から受信しなかった場合、この中継機２０は単向子機４０と通信していると判断し、待機時間ＴＩ２が経過するのを待ってから、通信信号ＳＤ１を再送する。したがって、中継機２０及び単向子機間４０で通信がなされている期間において、中継機２０により中継されなかった通信信号ＳＤ１を親機１０に送信することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２による無線通信システムについて説明する。実施の形態２による無線通信システムは、待機時間ＴＩ２が変更可能であることを特徴とする。本実施の形態４の無線通信システムは、全体構成、並びに親機１０、中継機２０、子機３０、及び単向子機４０の構成が実施の形態１のものと同一であるため、図１〜図５を用いる。また、実施の形態１と同一のものは説明を省き相違点のみ説明する。図７（ａ）は、実施の形態２における無線通信システムのシーケンス図を示し、図７（ｂ）は、実施の形態２における無線通信システムにおける連送通信信号ＳＤ２のデータ構造を示した図である。

連送通信信号ＳＤ２は、プリアンブル部Ｆ１、ヘッダ部Ｆ２、Ｎ／Ｍ部Ｆ３、及びデータ部Ｆ４を備えている。プリアンブル部Ｆ１は、連送通信信号ＳＤ２の開始タイミングを与えるためのデータを格納し、例えば「１」と「０」とが所定ビット長、交互に繰り返えされたビットパターンを格納する。ヘッダ部Ｆ２は、例えば、連送通信信号ＳＤ２の送信先の端末ＩＤと送信元の端末ＩＤとを格納する。Ｎ／Ｍ部Ｆ３は、単向子機４０が１回の通信において連送する連送通信信号ＳＤ２の数を示す連送回数Ｍと、連送通信信号ＳＤ２が何番目の連送通信信号であるかを示す連送番号Ｎとを格納する。例えば、単向子機４０が１回の通信において、連送通信信号ＳＤ２を４回送信する場合、２番目に送信される連送通信信号ＳＤ２のＮ／Ｍ部Ｆ３には、「２／４」が格納される。データ部Ｆ４には、例えば送信対象となる生体情報が格納される。

図４に示す判断部３２３は、無線送信部３１により送信された通信信号ＳＤ１に対して中継機２０から送信されるＡＣＫ信号を、通信信号ＳＤ１が送信されてから判断期間ＴＩ１内に受信せず、この中継機２０が単向子機４０と通信していると判断した場合、この中継機２０により中継される連送通信信号ＳＤ２を傍受し、この連送通信信号ＳＤ２のＮ／Ｍ部Ｆ３に含まれる連送回数Ｍと連送番号Ｎとから、この中継機２０と単向子機４０との通信が終了すると想定される時間を算出し、この時間を待機時間ＴＩ２´として設定する。具体的には、判断部３２３は、連送通信信号ＳＤ２が単向子機４０から中継機２０に到達すると想定される所定時間を予め記憶しており、連送回数Ｍと連送番号Ｎとから連送通信信号ＳＤ２の残りの送信回数を求め、この送信回数に前記所定時間を乗じた時間を待機時間ＴＩ２´として設定する。

次に、図７（ａ）のシーケンス図に従って、本無線通信システムの動作について説明する。ステップＳ２１〜Ｓ２３までの動作は、図６に示すステップＳ１〜Ｓ３と同一であるため、説明を省略する。ステップＳ２４において、単向子機４０は、連送通信信号ＳＤ２を送信する。このとき、中継機２０は、通信信号ＳＤ１と最初に送信された連送通信信号ＳＤ２とが衝突し、両信号を受信することができないため、通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を子機３０に送信することができない。

従って、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の判断期間ＴＩ１内に中継機２０から送信されるはずのＡＣＫ信号を受信することができないため、中継機２０及び単向子機４０が通信中であると判断する。

