JP2009033678A - 無線端末、ネットワーク管理方法、無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ネットワーク処理でのスロットの利用効率を上げることができる無線端末を提供する。
【解決手段】 スロット取得リクエストを受信する毎に、ＳＲＣカウンタ５４をインクリメントしていくことで、ＳＲＣカウンタ５４では、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする。スロット解放を行う毎に、ＡＳＣカウンタ５５をデクリメントしていくことで、ＡＳＣカウンタ５５では、現在アクティブ中のスロットの数をカウントする。ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値との合計がスレショルド値ＤＰＷ以上になったら、トリガ信号をスロット管理部５１に送り、スロットの割り当てを行う。このとき、それまで使われていたスロットをソートし、空きスロットの削除或いは併合を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線端末、ネットワーク管理方法、無線通信システムに関するもので、特に、ミリ波を使用して送受信機間で高速通信を行うようにしたものに係わる。

ミリ波を使用して無線端末間で高速通信を行うようにしたミリ波ＷＰＡＮ（Wireless Personal Area Network）の無線通信システムの開発が進められている。このような無線通信システムでは、６０ＧＨｚ帯の７ＧＨｚ〜９ＧＨｚの超広帯域が使用され、数Ｇｂｐｓの超高速通信が可能である。このような無線通信システムは、非圧縮のビデオ信号の伝送や、キオスク・ダウンローディング型ファイル転送に用いることが期待されている。

このような無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１５．３として標準化が検討されているものがある（非特許文献１参照）。以下、この無線通信システムについて説明する。

図１１は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムの構成を示すものである。ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムでは、無線端末は、デバイス（ＤＥＶ）と呼ばれている。これらのデバイスの無線端末の中で、１つのデバイスは、ピコネット・コーディネータ（ＰＮＣ）と呼ばれる制御端末となり、他のデバイス（ＤＥＶ）は従属端末となる。図１１では、１つの制御端末（ＰＮＣ）と４つの従属端末（ＤＥＶ）が示されている。なお、従属端末（ＤＥＶ）数は、これに限定されるものではない。また、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ）として機能させることもできる。

制御端末（ＰＮＣ）は、上位層からの指令を受けると、周辺の従属端末（ＤＥＶ）を束ねて、ひとつのピコネットを形成する。ピコネットとは、１つのマスタ（ここでは制御端末（ＰＮＣ））に対して、複数のスレーブ（ここでは従属端末（ＤＥＶ））を接続して構成されるネットワークである。ここでは、従属端末（ＤＥＶ）は、ネットワークに自由に参加、離脱できる。

制御端末（ＰＮＣ）は、ビーコンを送出して、ネットワークのタイミングを調整する機能を備えている。各従属端末（ＤＥＶ）は、無線端末（ＰＮＣ）からのビーコンを受信して、指定されたタイミングで、データの送受信を行う。

制御端末（ＰＮＣ）は、各従属端末（ＤＥＶ）に割り当てるタイムリソースを管理することによって、各従属端末（ＤＥＶ）の通信路の形成を制御し、これにより任意のデバイス間でポイント・ツー・ポイントの通信路が形成され、データが転送される。

図１２は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で使用されるスーパーフレームの構成を示すものである。図１２に示すように、１つのスーパーフレームは、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）と、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）との３つのパートから構成される。

各スーパーフレームの開始時はビーコン期間となっており、このビーコン期間で、制御端末（ＰＮＣ）からビーコンがブロードキャストされる。このビーコンは、各スーパーフレームの開始を示し、制御端末（ＰＮＣ）から各従属端末（ＤＥＶ）に、タイム割り当てや管理情報を提供している。

コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）は、スーパーフレームでビーコンの次に割り当てられている。このコンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance)により、全ての無線端末がアクセス可能な期間になっている。このコンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）では、時間に依存しないデータが転送される。

チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）は、制御端末（ＰＮＣ）が特定の従属端末（ＤＥＶ）にのみ通信を許可する期間となっている。チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）は、管理用のタイムスロット（ＭＣＴＡ１、ＭＣＴＡ２）と、いくつかのタイムスロット（ＣＴＡ１、ＣＴＡ２、…）から構成されている。このチャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）では、時間依存のデータ（アイソクロナスデータ）が転送される。

また、ネットワーク制御は、多くの伝送をサポートできるように、伝送を開始する前に、タイムリソースが確保される。また、タイムスロット（ＣＴＡ１、ＣＴＡ２、…）の長さは、リクエストで指定できるようになっている。

