JP2019021956A - Communication device and program - Google Patents

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Abstract

To provide a communication device and a program that can configure a multi-hop network in a LoRa network.SOLUTION: A communication device for performing multi-hop communication obtains information that is a transmission object, and transmits a transmission object signal representing the obtained information. At this time, it performs control to start transmitting the transmission object signal after delaying by a delay time determined by a predetermined method.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、通信装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a communication device and a program.

近年、低消費電力型の広域ネットワーク技術の一つであるLoRa(Long Range)が注目されている。しかし、現状では、LoRaネットワークは、シングルホップのスター・トポロジで構成されており、用途が限定されている。このため、LoRaネットワークをマルチホップネットワークとして構成することが望まれている。   In recent years, LoRa (Long Range), which is one of low power consumption wide area network technologies, has attracted attention. However, at present, the LoRa network is configured with a single-hop star topology, and its application is limited. For this reason, it is desired to configure the LoRa network as a multi-hop network.

なお、LoRaとは異なるが、ZigBeeと呼ばれる近接通信規格(IEEE802.15.4)を用いて同時的伝送(CT:Concurrent Transmission)を行い、マルチホップネットワークを構成する例が、非特許文献1に開示されている。   Although different from LoRa, Non-Patent Document 1 discloses an example in which a multi-hop network is configured by performing simultaneous transmission (CT) using a proximity communication standard (IEEE802.15.4) called ZigBee. ing.

F. Ferrari, et al., “Efficient network flooding and time synchronization with Glossy,” in Proc. ACM/IEEE IPSN’11, pp.73-84, April 2011.F. Ferrari, et al., “Efficient network flooding and time synchronization with Glossy,” in Proc. ACM / IEEE IPSN’11, pp.73-84, April 2011.

しかしながらLoRaネットワークにおいて、同時的伝送をそのまま適用すると、内容が同一の信号間で衝突が発生し、伝送に支障があることがわかってきた。   However, it has been found that if simultaneous transmission is applied as it is in a LoRa network, a collision occurs between signals having the same content, which hinders transmission.

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、LoRaネットワークにおいてマルチホップネットワークを構成できる通信装置及びプログラムを提供することを、その目的の一つとする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a communication apparatus and a program that can configure a multi-hop network in a LoRa network.

上記従来例の問題点を解決する本発明の一態様は、マルチホップ通信を行う通信装置であって、送信の対象となる情報を取得する取得手段と、前記取得した情報を表す送信対象信号を送信する送信手段と、前記送信手段を制御し、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから前記送信対象信号を送信開始させる送信制御手段と、を含むものである。   One aspect of the present invention that solves the problems of the conventional example is a communication device that performs multi-hop communication, and includes an acquisition unit that acquires information to be transmitted, and a transmission target signal that represents the acquired information. Transmission means for transmitting, and transmission control means for controlling the transmission means to start transmission of the transmission target signal after being delayed by a delay time determined by a predetermined method.

本発明の通信装置によれば、LoRaの規格に基づく通信を行う際に、信号間での衝突を抑制して、マルチホップネットワークを構成することができる。   According to the communication device of the present invention, when performing communication based on the LoRa standard, a collision between signals can be suppressed and a multi-hop network can be configured.

本発明の実施の形態に係る通信装置1の構成、及び当該通信装置1を含むシステムの例を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a communication device 1 according to an embodiment of the present invention and an example of a system including the communication device 1. FIG. 本発明の実施の形態に係る通信装置1の例を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the example of the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置1による通信タイミングの例を表すタイミングチャート図である。It is a timing chart figure showing the example of the communication timing by the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置1の動作例を表すフローチャート図である。It is a flowchart figure showing the operation example of the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置1による通信タイミングの別の例を表すタイミングチャート図である。It is a timing chart figure showing another example of communication timing by communication apparatus 1 concerning an embodiment of the invention.