ステップＳ２５において、単向子機４０が２回目の連送通信信号ＳＤ２を送信すると、子機３０はこの連送通信信号ＳＤ２を傍受し、この連送通信信号ＳＤ２のＮ／Ｍ部Ｆ３に含まれる連送回数Ｍと連送番号Ｎとから、中継機２０と単向子機４０との通信が終了すると想定される時間を算出し、この時間を待機時間ＴＩ２´として設定する。ここで、連送回数Ｍは「３」であり、ステップＳ２５で送信される連送通信信号ＳＤ２のＮ／Ｍ部Ｆ３には、「２／３」が格納されているため、子機３０は、連送通信信号ＳＤ２が単向子機４０から中継機２０に到達すると想定される所定時間に１を乗じた時間を待機時間ＴＩ２´として設定する。

ステップＳ２６において、子機３０は、ステップＳ２３で通信信号ＳＤ１を送信してから設定した待機時間ＴＩ２´が経過するのを待ち、この待機時間ＴＩ２´が経過すると、通信信号ＳＤ１を中継機２０に再送する。

このように、実施の形態２による無線通信システムによれば、連送通信信号ＳＤ２には、連送回数Ｍと、何番目の連送通信信号であるかを示す連送番号Ｎとが含まれ、子機３０は中継機２０により中継される連送通信信号ＳＤ２を傍受し、この連送通信信号ＳＤ２のＮ／Ｍ部Ｆ３に格納された連送回数Ｍと連送番号Ｎとから、待機時間ＴＩ２´を設定するため、待機時間ＴＩ２´を可能な限り短くし、無線ネットワークのスループットを向上させることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３による無線通信システムについて説明する。実施の形態３による無線通信システムは、中継機２０が子機３０から送信された通信信号ＳＤ１を中継した場合、その通信信号ＳＤ１を送信した子機３０に対し、ＡＣＫ信号を送信しないことを特徴とする。本実施の形態４の無線通信システムは、全体構成、並びに親機１０、中継機２０、子機３０、及び単向子機４０の構成が実施の形態１のものと同一であるため、図１〜図５を用いる。また、実施の形態１〜２と同一のものは説明を省き相違点のみ説明する。

本実施の形態において、子機３０の無線受信部３３は、無線送信部３１により通信信号ＳＤ１が送信されると、この通信信号ＳＤ１を受信した中継機２０により中継された通信信号ＳＤ１を傍受する。判断部３２３は、無線受信部３３により傍受された通信信号ＳＤ１を中継機２０からのＡＣＫ信号として判断する。

図８は、実施の形態３における無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。ステップＳ３１において、子機３０が中継機２０に通信信号ＳＤ１を送信する。次に、中継機２０は、ステップＳ３２において、この通信信号ＳＤ１を受信し、ステップＳ３３において、この通信信号ＳＤ１を親機１０又は他の中継機２０に中継する。ここで、中継機２０は、予め定められた通信ルートからこの通信信号ＳＤ１を送信すべき親機１０又は中継機２０を特定し、特定した親機１０又は中継機２０にこの通信信号ＳＤ１を送信する。

ステップＳ３４において、子機３０は、ステップＳ３３において送信された通信信号ＳＤ１を傍受し、傍受した通信信号ＳＤ１を中継機２０からのＡＣＫ信号であると判断する。

このように、実施の形態３による無線通信システムによれば、子機３０は、中継機２０によって中継される自己が送信した通信信号ＳＤ１を傍受し、傍受した通信信号ＳＤ１を中継機２０からのＡＣＫ信号であると判断するため、中継機２０は子機３０に対してＡＣＫ信号を送信する必要がなくなり、無線ネットワークのスループットを向上させることができる。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４による無線通信システムについて説明する。実施の形態４による無線通信システムは、中継機２０と単向子機４０とが通信中である場合、子機３０は、中継機２０と単向子機４０との通信に用いられる変調方式と共存可能な別の変調方式を用いて生成した通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信することを特徴とする。実施の形態４の無線通信システムは、全体構成、並びに親機１０、中継機２０、子機３０、及び単向子機４０の構成が実施の形態１のものと同一であるため、図１〜図５を用いる。また、実施の形態１〜３と同一のものは説明を省き相違点のみ説明する。