つまり、従属端末（ＤＥＶ）がタイムリソースを要求する場合には、従属端末（ＤＥＶ）は、制御端末（ＰＮＣ）からのビーコンを受信し、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）で、制御端末（ＰＮＣ）にスロット取得リクエストを送信する。このとき、タイムスロットの長さが指定できる。制御端末（ＰＮＣ）は、スロット取得リクエスト受信すると、直ちに、リクエストが受け入れられるかどうかを判断し、リクエストの受け入れが可能なら、制御端末（ＰＮＣ）から従属端末（ＤＥＶ）にＡＣＫ（アクノリッジ）でレスポンスを返し、制御端末（ＰＮＣ）は、次にビーコンで、従属端末（ＤＥＶ）に割り当てたタイムスロットの割り当て情報を含めて送信する。従属端末（ＤＥＶ）は、ビーコンを受信し、自分に割り当てられたタイムスロットの情報を取得し、このタイムスロットを使って、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）で通信を行う。
IEEE 802.15, Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPAN) Amendment 1: MAC Sublayer, IEEE Std. 802.15.3b, 2005

上述のように、従来では、伝送を開始する前に、タイムリソースが確保される。このタイムスロットの確保は、制御端末（ＰＮＣ）が受信したリクエストの順番に確保される。しかしながら、このような従来の方法では、タイムリソースの利用効率が悪いという問題がある。

例えば、図１３（Ａ）に示すように、スロットＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５の５つのタイムスロットが制御端末（ＰＮＣ）で許可されているとする。そして、ここで、新たにスロットＴ６のリクエストが到来したとする。

もし、スロットＴ６の長さが現在のスーパーフレームでの残り時間より長ければ、このスロットＴ６のリクエストは、当然、許可されない。さらに、残り時間があっても、空きスロットがそのリクエストのスロットよりも短い場合には許可されない場合がある。

つまり、複数のスーパーフレームの時間が経過後、いくつかのデバイスがフレーム伝送を終了し、図１３（Ｃ）に示すように、例えばスロットＴ２、Ｔ４が解放されたとする。このとき、解放されたスロットＴ２とＴ４との合計が、新たにリクエストされたスロットＴ７の長さよりも長ければ、そのリクエストに対するリソースは確保できるはずである。

しかしながら、図１３（Ｃ）に示すように、スロットＴ２、Ｔ４が解放されたとしても、空きスロットが整列されていないので、スロットＴ７を許可できるスロットは確保できない。このため、スロットＴ７のリクエストは拒絶される。空きスロットの時間合計が長くなればなるほど、スロットが分断化し、よりスロット使用の効率性が悪くなる。

本発明は、上述の課題を鑑み、ネットワーク処理でのスロットの利用効率を上げることができる無線端末、ネットワーク管理方法、無線通信システムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の無線端末は、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムの制御端末として用いられる無線端末において、従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、リクエストに対するレスポンスを従属端末に送信する手段とを備えるようにしたことを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、スロット管理手段は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、スロット管理手段は、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする。

本発明の無線端末において、好ましくは、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする。

本発明のネットワーク管理方法には、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムのネットワーク管理方法において、従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信するステップと、第１のカウンタにより未処理のスロット取得リクエストの数をカウントするステップと、第２のカウンタにより現在アクティブになっているスロットの数をカウントするステップと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断するステップと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するステップとリクエストに対するレスポンスを従属端末に送信するステップとを備えるようにしたことを特徴とする。

本発明のネットワーク管理方法において、好ましくは、スロットを割り付ける際に、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたことを特徴とする。

本発明のネットワーク管理方法において、好ましくは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする。

本発明のネットワーク管理方法において、好ましくは、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする。

本発明のネットワーク管理方法において、好ましくは、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする。

本発明の無線通信システムは、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムにおいて、複数の従属端末は、スロット取得リクエスト又はスロット解放リクエストを制御端末に送信する手段を有し、制御端末は、 従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、リクエストに対するレスポンスを従属端末に送信する手段とを有することを特徴とする。

本発明の無線通信システムにおいて、好ましくは、制御端末は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたことを特徴とする。

本発明の無線通信システムにおいて、好ましくは、制御端末は、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする。

本発明の無線通信システムにおいて、好ましくは、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする。

本発明の無線通信システムにおいて、好ましくは、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする。

本発明の無線端末によれば、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムの制御端末として用いられる無線端末において、従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、リクエストに対するレスポンスを従属端末に送信する手段とを備えるようにしているので、スロットの割り付け処理を効率的に行え、データの利用効率の向上が図れる。