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。本発明の実施の形態に係る通信装置1は、図1に例示するように、制御部11と、記憶部12と、通信部13と、を含んで構成され、他の通信装置1との間でマルチホップ通信を行って信号を送受する。すなわち、図1の例では、通信装置1aがイニシエーターとして動作し、外部(例えば図示しないパーソナルコンピュータPC等)から取得した情報を、当該通信装置1aから通信可能な他の通信装置1b,1cに対して送信する。また、通信装置1b,1cは、それぞれ、通信装置1aから受信した情報を、さらに他の通信装置1d,1e…に送信し…というように、各通信装置1が順次、他の通信装置1に情報を送信する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As illustrated in FIG. 1, the communication device 1 according to the embodiment of the present invention includes a control unit 11, a storage unit 12, and a communication unit 13, and is connected to other communication devices 1. In multi-hop communication, signals are transmitted and received. That is, in the example of FIG. 1, the communication device 1a operates as an initiator, and information acquired from the outside (for example, a personal computer PC (not shown)) is transferred to other communication devices 1b and 1c that can communicate from the communication device 1a. Send to. Further, the communication devices 1b and 1c respectively transmit information received from the communication device 1a to the other communication devices 1d, 1e, and so on. Send information.

各通信装置1(以下、通信装置1a,1b…をそれぞれ区別しないときは総称して通信装置1と表記する)の制御部11は、CPU等のプログラム制御デバイスであり、記憶部12に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態では、この制御部11は、送信の対象とする情報を取得し、当該取得した情報を通信部13に出力して、所定の方法で符号化した送信対象信号を生成させる。   The control unit 11 of each communication device 1 (hereinafter collectively referred to as the communication device 1 when the communication devices 1a, 1b,... Are not distinguished from each other) is a program control device such as a CPU and is stored in the storage unit 12. It operates according to the program. In the present embodiment, the control unit 11 acquires information to be transmitted and outputs the acquired information to the communication unit 13 to generate a transmission target signal encoded by a predetermined method.

またこの制御部11は、通信部13を制御して、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから送信対象信号の送信を開始させる。この制御部11の詳しい動作については後に説明する。   Further, the control unit 11 controls the communication unit 13 to start transmission of the transmission target signal after delaying by the delay time determined by a predetermined method. Detailed operation of the control unit 11 will be described later.

記憶部12は、EEPROM等のメモリデバイス等であり、制御部11によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読、かつ非一時的な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部12に格納されたものであってもよい。また、この記憶部12は、制御部11のワークメモリとして動作するRAM(Random Access Memory)を含んでもよい。   The storage unit 12 is a memory device such as an EEPROM, and holds a program executed by the control unit 11. This program may be provided by being stored in a computer-readable and non-transitory recording medium and stored in the storage unit 12. The storage unit 12 may include a RAM (Random Access Memory) that operates as a work memory of the control unit 11.

通信部13は、制御部11から入力される指示に従って、他の通信装置宛に信号を送出する。本実施の形態では、この通信部13は、制御部11から入力される送信対象情報を、3以上の信号点を有する周波数シフトキーイング、すなわちM-ary FSK(Frequency Shift Keying)により変調し、さらにアップチャープして、LoRaネットワークの規格で定められた送信対象信号を得る。この送信対象信号は、複数シンボル分の信号を符号化して連結して得たパケットである。なお、このパケットには、プリアンブルや、ヘッダ、フッタなどがさらに含まれてもよい。通信部13は、制御部11から入力される指示に従い、当該送信対象信号を送出する。   The communication unit 13 sends a signal to another communication device in accordance with an instruction input from the control unit 11. In the present embodiment, the communication unit 13 modulates transmission target information input from the control unit 11 by frequency shift keying having three or more signal points, that is, M-ary FSK (Frequency Shift Keying). Up-chirping is performed to obtain a transmission target signal defined by the LoRa network standard. This transmission target signal is a packet obtained by encoding and concatenating signals for a plurality of symbols. This packet may further include a preamble, a header, a footer, and the like. The communication unit 13 sends the transmission target signal in accordance with an instruction input from the control unit 11.

