JP2010212952A - 無線通信システム及びこれに用いられる無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいて、複雑な処理をせずに送信信号に同期し、送信信号の宛先を判断することのできる技術の提供。
【解決手段】本発明の無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４から構成されている。無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置１〜４には各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられている。送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５としてバースト周期８で挿入して送信することにより１対１通信を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、無線通信システムにおけるタイミング同期の方法および送信データの宛先の判別方法に関する。

従来の無線通信システムでは、一つの装置が送信した送信波が自己に向けられたものであるか否かを判別するために、送信波を受信して復調する必要があった。搬送波周波数同期、搬送配送同期、及びクロック同期の捕捉動作が復調には伴うため、比較的複雑な処理をする必要がある。

同期を容易にする技術としては、受信電力の移動平均から固有パターンの位置を検出し、その前後の区間に限定して固有パターンの検出を行う方法が提案されている（特許文献１）。

特許第３０９７０７４号明細書

しかしながら特許文献１の技術によれば、固有パターンが例えばQPSKのような変調方式を用いて送られてくる場合、これを検出するためにはデジタル復調回路による比較的複雑な処理を必要とする。又、固有パターンの位置を推定するために受信電力の移動平均を継続的に取得するため連続的に受信することが必要となり、消費電力が増大するという問題点があった。

このような問題点に鑑み、本発明は、無線通信システムにおいて複雑な処理をせずに送信信号に同期し、送信信号の宛先を判断することのできる技術の提供を目的とする。

本発明の第１の無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。

又、本発明の第２の無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置は、１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて、無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対多通信を行うことを特徴とする。

又、本発明の第３の無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の無線通信装置群毎にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンを有し、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信及び／又は１対多通信を行うことを特徴とする。

本発明の第１の無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、無線通信装置は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。

又、本発明の第２の無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、且つ無線通信装置は１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対多通信を行う。

又、本発明の第３の無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、且つ無線通信装置は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行う。

本発明の第１の無線通信システムでは、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行う。受信側の無線通信装置は、送信波に挿入された識別信号の包絡線波形を検出するという簡単な処理によって、自分宛の送信信号であることを認識し識別信号に続く送信信号を受信することができる。又、宛先以外の装置にとっては、識別信号の包絡線波形を検出するという簡単な処理だけで通信リンクの存在を監視しながら待機することができるため、消費電力が抑制できる。

又、本発明の第２の無線通信システムでは、無線通信装置は１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて、無線通信装置群毎に固有パターンが割り当てられる。これにより、１対多の無線通信において第１の無線通信システムと同様の効果を奏する。

又、本発明の第３の無線通信システムでは、無線通信装置は自己に固有の、及び／又は１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有パターンを有する。これにより、１対１及び／又は１対多の無線通信において第１の無線通信システムと同様の効果を奏する。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の送信波を示す図である。 実施の形態１に係る無線通信装置の送信波と受信タイミングを示す図である。 実施の形態２における無線通信装置と固有パターンの対応付けを示す図である。

（実施の形態１）
＜構成＞
図１に、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す。実施の形態１の無線通信システムは、互いに無線通信を行う複数の無線通信装置１〜４から構成されており、ある装置から他の装置へ情報を伝達する必要が発生した時に、随時通信を行うような通信システムである。但し、無線通信装置（以下、単に「装置」とも呼ぶ）の数は例示であって、これに限定されない。

無線通信装置１〜４は、固有（２値）パターンを有している。例えば無線通信装置１であれば「１０００１０１」、無線通信装置２であれば「１０１０１１０」が固有パターンである。

＜送信側動作＞
図１において、無線通信装置１が無線通信装置２に対して情報を伝達する場合を考える。送信データの変調方式にはＰＳＫやＦＳＫなどのデジタル変調を使うものとし、さらにはＯＦＤＭやＳＳ等の比較的高度な通信方式を用いても良い。

無線通信装置１が送信する送信信号を図２に示す。一定のバースト周期８に従って、送信バースト７を発射する期間と停止する期間が交互に現れる。送信バースト７は送信信号６と、その前に付加された識別信号５と、から構成される。

識別信号５は各無線通信装置の固有パターンに対応した信号であり、その包絡線が固有パターンの０又は１に対応している。こうした信号は、一定の短い時間間隔で送信電力を上げ下げすることで作成する。識別信号５は複数種類存在し、自己相関および相互相関が小さい二値符号系列をあらわす。例えば受信側の無線通信装置２の固有パターンは「１０１０１１０」であるから、無線通信装置１は当該固有パターンに対応した包絡線を有する識別信号５を作成し、その後に送信信号６を付加し、これらを一定のバースト周期８で送信する。