また、本発明の無線端末によれば、スロット管理手段は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたので、スロットの分断化が防止でき、データの利用効率の向上が図れる。

また、本発明の無線端末によれば、スロット管理手段は、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始しているので、無駄なスロットが残らず、データの利用効率の向上が図れる。

また、本発明の無線端末によれば、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされるので、未処理のリクエストの数を正確にカウントできる。

また、本発明の無線端末によれば、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントしているので、現在、アクティブなスロットの数を正確にカウントできる。

本発明のネットワーク管理方法によれば、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムのネットワーク管理方法において、従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信するステップと、第１のカウンタにより未処理のスロット取得リクエストの数をカウントするステップと、第２のカウンタにより現在アクティブになっているスロットの数をカウントするステップと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断するステップと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するステップとリクエストに対するレスポンスを従属端末に送信するステップとを備えるようにしているので、スロットの割り付け処理を効率的に行え、データの利用効率の向上が図れる。

本発明のネットワーク管理方法によれば、スロットを割り付ける際に、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしているので、スロットの分断化が防止でき、データの利用効率の向上が図れる。

本発明のネットワーク管理方法によれば、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始しているので、無駄なスロットが残らず、データの利用効率の向上が図れる。

本発明のネットワーク管理方法によれば、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされるので、未処理のリクエストの数を正確にカウントできる。

本発明のネットワーク管理方法によれば、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされるので、現在アクティブなスロットの数を正確にカウントできる。

本発明の無線通信システムによれば、制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムにおいて、複数の従属端末は、スロット取得リクエスト又はスロット解放リクエストを制御端末に送信する手段を有し、制御端末は、従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、未処理のスロット取得リクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、リクエストに対するレスポンスを従属端末に送信する手段とを有しているので、スロットの割り付け処理を効率的に行え、データの利用効率の向上が図れる。

本発明の無線通信システムによれば、制御端末は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしているので、スロットの分断化が防止でき、データの利用効率の向上が図れる。

本発明の無線通信システムによれば、制御端末は、従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始しているので、無駄なスロットが残らず、データの利用効率の向上が図れる。

また、本発明の無線通信システムによれば、第１のカウンタは、従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされるので、未処理のリクエストの数を正確にカウントできる。

また、本発明の無線通信システムによれば、第２のカウンタは、従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントしているので、現在、アクティブなスロットの数を正確にカウントできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された無線端末１の構成を示すものである。なお、本発明の実施形態は、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で提案されている無線通信システムにおける制御端末（ＰＮＣ）として用いることができる。

図１に示すように、本発明の実施形態の無線端末１は、ＭＡＣ部１１と、ベースバンド処理部１２と、ＲＦフロントエンド部１３とから主に構成されている。ＭＡＣ部１１は、ＭＡＣ層の処理を行うものである。ＭＡＣ層の処理は、ネットワーク上の端末がどのようにアクセス及びデータを送受信するかを制御するものである。本発明の実施形態では、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間（ＣＡＰ）と、チャネル時間割り当て期間（ＣＴＡＰ）とからなるスーパーフレームを用いてデータの送受信が行われる。

制御端末（ＰＮＣ）の無線端末１では、ＭＡＣ部１１には、ネットワーク処理部１５が含まれる。本発明の実施形態においては、ネットワーク処理部１５として、現在アクティブのスロットと未処理のリクエストとの合計が所定のスレショルド値以上になったら、ネットワーク処理を開始すると共に、スロットをソートするものが用いられる。このネットワーク処理については、後に説明する。

ベースバンド処理部１２は、送信するデータのベースバンド信号や、受信したベースバンド信号の処理を行うものである。送信側のベースバンド処理部１２には、エラー訂正符号化部２１、ベースバンド変調部２２、無線フレーム生成部２３、スペクトラム拡散部２４が含まれる。

エラー訂正符号化部２１は、送信データのエラー訂正符号化を行う。エラー訂正符号としては、ブロック符号や畳み込み符号を用いることができ、どのようなエラー訂正処理を行うようにしてもよい。

ベースバンド変調部２２は、送信データの変調を行うもので、ＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、多値ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等、どのような変調方式を用いてもよい。

無線フレーム生成部２３は、送信データ（ペイロード）に対して、所定シンボルのプリアンブルと、ヘッダとを付加して、無線フレームを形成するものである。プリアンブルには、ＡＧＣ(Automatic Gain Control)、ＡＦＣ（Automatic Frequency Control）、シンボル同期、フレーム同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）と、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）とがある。