本実施の形態では、この通信部13は、後に説明するように、制御部11から送信対象信号の送信タイミングを表す指示を受けて、当該指示により表される送信タイミングで送信対象信号を送信する。この通信部13の動作例については後に述べる。   In the present embodiment, as will be described later, the communication unit 13 receives an instruction indicating the transmission timing of the transmission target signal from the control unit 11 and transmits the transmission target signal at the transmission timing represented by the instruction. . An example of the operation of the communication unit 13 will be described later.

またこの通信部13は、他の通信装置1から受信する送信対象信号を復調して送信対象情報を得て、当該送信対象情報を制御部11に出力する動作を行ってもよい。ここで通信部13は、送信側でチャープ変調が行われている場合は、受信したダウンチャープし、さらに送信対象信号を復調して送信対象情報を得て、当該送信対象情報を制御部11に出力する。   The communication unit 13 may perform an operation of demodulating a transmission target signal received from another communication device 1 to obtain transmission target information and outputting the transmission target information to the control unit 11. Here, when chirp modulation is performed on the transmission side, the communication unit 13 performs down-chirp reception, further demodulates the transmission target signal to obtain transmission target information, and sends the transmission target information to the control unit 11. Output.

本実施の形態では、制御部11は、機能的には、図2に例示するように、情報取得部21と、送信制御部22と、送信処理部23と、を含んで構成されている。   In the present embodiment, the control unit 11 is functionally configured to include an information acquisition unit 21, a transmission control unit 22, and a transmission processing unit 23 as illustrated in FIG.

情報取得部21は、イニシエーターとして機能する通信装置1においては、外部(例えば図示しないパーソナルコンピュータPC等)から通信部13等を介して送信の対象となる送信対象情報を取得する。また、この情報取得部21は、イニシエーターとは異なる通信装置1(以下、リレーとなる通信装置1と呼ぶ)においては、通信部13が他の通信装置1から受信した送信対象信号を復号して送信の対象となる送信対象情報を取得する。   In the communication device 1 that functions as an initiator, the information acquisition unit 21 acquires transmission target information to be transmitted from the outside (for example, a personal computer PC (not shown)) via the communication unit 13 or the like. The information acquisition unit 21 decodes a transmission target signal received from the other communication device 1 by the communication unit 13 in a communication device 1 (hereinafter referred to as a relay communication device 1) different from the initiator. To obtain the transmission target information to be transmitted.

なお、本実施の形態においては、リレーとなる通信装置1には、複数の他の通信装置1からの送信対象信号が到来することがあるが、情報取得部21は、そのうち、信号電力が最大のものを選択的に受信することとする。このような受信の方法は、広く知られた方法を採用することができるので、ここでの詳しい説明は省略する。   In the present embodiment, transmission target signals from a plurality of other communication devices 1 may arrive at the communication device 1 serving as a relay, but the information acquisition unit 21 has a maximum signal power. Are selectively received. As such a reception method, a widely known method can be adopted, and a detailed description thereof will be omitted here.

送信制御部22は、送信対象信号の送信タイミングを決定する。具体的に、リレーとなる通信装置1において、この送信制御部22は、通信部13が生成する送信対象信号を送信するタイミングとして、所定の送信タイミングからの遅延時間を決定する。   The transmission control unit 22 determines the transmission timing of the transmission target signal. Specifically, in the communication device 1 serving as a relay, the transmission control unit 22 determines a delay time from a predetermined transmission timing as a timing for transmitting the transmission target signal generated by the communication unit 13.