図４に示す無線送信部３１は、単向子機４０と中継機２０とが通信に用いる第１の変調方式、又は単向子機４０と中継機２０とが通信に用いる変調方式と共存可能な別の第２の変調方式により通信信号を変調する。ここで、第１の変調方式としては、ＱＰＳＫといった狭帯域の変調方式を採用することができ、第２の変調方式としては、スペクトラム拡散変調といった広帯域の変調方式を採用することができる。

そして、無線送信部３１は、判断部３２３により、中継機２０と単向子機４０とが通信していないと判断された場合、第１の変調方式により通信信号ＳＤ１を変調すると共に、判断部３２３により中継機２０と単向子機４０とが通信していると判断された場合、待機時間ＴＩ２において、第２の変調方式により通信信号ＳＤ１を変調する。

図３に示す中継機２０の無線受信部２３は、受信した通信信号ＳＤ１が第１の変調方式又は第２の変調方式を用いて変調された通信信号ＳＤ１であるか否かを判定し、この通信信号ＳＤ１が第１の変調方式を用いて変調された通信信号ＳＤ１である場合は、この通信信号ＳＤ１を第１の変調方式を用いて復調して制御部２２に渡し、この通信信号ＳＤ１が第２の変調方式を用いて変調された通信信号ＳＤ１である場合は、この通信信号ＳＤ１を第２の変調方式を用いて復調して制御部２２に渡す。ここで、無線受信部２３は、例えば、受信した通信信号ＳＤ１の周波数帯域を調べ、この周波数帯域が第１の変調方式に対して予め定められた周波数帯域に属する場合は、この通信信号ＳＤ１は第１の変調方式により変調されたと判定し、この周波数帯域が第２の変調方式に対して予め定められた周波数帯域に属する場合は、この通信信号ＳＤ１は第２の変調方式により変調されたと判定する。

無線送信部２１は、無線受信部２３により復調された通信信号ＳＤ１が制御部２２から渡されると、この通信信号ＳＤ１を第１の変調方式を用いて変調し、他の中継機２０又は親機１０に送信する。

また、無線送信部２１は、子機３０により第１の変調方式を用いて変調された通信信号ＳＤ１が無線受信部２３において受信された場合、この通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を第１の変調方式により変調して、この子機３０に送信すると共に、子機３０から第２の変調方式を用いて変調された通信信号ＳＤ１が無線受信部２３において受信された場合、この通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を第２の変調方式により変調して、この子機３０に送信する。

図９は、実施の形態４による無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。まず、ステップＳ４１において、子機３０は、第１の変調方式により変調した通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信する。ステップＳ４２において、この通信信号ＳＤ１を受信した中継機２０は、この通信信号ＳＤ１を送信した子機３０に、第１の変調方式により変調したＡＣＫ信号を送信する。

ステップＳ４３において、子機３０は、第１の変調方式により変調した通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信する。ステップＳ４４において、単向子機４０は、第１の変調方式により変調した連送通信信号ＳＤ２を送信する。このとき、通信信号ＳＤ１と連送通信信号ＳＤ２とは共に第１の変調方式により変調されているため、通信信号ＳＤ１と連送通信信号ＳＤ２とが衝突してしまい、中継機２０は、両信号を受信することができず、ＡＣＫ信号を子機３０に送信することができない。従って、子機３０は、通信信号ＳＤ１を送信してから所定の判断期間ＴＩ１内に中継機２０から送信されるはずのＡＣＫ信号を受信することができないため、中継機２０及び単向子機４０が通信中であると判断する。