スペクトラム拡散部２４は、ランダム符号系列により、送信シンボルのスペクトラム拡散を行う。なお、ここでは、スペクトラム拡散部２４によりＤＳ−ＣＤＭＡ(Direct Sequence Code Division Multiple Access)を行っているが、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplex)、ＭＢ−ＯＦＤＭ(Multi band Orthogonal Frequency Division Multiplex)を用いてもよい。

ベースバンド処理部１２の受信側としては、スペクトラム逆拡散部３１と、ＡＧＣ／ＡＦＣ部３２と、チャネル等化部３３と、ベースバンド復調部３４と、エラー訂正処理部３５と、同期捕捉部３６とが含まれる。

スペクトラム逆拡散部３１は、ランダム符号系列により、スペクトラム逆拡散を行う。スペクトラム逆拡散は、送信時と同じランダム符号を用いて行われる。

ＡＧＣ／ＡＦＣ部３２は、プリアンブルのパターンを用いて、振幅制御や周波数偏差の制御を行う。振幅制御は、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の振幅が所定値となるように制御することで行われる。周波数偏差の制御は、同期用のプリアンブル（ＳＹＮＣ）の位相回転量から周波数偏差を検出することで行われる。

また、同期捕捉部３６では、受信信号の同期用にプリアンブル（ＳＹＮＣ）から、シンボル同期クロックが形成される。このシンボル同期クロックは各部に送られ、シンボル同期処理が行われる。

チャネル等化部３３は、チャネル推定用のプリアンブル（ＣＥ）を用いてチャネル推定を行い、これを用いて、マルチパス成分による符号干渉を除去する処理を行う。

ベースバンド復調部３４は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ等の復調を行い、ベースバンド信号を復調する。

エラー訂正部処理部３５は、ブロック符号や畳み込み符号によるエラー訂正処理を行う。

ＲＦフロントエンド部１３は、送信時には送信データをミリ波帯（例えば６０ＧＨｚ）にアップコンバートして、電力増幅して送信する。また、受信時には、受信信号を増幅し、受信データをダウンコンバートする。

送信側のＲＦフロントエンド部１３には、直交変調回路４１と、電力増幅回路４２とが含まれる。受信側のＲＦフロントエンド部１３には、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）４３と、直交復調回路４４とが含まれる。

本発明の実施の形態においては、ネットワーク処理部１５として、現在アクティブのスロットと未処理のリクエストとの合計が所定のスレショルド値以上になったら、ネットワーク処理を開始すると共に、スロットをソートするものが用いられる。このネットワーク処理について、以下に説明する。

図２は、ネットワーク処理部１５の機能ブロック図である。図２に示すように、ネットワーク処理部１５は、スロット管理部５１と、スロットリクエストコマンド送受信部５２と、リクエストバッファ５３と、ＳＲＣ（Suspended Request Counter）カウンタ５４と、ＡＳＣ（Active Slots Counter）カウンタ５５と、加算器５６と、コンパレータ５７と、ビーコンデータ生成部５８とを含んでいる。

ＳＲＣカウンタ５４は、リクエストを受信したが未処理であるスロット取得リクエストの数をカウントしている。ＡＳＣカウンタ５５は、現在アクティブになっているスロットの数をカウントしている。加算器５６は、未処理のリクエストの数と、現在アクティブになっているスロットの数との合計を算出しており、コンパレータ５７は、未処理のリクエストの数と現在アクティブになっているスロットの数との合計と、スレショルド値ＤＰＷとを比較している。

スロットリクエストコマンド送受信部５２は、スロットリクエストコマンドを受信するものである。スロットリクエストコマンドとしては、新たなタイムリソースとしてスロットを要求するスロット取得リクエストと、それまで使っていたスロットを解放するスロット解放リクエストとがある。

スロットリクエストコマンド送受信部５２は、スロットリクエストコマンドを受信したら、スロット取得リクエストかスロット解放リクエストかを判断し、もしそれがスロット取得リクエストなら、そのスロット取得リクエストをリクエストバッファ５３に蓄積し、ＳＲＣカウンタ５４をインクリメントする。

このように、スロット取得リクエストを受信する毎に、ＳＲＣカウンタ５４をインクリメントしていくことで、ＳＲＣカウンタ５４では、未処理のスロット取得リクエストの数がカウントされる。