送信処理部23は、想定される送信対象信号の送信タイミングから送信制御部22が決定した遅延時間が経過したタイミングで、送信対象信号を通信部13に出力して1パケット分の信号の送信を指示する。   The transmission processing unit 23 outputs the transmission target signal to the communication unit 13 at the timing when the delay time determined by the transmission control unit 22 has elapsed from the expected transmission timing of the transmission target signal, and transmits the signal for one packet. Instruct.

[動作]
本実施の形態の通信装置1は、以上の構成を備えており、次のように動作する。本実施の形態の一例として、リレーとなる通信装置1における送信制御部22は、遅延時間を決定する所定の方法として、送信対象信号(パケット)の本来の送信開始のタイミングからランダムに遅延時間を決定する。ここでランダムな遅延時間は、予め定められたしきい値(ランダムに発行され得る値の最大値Rmax)を下回る値の一様乱数により定めればよい。
[Operation]
The communication device 1 according to the present embodiment has the above configuration and operates as follows. As an example of the present embodiment, the transmission control unit 22 in the communication device 1 serving as a relay randomly sets a delay time from the original transmission start timing of the transmission target signal (packet) as a predetermined method for determining the delay time. decide. Here, the random delay time may be determined by a uniform random number having a value lower than a predetermined threshold value (maximum value Rmax of values that can be issued randomly).

この例では、図3に例示するように、イニシエーターとして動作する通信装置1aがパーソナルコンピュータPCから取得した送信対象情報を、LoRaネットワークの規格で定められた変調方式であるM-ary FSK(Frequency Shift Keying)により変調して送信対象信号を生成する。そしてこの通信装置1aは当該送信対象信号を(チャープ変調して)無線にて送信する。図3では、1パケット分の信号(SS1a)が送信された状態を示している。本実施の形態では、各シンボルの信号を連結してパケットとしているので、シンボル長をTsとすると、1パケット分のパケット長Txは、このシンボル長Tsの整数倍となる。図3における1パケット分の信号は、このパケット長Txの長さとなる。一般的にTxはTsの10倍以上となるのが普通であるが、図3では、図示の都合上、Txの長さを極端に小さくして(例えばTx=Tsの程度として)表記している。   In this example, as illustrated in FIG. 3, transmission target information acquired from the personal computer PC by the communication device 1 a operating as an initiator is converted into M-ary FSK (Frequency), which is a modulation method defined by the LoRa network standard. The transmission target signal is generated by modulation by Shift Keying. The communication device 1a transmits the signal to be transmitted (chirp-modulated) wirelessly. FIG. 3 shows a state in which a signal (SS1a) for one packet is transmitted. In this embodiment, since the signal of each symbol is concatenated into a packet, if the symbol length is Ts, the packet length Tx for one packet is an integral multiple of the symbol length Ts. The signal for one packet in FIG. 3 has the packet length Tx. In general, Tx is usually 10 times or more of Ts. However, in FIG. 3, for the sake of illustration, the length of Tx is extremely small (for example, Tx = Ts). Yes.

一方、通信装置1b,1cは、それぞれ遅延時間を表すランダム値τ1,τ2を発行しておく。そして通信装置1aからの無線の信号が到来する範囲に在圏する通信装置1b,1cは、それぞれ、通信装置1aが送出した1パケット分の信号(SS1a)を受信する。   On the other hand, the communication devices 1b and 1c issue random values τ1 and τ2 representing delay times, respectively. Then, the communication devices 1b and 1c located in the range where the wireless signal from the communication device 1a arrives each receive a signal (SS1a) for one packet transmitted from the communication device 1a.