ステップＳ４５において、子機３０は、第２の変調方式により変調した通信信号ＳＤ１を中継機２０に再送する。ここで、単向子機４０が送信する連送通信信号ＳＤ２は第１の変調方式により変調されており、子機３０が送信する通信信号ＳＤ１は第２の変調方式により変調されているため、連送通信信号ＳＤ２と通信信号ＳＤ１とは衝突せず、共に中継機２０により受信される。

ステップＳ４６において、中継機２０は、第２の変調方式により変調したＡＣＫ信号を子機３０に送信する。ステップＳ４７において、子機３０は、ステップＳ４３で通信信号ＳＤ１を送信してから、待機時間ＴＩ２が経過していないため、第２の変調方式により変調した通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信する。ステップＳ４８において、中継機２０は、子機３０から第２の変調方式により変調された通信信号ＳＤ１を受信したため、第２の変調方式により変調したＡＣＫ信号を子機３０に送信する。

ステップＳ４９において、子機３０は、待機時間ＴＩ２が経過したため、第１の変調方式により変調した通信信号ＳＤ１を中継機２０に送信する。

このように実施の形態４による無線通信システムによれば、子機３０は、通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を判断期間ＴＩ１内に中継機２０から受信しなかった場合、中継機２０と単向子機４０とが通信していると判断し、中継機２０と単向子機４０との通信に用いられる第１の変調方式と共存可能な別の第２の変調方式を用いて変調した通信信号を再送する。したがって、中継機２０及び単向子機４０間で通信がなされている期間において、子機３０から送信される通信信号ＳＤ１を、中継機２０により中継させ、親機１０に送信させることができる。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５による無線通信システムについて説明する。実施の形態５による無線通信システムは、中継機２０が単向子機４０と通信している場合、子機３０は、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを自己の通信ルートとして設定することを特徴とする。なお、実施の形態５の無線通信システムは、全体構成、並びに親機１０、中継機２０、及び単向子機４０の構成が実施の形態１のものと同一であるため、図１〜図３、及び図５を用いる。また、実施の形態１〜４と同一のものは説明を省き相違点のみ説明する。

図２に示す親機１０の通信ルート設定部１２３は、実施の形態１と同様にして、各子機３０と親機１０との通信ルートを設定するが、ある子機３０において、親機１０までの通信ルートが複数存在する場合、各通信ルートに優先順位を付与する。ここで、通信ルート設定部１２３は、子機３０及び親機１０間のホップ数及びＲＳＳＩの少なくともいずれか一方を用いて各通信ルートの通信距離を求め、この通信距離が短くなるにつれて優先順位が高くなるように、各通信ルートに優先順位を付与する。そして、通信ルート設定部１２３は、設定した通信ルートを示す通信ルート通知信号を各子機３０及び各中継機２０に送信する。

図３に示す中継機２０の制御部２２は、無線受信部２３により子機３０から送信された通信信号ＳＤ１が受信された場合、通信ルート記憶部２５に記憶された通信ルートのうち優先順位が最も高い通信ルートに従って、この通信信号ＳＤ１を送信するべき親機１０又は中継機２０を特定し、無線送信部２１に通信信号ＳＤ１を送信させ、通信信号ＳＤ１を中継する。

図１０は、実施の形態５における子機３０のブロック図を示している。この子機３０は、実施の形態１の子機３０に対して更に通信ルート設定部３２６（通信ルート設定手段）を備えることを特徴とする。

通信ルート記憶部３７は、親機１０により自己に対して設定された１又は複数の通信ルートを記憶する。ここで、通信ルートが複数存在する場合、各通信ルートには優先順位が付与されている。また、通信ルートは、例えば親機１０に到達するまでに通過する中継機２０の順番を示した情報から構成されている。

通信ルート設定部３２６は、判断部３２３により中継機２０と単向子機４０とが通信していると判断された場合、通信ルート記憶部３７に記憶された通信ルートのうち、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを自己の通信ルートとして設定する。