一方、もし、受信したリクエストがスロット解放リクエストなら、そのスロット解放リクエストは、スロット管理部５１に送られる。スロット管理部５１は、スロット解放リクエストを受け取ると、直ちに、スロットの解放処理を行う。そして、スロットの解放処理が行われた後に、ＡＳＣカウンタ５５をデクリメントさせる。

このように、スロット解放を行う毎に、ＡＳＣカウンタ５５をデクリメントしていくことで、ＡＳＣカウンタ５５では、現在アクティブ中のスロットの数がカウントされる。

ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値の合計が加算器５６で求められ、コンパレータ５７で、ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値との合計がスレショルド値ＤＰＷより大きいかどうかが判断される。ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値の合計がスレショルド値ＤＰＷより大きくなると、トリガ信号がスロット管理部５１に送られる。

スロット管理部５１は、コンパレータ５７からのトリガ信号を受信すると、未処理のスロット取得リクエストの処理を開始する。すなわち、それまで未処理のスロット取得リクエストは、リクエストバッファ５３に保持されている。スロット管理部５１は、この未処理のスロット取得リクエストに対する処理を行い、スロットの割り当てを行う。なお、このとき、それまで使われていたスロットをソートし、空きスロットの削除或いは併合を行う。

スロット割り当ての結果は、スロットリクエストコマンド送受信部５２に送られ、各デバイスに向けて送信される。そして、新たなスロット割り当て情報がビーコンデータ生成部５８から各デバイスに向けて送信される。

図３は、上述の処理を行うための制御端末（ＰＮＣ）の処理を示すフローチャートである。図３において、最初に、ＳＲＣカウンタ５４とＡＳＣカウンタ５５の値が「０」にセットされる（ステップＳ１）。

制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ）からのスロットリクエストコマンドを受信する（ステップＳ２）。ここで、制御端末（ＰＮＣ）と従属端末（ＤＥＶ）との間には、様々な目的のために、様々な種類のリクエストが送受される。一度、スロットリクエストが受信されると、従属端末（ＰＮＣ）は、このスロットリクエストを処理ロジックに入力する。

受信したリクエストがスロット取得リクエストかどうかを判断し（ステップＳ３）、もし、受信したリクエストがスロット取得リクエストなら、制御端末（ＰＮＣ）は、ＳＲＣカウンタ５４をインクリメントして（ステップＳ４）、ステップＳ５に行く。ステップＳ３で、受信したリクエストがスロット取得リクエストでないなら、ステップＳ５で、受信したリクエストがスロット解放リクエストかどうかを判断する。

ステップＳ５で、もし、受信したリクエストがスロット解放リクエストなら、制御端末（ＰＮＣ）は、対応するスロットを解放して、ＡＳＣカウンタ５５をデクリメントして（ステップＳ６）、ステップＳ７に行く。ステップＳ５で、もし、受信したリクエストがスロット解放リクエストでなければ、ステップＳ７に行く。

ステップＳ７で、ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値との合計が所定のスレショルド値ＤＰＷより大きいかどうかを判断し、ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値との合計が所定のスレショルド値ＤＰＷより小さければ、ステップＳ２にリターンする。

ＳＲＣカウンタ５４の値とＡＳＣカウンタ５５の値との合計が所定のスレショルド値ＤＰＷ以上であれば、制御端末（ＰＮＣ）は、スロット配置処理を行う（ステップＳ８）。

図４は、ステップＳ８のスロット配置処理を示すものである。図４に示すように、スロット配置処理では、制御端末（ＰＮＣ）は、新たなスロット取得リクエストによるスロットと、アクティブスロットとを含めて、スロットの長い方から降順にソートする（ステップＳ５１）。スロットの割り当ては、この順番で行われる。そして、処理番号ｎを１にセットする（ステップＳ５２）。

制御端末（ＰＮＣ）は、処理番号ｎのリクエストのタイムスロットに対して、残りの時間が確保できるかどうかを判断し（ステップＳ５３）、もし、リクエストのスロットの時間が確保できるなら、新しいスロット取得リクエストかどうかをチェックする（ステップＳ５４）。

新しいスロット取得リクエストなら、処理番号ｎ番のタイムスロットを配置する（ステップＳ５５）。そして、ＳＲＣカウンタ５４をデクリメントし、ＡＳＣカウンタ５５をインクリメントする（ステップＳ５６）。そして、処理番号ｎをインクリメントする（ステップＳ５７）。