なお、任意の瞬間において同一の無線周波数チャネルで送信を行える装置は一つに限られるため、複数の装置が重なった場合２番目の装置は先の通信が終了するまで待機する。

すなわち、実施の形態１に係る無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置１〜４は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。識別信号５の包絡線に宛先情報を含めることにより、受信側の無線通信装置は簡単な処理で自己宛の送信波か否かを判断することができる。

又、実施の形態１に係る無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、無線通信装置１〜４は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。識別信号５の包絡線に宛先情報を含めることにより、受信側の無線通信装置は簡単な処理で自己宛の送信波か否かを判断することができる。

＜受信側動作＞
次に、図３を用いて受信側の無線通信装置の動作を説明する。送信している装置が無い状態では、全ての装置が待機状態にある。待機状態の無線通信装置は、断続的に通信動作を行い電界強度を監視することにより消費電力を低減する。

各無線通信装置１〜４は、受信動作を制御するための情報としてこの通信システムで規定された送信バーストの周期およびデューティを予め記憶している。又、自己に割り当てられた固有パターンを記憶している。

無線通信装置１が送信を開始すると、強い電界強度が検出される。無線通信装置１以外の装置（他の装置）は、まだタイミング同期を捕捉できていない。他の装置は強い電界強度を検出すると、バースト周期に比べて十分長い期間に亘って受信を行い、その間の包絡線の形状に識別信号５の検出を試みる。

識別信号５を検出すると、粗くタイミング同期を捕捉できた状態となる。検出した識別信号５が自己に割り当てられたものと一致した場合には、その送信信号６が自己に向けられているものと判断し、それ以降、受信タイミング９に示すように毎バーストを全体に亘って受信する。そして、厳密なタイミング同期を行う。すなわち、搬送波周波数同期、搬送波位相同期およびクロック同期を捕捉し、復調・復号処理を経て、送られて来たデータを取得する。このように、送信波の包絡線の形状に情報としての意味を持たせることは、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying)またはＯＯＫ(On-Off Keying)を利用していると言い換えることもできる。

一方、検出された識別信号５が自己に割り当てられたものに一致しない場合には、その送信波が他の装置に向けられているものであり、周波数チャネルが占拠されていることを認識する。以降は、その通信リンクが継続していることを監視するため、受信タイミング１０に示すように、バースト周期８毎に現れる識別信号５の期間に限定して受信動作を行い、包絡線の検出を行う。この通信リンクが継続している間に自己がデータを送信する必要が発生しても、送信動作を開始せず待機する。

このように、宛先でない装置の受信動作を固有パターンの期間に限定し、かつ、電界強度の包絡線を検出するという比較的簡単な処理だけにすることによって、少ない消費電力で通信リンクを監視することが可能となる。

すなわち、実施の形態１に係る無線通信システムにおいて、無線通信装置１〜４は、他の無線通信装置が送信を始めると識別信号５を検出し、識別信号５が自己の固有２値パターンに対応していれば識別信号５に続く送信信号６を受信し、対応していなければ識別信号５のみを一定周期（バースト周期８）で受信する。個々の無線通信装置は、識別信号５によって自己宛の送信信号６でないことを判断して送信信号６の受信を行わないことにより、消費電力を抑制することができる。

又、実施の形態１に係る無線通信装置は、他の無線通信装置が送信を始めると識別信号５を検出し、識別信号５が自己の固有２値パターンに対応していれば識別信号５に続く送信信号を受信し、対応していなければ識別信号５のみを一定周期（バースト周期８）で受信する。個々の無線通信装置は、識別信号５によって自己宛の送信信号６でないことを判断して送信信号６の受信を行わないことにより、消費電力を抑制することができる。

＜効果＞
実施の形態１に係る無線通信システムによれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１に係る無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置１〜４は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。識別信号５の包絡線に宛先情報を含めることにより、受信側の無線通信装置は簡単な処理で自己宛の送信波か否かを判断することができる。

又、無線通信装置１〜４は、他の無線通信装置が送信を始めると識別信号５を検出し、識別信号５が自己の固有パターンに対応していれば識別信号５に続く送信信号６を一定周期（バースト周期８）で受信し、対応していなければ識別信号５のみを一定周期（バースト周期８）で受信する、請求項１又は２に記載の無線通信システム。個々の無線通信装置は、識別信号５によって自己宛の送信信号６でないことを判断して送信信号６の受信を行わないことにより、消費電力を抑制することができる。