通信装置1b,1cは、予め定められた送信対象信号の基準送信タイミング(例えば、前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミング、あるいは当該タイミングから予め各通信装置1で共通に定められた時間Tpだけ経過したタイミング。なお、ここで時間Tpは、ランダムに発行され得る値の最大値Rmax以上としておいてもよい。図3の例では、前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミングとする)から、発行した値に対応する時間τ1,τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する(SS1b,SS1c)。以下、この通信装置1b,1cは、続いて受信される送信対象信号(SS2,SS3…)についても、それぞれ受信完了のタイミングから、発行した値に対応する時間τ1,τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する。   The communication devices 1b and 1c are determined in advance in common with each communication device 1 in advance from a reference transmission timing of a predetermined transmission target signal (for example, timing when reception of the transmission target signal is completed from the preceding communication device 1 or the timing). The timing at which the predetermined time Tp has elapsed, where the time Tp may be set to be equal to or greater than the maximum value Rmax of values that can be issued randomly, in the example of FIG. The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted (SS1b, SS1c) after being delayed by the time τ1, τ2 corresponding to the issued value. Hereinafter, the communication devices 1b and 1c also delay the transmission target signals (SS2, SS3,...) That are subsequently received from the timing of completion of reception by times τ1 and τ2, respectively, corresponding to the issued values. The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted.

さらに、通信装置1d,1eがそれぞれ、通信装置1bまたは通信装置1cが送出した1パケット分の送信対象信号(SS1bまたはSS1c)のうち、それぞれ信号強度が強い信号を受信する。図3の例では、通信装置1dは、通信装置1bの送信対象信号を受信し、通信装置1eは、通信装置1cの送信対象信号を受信するものとする。ここで通信装置1d,1eは、それぞれ遅延時間を表すランダム値τ3,τ4を発行しているものとする。   Furthermore, each of the communication devices 1d and 1e receives a signal having a strong signal strength among transmission target signals (SS1b or SS1c) for one packet transmitted by the communication device 1b or the communication device 1c. In the example of FIG. 3, the communication device 1d receives the transmission target signal of the communication device 1b, and the communication device 1e receives the transmission target signal of the communication device 1c. Here, it is assumed that the communication devices 1d and 1e issue random values τ3 and τ4 representing delay times, respectively.

通信装置1d,1eは、予め定められた送信対象信号の基準送信タイミング(ここでは前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミング)から、発行した値に対応する時間τ3,τ4だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する(SS1d,SS1e)。従って、ここでの例では、通信装置1d,1eが送出する送信対象信号は、各通信装置1が前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミングですぐに送信対象信号を送出する場合に比べ、それぞれ時間τ1+τ3,時間τ2+τ4だけ遅延していることとなる。   The communication devices 1d and 1e receive only the times τ3 and τ4 corresponding to the issued values from the predetermined reference transmission timing of the transmission target signal (here, the timing at which the reception of the transmission target signal is completed from the preceding communication device 1). After each delay, the transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted (SS1d, SS1e). Therefore, in this example, the transmission target signals transmitted by the communication devices 1d and 1e are transmitted immediately at the timing when each communication device 1 completes reception of the transmission target signal from the preceding communication device 1. Compared to the case, the time τ1 + τ3 and the time τ2 + τ4 are delayed.

なお、ここで送信制御部22が発行するランダムな値の最大値Rmaxは、シンボル長Tsに対応する値としておいてもよい。この場合、遅延時間は最大でも1シンボル分の時間となる。   Here, the maximum random value Rmax issued by the transmission control unit 22 may be a value corresponding to the symbol length Ts. In this case, the delay time is at most one symbol.

[遅延時間の調整]
本実施の形態のここまでに説明した例では、ランダムに発行される値によっては、複数の経路で送信される同じ内容の信号が、互いに大きく異なる時刻に配信されることとなり得る。例えば上述の例において、τ1>τ2、かつτ3>τ4であると、τ1+τ3>>τ2+τ4となって、通信装置1a→通信装置1b→通信装置1dの経路で送信される信号の遅延が、通信装置1a→通信装置1c→通信装置1eの経路で送信される信号の遅延より著しく大きくなることがあり得る。
[Adjust delay time]
In the example described so far in the present embodiment, signals having the same contents transmitted through a plurality of routes may be distributed at significantly different times depending on values that are randomly issued. For example, in the above example, if τ1> τ2 and τ3> τ4, then τ1 + τ3 >> τ2 + τ4, and the delay of the signal transmitted through the path of the communication device 1a → the communication device 1b → the communication device 1d is It can be significantly greater than the delay of the signal transmitted on the path 1a → communication device 1c → communication device 1e.