ステップＳ５３で、処理番号ｎのリクエストのスロットに対して、残りの時間が確保できない場合には、処理番号ｎのスロットは、それまで存在しているスロットかどうかを判断する（ステップＳ５８）。それまで存在しているスロットなら、そのスロットを解放して、ＡＳＣカウンタ５５をデクリメントする（ステップＳ５９）。

そして、処理番号ｎが所定のスレショルド値ＤＰＷを越えたかどうかを判断し（ステップＳ６０）、処理番号ｎが所定のスレショルド値ＤＰＷより小さければ、ステップＳ５３にリターンする。

ステップＳ５３〜ステップＳ６０の処理を繰り返していくことにより、ソートされた順番に、スロットが割り当てられていく。

ステップＳ６０で、処理番号ｎが所定のスレショルド値ＤＰＷより大きくなったと判断されたら、スロット配置処理を終了し、図３のステップＳ９に行く。

図３において、ステップＳ８のスロット配置処理を終了したら、制御端末（ＰＮＣ）は、各デバイスにレスポンスを送る（ステップＳ９）。それから、それに続くスーパーフレームで、制御端末（ＰＮＣ）は、すべてのデバイスにビーコンで、スロット情報を送信する（ステップＳ１０）。

図５及び図６は、本発明の実施形態による処理と、従来の処理とを比較したものである。

ネットワーク処理で、４つの従属端末（ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４）からのスロット取得リクエストが発生したとする。これらのスロット取得リクエストは、１つのスーパーフレーム又はいくつかの分散したスーパーフレームで起こる。いずれの場合も、従来では、制御端末（ＰＮＣ）は、各従属端末（ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４）からのスロット取得リクエストを取得すると、そのリクエストに対する処理を直ちに行い、残りの時間が十分かどうかをチェックし、このリクエストを許可するかどうかを判断し、リクエストが成功したかどうかのレスポンスを行い、それに続くスーパーフレームで、スロット割り当て情報を全てのデバイスに対してビーコンで送る。

つまり、従来では、図５に示すように、従属端末（ＤＥＶ１）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット取得リクエストが送られると（ステップＳ１０１）、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ１）のリクエストに対するスロット配置処理を行い（ステップＳ１０２）、従属端末（ＤＥＶ２）にレスポンスを返す（ステップＳ１０３）。

従属端末（ＤＥＶ２）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット取得リクエストが送られると（ステップＳ１０４）、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ２）のリクエストに対するスロット配置処理を行い（ステップＳ１０５）、従属端末（ＤＥＶ３）にレスポンスを返す（ステップＳ１０６）。

従属端末（ＤＥＶ３）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット取得リクエストが送られると（ステップＳ１０７）、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ３）のリクエストに対するスロット配置処理を行い（ステップＳ１０８）、従属端末（ＤＥＶ３）にレスポンスを返す（ステップＳ１０９）。

従属端末（ＤＥＶ４）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット取得リクエストが送られると（ステップＳ１１０）、制御端末（ＰＮＣ）は、従属端末（ＤＥＶ４）のリクエストに対するスロット配置処理を行い（ステップＳ１１１）、従属端末（ＤＥＶ４）にレスポンスを返す（ステップＳ１１２）。

したがって、４つの従属端末（ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４）からのリクエストがあった場合には、４つのリクエストのそれぞれに対する処理（ステップＳ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１０８、Ｓ１１１）が必要になる。

これに対して、本発明の実施形態では、未処理のリクエストの数をカウントするＳＲＣカウンタ５４と、現在アクティブなスロットの数をカウントするＡＳＣカウンタ５５が設けられ、ＳＲＣカウンタ５４とＡＳＣカウンタ５５との合計と、スレショルド値ＤＰＷとを比較し、ＳＲＣカウンタ５４とＡＳＣカウンタ５５との合計がスレショルド値ＤＰＷを越えたときにネットワークの処理を行っている。

つまり、本発明の実施形態では、図６に示すように、従属端末（ＤＥＶ１）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット要求リクエストが送られ（ステップＳ２０１）、従属端末（ＤＥＶ２）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット要求リクエストが送られ（ステップＳ２０２）、従属端末（ＤＥＶ３）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット要求リクエストが送られ（ステップＳ２０３）、従属端末（ＤＥＶ４）から制御端末（ＰＮＣ）にスロット要求リクエストが送られる（ステップＳ２０４）。