図１１は、実施の形態５による無線通信システムにおける通信ルートを説明する図である。図１１において、子機３０−１は親機１０までの通信ルートとして、中継機２０−１を通る通信ルートＲ１と中継機２０−２を通る通信ルートＲ２とが存在する。ここで、通信ルートＲ１は通信ルートＲ２よりも優先順位が高いため、子機３０−１は、通信ルートＲ１を現在の通信ルートとして設定している。

そして、単向子機４０−１が中継機２０−１と通信している状態において、子機３０−１が通信信号ＳＤ１を中継機２０−１に送信する。そうすると、中継機２０−１は単向子機４０−１と通信中であるため、子機３０−１にＡＣＫ信号が送信されず、子機３０−１は、通信信号ＳＤ１を送信してから判断期間ＴＩ１が経過するまでにＡＣＫ信号を受信することができず、中継機２０−１と単向子機４０−１とは通信中であると判断する。

そして、子機３０−１は、現在設定している通信ルートＲ１よりも優先順位の低い通信ルートＲ２を自己の通信ルートとして設定し、中継機２０−２に通信信号ＳＤ１を送信する。ここで、中継機２０−２は単向子機４０と通信していないため、子機３０−１から送信された通信信号ＳＤ１は親機１０まで送信されることになる。

そして、子機３０−１は、中継機２０−１に通信信号ＳＤ１を送信してから待機時間ＴＩ２が経過したときに、通信ルートを通信ルートＲ２から通信ルートＲ１に戻す。

このように、実施の形態５による無線通信システムによれば、子機３０は、通信信号ＳＤ１に対するＡＣＫ信号を判断期間ＴＩ１内に中継機２０から受信しなかった場合、中継機２０と単向子機４０とが通信していると判断し、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを通信ルートとして設定する。したがって、中継機２０及び単向子機４０間で通信がなされている期間において、子機３０から送信される通信信号ＳＤ１が別の中継機２０により中継され、この通信信号ＳＤ１を親機１０に送信することができる。その結果、単向子機４０と中継機２０との間で行われる通信を妨害することなく、子機３０からの通信信号ＳＤ１を遅滞なく親機１０に送信することができる。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６による無線通信システムについて説明する。実施の形態６による無線通信システムは、実施の形態５による無線通信システムにおいて、通信ルート設定部３２６が設定した通信ルートの優先順位を一つ上げることを特徴とする。実施の形態６の無線通信システムは、全体構成、並びに親機１０、中継機２０、及び単向子機４０の構成が実施の形態１のものと同一であるため、図１〜図３、及び図５を用いる。また、実施の形態１〜４と同一のものは説明を省き相違点のみ説明する。

図１２は、実施の形態６における無線通信システムの子機３０の構成を示すブロック図である。この子機３０は実施の形態５の子機３０において更に優先順位設定部３２７を備えている。

優先順位設定部３２７は、通信ルート設定部３２６が、現在設定している通信ルートに対して次に優先順位の高い通信ルートを設定した場合、この通信ルートの優先順位を一つ上げ、元の通信ルートの優先順位を一つ下げる。

次に、図１１を用いて、実施の形態６による無線通信システムについて説明する。実施の形態５の場合と同様にして、子機３０−１は、通信ルートＲ１に代えて通信ルートＲ２を通信ルートとして設定すると、通信ルートＲ２の優先順位を一つ上げると共に、通信ルートＲ１の優先順位を一つ下げる。これにより、子機３０−１は、次に通信信号ＳＤ１を送信する場合、まず、中継機２０−２に通信信号ＳＤ１を送信することになる。これにより、単向子機４０と通信しない中継機２０を通る通信ルートが設定されることになり、通信信号ＳＤ１と連送通信信号ＳＤ２との衝突を回避し、円滑な通信を実現することができる。