そこで、このような経路間の遅延差が大きくなることが好ましくない場合があることを考慮して、本実施の形態の通信装置1は、次のように動作してもよい。すなわち本実施の形態の別の例に係る通信装置1(リレーとなる通信装置1)では、制御部11が、送信対象情報に対して、発行した、遅延時間を表すランダムな値の情報を含める。つまり本実施の形態のここでの例では、リレーとなる通信装置1は、送信する信号に、当該信号の送信に係る遅延時間の情報を含める。   Therefore, in consideration of the case where it is not preferable that the delay difference between the paths becomes large, the communication device 1 of the present embodiment may operate as follows. That is, in communication device 1 (communication device 1 that serves as a relay) according to another example of the present embodiment, control unit 11 includes, for transmission target information, information on a random value that represents a delay time issued. . That is, in this example of the present embodiment, the communication device 1 serving as a relay includes information on a delay time related to transmission of the signal in a signal to be transmitted.

またこの例の制御部11は、前段の通信装置1から受信した送信対象信号を復調して得た送信対象情報に、遅延時間に係る情報が含まれるか否かを判断し、含まれる場合は、当該遅延時間に係る情報を用いて、自己が送信対象信号を送信する際の遅延時間を決定する。具体的にこの例の(リレーとなる通信装置1の)制御部11は、図4に例示するように、前段の通信装置1から受信した送信対象信号を復調した送信対象情報を取得する(S11)。   In addition, the control unit 11 in this example determines whether or not the transmission target information obtained by demodulating the transmission target signal received from the preceding communication device 1 includes information related to the delay time. Then, using the information related to the delay time, the delay time when the self transmits the transmission target signal is determined. Specifically, as illustrated in FIG. 4, the control unit 11 (in the communication device 1 serving as a relay) in this example acquires transmission target information obtained by demodulating the transmission target signal received from the preceding communication device 1 (S11). ).

制御部11は、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれているか否かを調べ(S12)、含まれていなければ(S12:No)、上述の例と同様に、予め定められたしきい値(ランダムに発行され得る値の最大値Rmax)を下回るランダムな値を発行して(S13)、処理S17に移行する。   The control unit 11 checks whether or not information indicating the delay time is included in the acquired transmission target information (S12). If not included (S12: No), the control unit 11 is determined in advance as in the above example. A random value lower than the threshold value (maximum value Rmax of values that can be issued randomly) is issued (S13), and the process proceeds to S17.

また制御部11は、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれていると判断したときには(S12:Yes)、予め送信対象信号を送信する時間として定められている時間T(実際に1パケット分の信号を送信するのに要する時間Txに、所定長のガードタイムを加算した時間。ここでガードタイムは、少なくとも、後に説明する遅延時間T′以上の時間、例えば遅延時間としてランダムに発行され得る値の最大値Rmaxに相当する時間としておく)から、処理S11で取得した情報に含まれる遅延時間τpを差引きした時間T′を求める(S14)。   In addition, when the control unit 11 determines that the acquired transmission target information includes information indicating the delay time (S12: Yes), the time T (actually determined as the time for transmitting the transmission target signal in advance) A time obtained by adding a predetermined guard time to a time Tx required to transmit a signal for one packet, where the guard time is at least a delay time T ′, which will be described later, for example, a random delay time. The time T ′ obtained by subtracting the delay time τp included in the information acquired in the process S11 is obtained (S14).