制御端末（ＰＮＣ）は、スロット要求リクエストを受信する毎に、ＳＲＣカウンタをインクリメントしていく。その結果、ＳＲＣカウンタ５４とＡＳＣカウンタ５５との合計がスレショルド値ＤＰＷ以上になると、従属端末（ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４）の全てに対するスロット配置処理が行われ（ステップＳ２０５）、従属端末（ＤＥＶ１〜ＤＥＶ４）に対するレスポンスが返される（ステップＳ２０６ａ〜２０６ｄ）。

このように、本発明の実施形態では、ＳＲＣカウンタ５４とＡＳＣカウンタ５５との合計がスレショルド値ＤＰＷ以上になったときに、ネットワーク処理が１回行われる。このように、複数の従属端末からのリクエストがまとめて行われるため、処理の効率化が図れる。

なお、スロットを解放するときの処理については、従来の場合と本発明の実施形態の場合とでは、同様である。

つまり、従来では、図５に示すように、制御端末（ＤＥＶ４）から制御端末（ＰＮＣ）にスロットの解放要求が送られると（ステップＳ１１３）、制御端末（ＰＮＣ）は直ちにスロットの解放処理を行い（ステップＳ１１４）、制御端末（ＤＥＶ４）にレスポンスを返す（ステップＳ１１５）。

本発明の実施形態の場合も同様に、図６に示すように、制御端末（ＤＥＶ４）から制御端末（ＰＮＣ）にスロットの解放要求が送られると（ステップＳ２０７）、制御端末（ＰＮＣ）は即座にスロットの解放処理を行い（ステップＳ２０８）、制御端末（ＤＥＶ４）にレスポンスを返す（ステップＳ２０９）。

また、本発明の実施形態では、ネットワーク処理を行うときに、スロットをソートし、空きスロットの削除、併合を行っている。このため、タイムリソースの利用効率が増大する。

例えば、図７（Ａ）に示すように、スロットＴ１〜Ｔ５が使用中であり、ここに、スロットＴ６のスロット取得リクエストが来たとする。スロットＴ６は、空き時間より大きいので、スロットＴ６を割り当てることはできない。このため、従来では、図７（Ｂ）に示すように、スロットＴ６のリクエストは拒絶される。

これに対して、本発明の実施形態の場合には、図８（Ａ）に示すように、スロットＴ１〜Ｔ５が使用中であり、ここに、スロットＴ６のスロット取得リクエストが来たとすると、図８（Ｂ）に示すように、新たにリクエストされたスロットＴ６を含めて、スロットが大きい順にソートされ、この順に、スロットが割り当てられる。このため、最も小さなスロットＴ２を割り当てることができなくなる。

従来では、図７（Ｂ）に示したように、スロットＴ６が割り当てられなくなるのに対して、本発明の実施形態では、図８（Ｂ）に示したように、スロットＴ２が割り当てられなくなり、１つのスロットが割り当てられなくなることに関しては同じである。しかしながら、図７（Ｂ）と図８（Ｂ）とを比較すれば分かるように、本発明の実施形態では、従来よりも、空き時間が短くなる。これは、タイムリソースの利用効率が上がったことを意味する。

また、例えば、図９（Ａ）に示すように、スロットＴ１〜Ｔ５が使用中であったが、図９（Ｂ）に示すように、スロットＴ２とスロットＴ４が解放されたとする。そして、図９（Ｃ）に示すように、スロットＴ７のスロット取得リクエストが来たとする。

この場合、従来では、スロットＴ２とスロットＴ４とが解放されたとしても、残りのスロットが分断して残るため、新たなスロットＴ７を配置することはできず、図９（Ｃ）に示すように、スロットＴ７はいずれの位置においても拒絶される。

これに対して、本発明の実施形態では、図１０（Ａ）に示すように、スロットＴ１〜Ｔ５が割り当てられた後に、図１０（Ｂ）に示すように、スロットＴ２とスロットＴ４が解放され、図１０（Ｃ）に示すように、スロットＴ７のスロット取得リクエストが来たとすると、図１０（Ｃ）に示すように、新たにリクエストされたスロットＴ７を含めて、スロットが大きい順にソートされ、この順に、スロットが割り当てられ、空きスロットが削除、併合され、スロットの分断化が解消される。このため、図１０（Ｃ）に示すように、スロットＴ７を配置することができる。これにより、タイムリソースの利用効率が向上したことがわかる。

なお、本発明は、ディジタル信号処理ハードウェアで構成できる他，ＤＳＰ(Digital Signal Processor)，ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などを用いて、ソフトウェアで構成することができる。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