実施の形態１による無線通信システムの全体構成図を示している。 図１に示す親機のブロック図を示している。 図１に示す中継機のブロック図を示している。 図１に示す子機のブロック図を示している。 図１に示す単向子機のブロック図を示している。 実施の形態１における無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。 （ａ）は、実施の形態２における無線通信システムのシーケンス図を示し、（ｂ）は、実施の形態２における無線通信システムにおける連送通信信号のデータ構造を示した図である。 実施の形態３における無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。 実施の形態４における無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。 実施の形態５における子機のブロック図を示している。 実施の形態５における無線通信システムにおける通信ルートを説明する図である。 実施の形態６における無線通信システムの子機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 親機
２０ 中継機
３０ 子機
３１ 無線送信部
３２ 制御部
３３ 無線受信部
３４ スロット記憶部
３５ アンテナ
３６ センサ
３７ 通信ルート記憶部
４０ 単向子機
４４ アンテナ
３２１ タイマ
３２２ スロット管理部
３２３ 判断部
３２４ 信号生成部
３２５ 通信ルート取得部
３２６ 通信ルート設定部
３２７ 優先順位設定部
Ｍ 連送回数
Ｎ 連送番号
ＴＩ１ 判断期間
ＴＩ２ 待機時間

Claims (6)

1. 親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、
   前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、
   前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、
   前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、
   前記子機は、
   前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、
   前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号が送信されてから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記通信信号が送信されてから、所定の待機時間が経過するのを待ってから、前記通信信号を前記送受信手段に再送させる判断手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記単向子機は、１回の通信において同じ通信信号を連送通信信号として所定の連送回数連送し、
   前記連送通信信号は、前記連送回数と、何番目の連送通信信号であるかを示す連送番号とを含み、
   前記子機における判断手段は、前記応答信号を送信すべき中継機により中継される連送通信信号を傍受し、この連送通信信号に含まれる連送回数と連送番号とから、前記待機時間を設定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記子機における送受信手段は、前記中継機によって中継される通信信号を傍受し、
   前記判断手段は、前記送受信手段により傍受された通信信号を前記中継機からの応答信号であると判断することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、
   前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機及び前記中継機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、
   前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、
   前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、
   前記子機は、
   前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、
   前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号を送信してから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断する判断手段とを備え、
   前記送受信手段は、前記判断手段により、前記中継機と前記単向子機とが通信していると判断された場合、前記中継機と前記単向子機との通信に用いられる変調方式と共存可能な別の変調方式を用いて変調した通信信号を再送することを特徴とする無線通信システム。
5. 親機と、子機と、中継機と、単向子機とが所定の無線ネットワークを介して通信可能に接続され、時分割多元接続方式を用いて通信信号をマルチホップ送信する無線通信システムであって、
   前記親機は、前記無線ネットワークに接続された前記子機及び前記中継機に時分割多元接続方式のタイムスロットを割り当て、
   前記中継機は、前記無線ネットワークを流れる通信信号を中継し、
   前記単向子機は、前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信し、
   前記子機は、
   前記中継機を介して前記親機に通信信号を送信すると共に、前記親機から前記中継機を介して送信される通信信号を受信する送受信手段と、
   前記送受信手段により送信された通信信号に対して前記中継機から送信される応答信号を、前記通信信号を送信してから所定の判断期間内に受信しなかった場合、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断する判断手段と、
   前記親機に至るまでの複数の通信ルートと各通信ルートに対して予め定められた優先順位とを関連付けて記憶する通信ルート記憶手段と、
   前記判断手段により、前記中継機が前記単向子機と通信していると判断された場合、現在設定している通信ルートの次に優先順位が高い通信ルートを自己の通信ルートとして設定する通信ルート設定手段とを備え、
   前記送受信手段は、前記通信ルート設定手段により設定された通信ルートに従って、通信信号を再送することを特徴とする無線通信システム。
6. 前記通信ルート設定手段により設定された通信ルートの優先順位を上げる優先順位設定手段を更に備えることを特徴とする請求項５記載の無線通信システム。

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