又、実施の形態１に係る無線通信システムによれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１に係る無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、無線通信装置１〜４は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする。識別信号５の包絡線に宛先情報を含めることにより、受信側の無線通信装置は簡単な処理で自己宛の送信波か否かを判断することができる。

又、他の無線通信装置が送信を始めると識別信号５を検出し、識別信号５が自己の固有２値パターンに対応していれば識別信号５に続く送信信号を受信し、対応していなければ識別信号５のみを一定周期（バースト周期８）で受信する。個々の無線通信装置は、識別信号５によって自己宛の送信信号６でないことを判断して送信信号６の受信を行わないことにより、消費電力を抑制することができる。

（実施の形態２）
＜構成＞
実施の形態２に係る無線通信システムの構成は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。又、無線通信装置の動作も実施の形態１と同様である。

＜固有パターン＞
実施の形態１に係る無線通信システムでは、個々の無線通信装置に固有パターンを割り当てたが、実施の形態２では、無線通信システム内の全ての装置を指す固有パターンを規定する。この点のみ、実施の形態１と異なる。

送信側の無線通信装置が固有パターンに対応する包絡線を有する識別信号に送信信号を付加し、これらを周期的に送信すれば、１対多の通信を行う事ができる。

あるいは、図４に示すように予め装置をグループ分けしておき、それぞれのグループに固有パターンを対応づければ、部分的に１対多の通信を行うことができる。

すなわち、実施の形態２に係る無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置１〜４は、１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて、無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対多通信を行うことを特徴とする。これにより、１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

あるいは、複数の無線通信装置１〜４は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行うことを特徴とする。これにより、１対１又は１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

又、実施の形態２に係る無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、且つ無線通信装置１〜４は１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対多通信を行う。これにより、１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

あるいは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、且つ無線通信装置１〜４は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行う。これにより、１対１又は１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

＜効果＞
実施の形態２に係る無線通信システムによれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態２に係る無線通信システムは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備えた無線通信システムであって、複数の無線通信装置１〜４は、１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて、無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対多通信を行うことを特徴とする。これにより、１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

又、複数の無線通信装置１〜４は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、送信元の無線通信装置は、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行うことを特徴とする。これにより、１対１又は１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

実施の形態２に係る無線通信装置によれば、既に述べたとおり以下の効果を奏する。実施の形態２に係る無線通信装置は、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、且つ無線通信装置１〜４は１又は複数の無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対多通信を行う。これにより、１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

あるいは、互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置１〜４を備え、且つ無線通信装置１〜４は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、その送信波に、送信先の無線通信装置が有する固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号５として一定周期（バースト周期８）で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行う。これにより、１対１又は１対多の通信において受信側は簡易な処理で宛先判別を行う事ができ、消費電力が低減される。

１〜４ 無線通信装置、５ 識別信号、６ 送信信号、７ 送信バースト、８ バースト周期。

Claims (8)

1. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信装置は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられ、
   送信元の前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする、無線通信システム。
2. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信装置は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて、前記無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、
   送信元の前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対多通信を行うことを特徴とする、無線通信システム。
3. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備えた無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信装置は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて前記無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられ、
   送信元の前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行うことを特徴とする、無線通信システム。
4. 前記無線通信装置は、他の前記無線通信装置が送信を始めると前記識別信号を検出し、
   前記識別信号が自己の前記固有２値パターンに対応していれば前記識別信号に続く送信信号を受信し、
   対応していなければ前記識別信号のみを前記一定周期で受信する、請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、前記複数の無線通信装置は各々自己に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
   前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行うことを特徴とする、無線通信装置。
6. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、前記複数の無線通信装置は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて、前記無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
   前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対多通信を行うことを特徴とする、無線通信装置。
7. 互いに無線送受信を行う複数の無線通信装置を備え、前記複数の無線通信装置は自己に固有の固有２値パターン、及び／又は、１又は複数の前記無線通信装置群にグループ分けされて前記無線通信装置群毎に固有の固有２値パターンが割り当てられた無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
   前記無線通信装置は、その送信波に、送信先の前記無線通信装置が有する前記固有２値パターンに対応した包絡線波形を識別信号として一定周期で挿入して送信することにより１対１通信を行い、及び／又は１対多通信を行うことを特徴とする、無線通信装置。
8. 他の前記無線通信装置が送信を始めると前記識別信号を検出し、
   前記識別信号が自己の前記固有２値パターンに対応していれば前記識別信号に続く送信信号を受信し、
   対応していなければ前記識別信号のみを前記一定周期で受信する、請求項５〜７のいずれかに記載の無線通信装置。

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