本発明は、特に。ミリ波を使用して無線端末間で高速通信を行うようにしたミリ波ＷＰＡＮの無線通信システムに用いて好適である。

本発明の実施形態の無線端末の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるネットワーク処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の無線端末におけるネットワーク処理の説明に用いるフローチャートである。 本発明の実施形態の無線端末におけるスロット配置処理の説明に用いるフローチャートである。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いるシーケンス図である。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いるシーケンス図である。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いる説明図である。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いる説明図である。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いる説明図である。 本発明の実施の形態のネットワーク処理と、従来のネットワーク処理との比較に用いる説明図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムの説明図である。 ＩＥＥＥ８０２．１５．３の無線通信システムにおけるスーパーフレームの説明図である。 従来の無線通信システムのネットワーク処理の説明図である。

符号の説明

１１ ＭＡＣ部
１２ ベースバンド処理部
１３ フロントエンド部
２１ エラー訂正符号化部
２２ ベースバンド変調部
２３ 無線フレーム生成部
２４ スペクトラム拡散部
３１ スペクトラム逆拡散部
３２ ＡＧＣ／ＡＦＣ部
３３ チャネル等化部
３４ ベースバンド復調部
３５ エラー訂正処理部
３６ 同期捕捉部
４１ 直交変調回路
４２ 電力増幅回路
４４ 直交復調回路
５１ スロット管理部
５２ スロットリクエストコマンド送受信部
５３ リクエストバッファ
５４ ＳＲＣカウンタ
５５ ＡＳＣカウンタ
５６ 加算器
５７ コンパレータ
５８ ビーコンデータ生成部

Claims (15)

1. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムの制御端末として用いられる無線端末において、
   前記従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、
   未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、
   現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、
   前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、
   前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、
   前記リクエストに対するレスポンスを前記従属端末に送信する手段と
   を備えるようにしたことを特徴とする無線端末。
2. 前記スロット管理手段は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 前記スロット管理手段は、前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末。
4. 前記第１のカウンタは、前記従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の無線端末。
5. 前記第２のカウンタは、前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の無線端末。
6. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムのネットワーク管理方法において、
   前記従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信するステップと、
   第１のカウンタにより未処理のスロット取得リクエストの数をカウントするステップと、
   第２のカウンタにより現在アクティブになっているスロットの数をカウントするステップと、
   前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断するステップと、
   前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するステップと、
   前記リクエストに対するレスポンスを前記従属端末に送信するステップと
   を備えるようにしたことを特徴とするネットワーク管理方法。
7. 前記スロットを割り付ける際に、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにしたことを特徴とする請求項６に記載のネットワーク管理方法。
8. 前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする請求項６又は７に記載のネットワーク管理方法。
9. 前記第１のカウンタは、前記従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする請求項６乃至８の何れかに記載のネットワーク管理方法。
10. 前記第２のカウンタは、前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする請求項６乃至９の何れかに記載のネットワーク管理方法。
11. 制御端末と複数の従属端末とからピコネットを構成し、ビーコン期間と、コンテンション・アクセス期間と、チャネル時間割り当て期間とからスーパーフレームを形成し、データの送受信を行う無線通信システムにおいて、
    前記複数の従属端末は、スロット取得リクエスト又はスロット解放リクエストを前記制御端末に送信する手段を有し、
    前記制御端末は、前記従属端末からのスロット取得リクエスト及びスロット解放リクエストを受信する手段と、未処理のスロット取得リクエストの数をカウントする第１のカウンタと、現在アクティブになっているスロットの数をカウントする第２のカウンタと、前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えているかを判断する比較手段と、前記未処理のスロット取得リクエストの数と前記現在アクティブになっているスロットの数との合計が所定のスレショルド値を越えたら、未処理のスロット取得リクエストに対してスロットを割り付けるネットワーク処理を開始するスロット管理手段と、前記リクエストに対するレスポンスを前記従属端末に送信する手段とを有する
    ことを特徴とする無線通信システム。
12. 前記制御端末は、現在アクティブなスロット及びリクエストされたスロットを、スロット長が大きい順にソートして、空きスロットの削除、併合を行うようにした請求項１１に記載の無線通信システム。
13. 前記制御端末は、前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信すると、対応するスロットを解放するネットワーク処理を直ちに開始することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の無線通信システム。
14. 前記第１のカウンタは、前記従属端末からのスロット取得リクエストを受信する毎にインクリメントされることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の無線通信システム。
15. 前記第２のカウンタは、前記従属端末からのスロット解放リクエストを受信する毎にデクリメントされることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れかに記載の無線通信システム。
    

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