制御部11は、さらに、予め定められたしきい値(ランダムに発行され得る値の最大値Rmax)を下回るランダムな値を発行し(S15)、このランダムな値が表す時間τc′と、処理S14で求めた時間T′とを加算して、遅延時間τc=τc′+T′を求める(S16)。   The control unit 11 further issues a random value that is lower than a predetermined threshold value (maximum value Rmax of values that can be issued randomly) (S15), the time τc ′ represented by the random value, and the processing The delay time τc = τc ′ + T ′ is obtained by adding the time T ′ obtained in S14 (S16).

制御部11は、送信対象情報を生成する(S17)。ここで送信対象情報は、処理S12において、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれていないと判断されたときには、処理S11で取得した送信対象情報に、処理S13で発行した値に対応する遅延時間の情報を含めて、新たな送信対象情報として生成する。   The control unit 11 generates transmission target information (S17). Here, when it is determined in the processing S12 that the information indicating the delay time is not included in the acquired transmission target information, the transmission target information is set to the value issued in the processing S13 in the transmission target information acquired in the processing S11. The information including the corresponding delay time information is generated as new transmission target information.

また制御部11は、処理S12において、取得した情報に遅延時間を表す情報が含まれていると判断したときには、処理S11で取得した送信対象情報のうち、遅延時間に係る情報(前段の通信装置1の遅延時間に係る情報)を除き、処理S16で求めた遅延時間の情報を含めて、新たな送信対象情報とする。   When the control unit 11 determines in step S12 that the acquired information includes information indicating the delay time, the information related to the delay time among the transmission target information acquired in step S11 (the previous communication device) 1), information including the delay time obtained in step S16 is used as new transmission target information.

制御部11は、さらに、予め定められたシンボルの基準送信タイミング(例えば前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミング)から、処理S13で発行した値に対応する遅延時間、または処理S17で求めた遅延時間だけ遅れた時間で、処理S17で生成した送信対象情報を符号化して得た送信対象信号を送出する(S18)。   The control unit 11 further determines a delay time corresponding to the value issued in the process S13 from the reference transmission timing of a predetermined symbol (for example, the timing when the transmission target signal is completely received from the preceding communication device 1), or the process The transmission target signal obtained by encoding the transmission target information generated in the process S17 is transmitted by the time delayed by the delay time obtained in S17 (S18).

本実施の形態のここでの例によれば、図5に例示するように、イニシエーターとして動作する通信装置1aがパーソナルコンピュータPCから取得した送信対象情報を、LoRaネットワークの規格で定められた変調方式であるM-ary FSK(Frequency Shift Keying)により変調して送信対象信号を生成する。そしてこの通信装置1aは当該送信対象信号を(チャープ変調して)無線にて送信する。図5では、送信対象信号(SS1a)が送信された状態を示している。   According to the example of the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the transmission target information acquired from the personal computer PC by the communication device 1a operating as the initiator is modulated by the LoRa network standard. A transmission target signal is generated by modulation using M-ary FSK (Frequency Shift Keying). The communication device 1a transmits the signal to be transmitted (chirp-modulated) wirelessly. FIG. 5 shows a state in which the transmission target signal (SS1a) is transmitted.

一方、通信装置1aからの無線の信号が到来する範囲に在圏する通信装置1b,1cは、それぞれ、通信装置1aが送出した送信対象信号(SS1a)を受信する。ここで当該通信装置1aが送出する送信対象信号が表す送信対象情報には、遅延時間に係る情報が含まれないので、通信装置1b,1cは、受信した送信対象信号に対応する送信対象情報に、それぞれの遅延時間τ1,τ2を表す情報を含めた新たな送信対象情報を生成し、当該新たな送信対象情報を符号化して得た送信対象信号(SS1b,SS1c:遅延時間信号を含む送信対象信号)を生成する。そして通信装置1b,1cはそれぞれ、予め定められた基準送信タイミング(ここでは前段の通信装置1aから送信対象信号の受信が完了したタイミング)から、発行した値に対応する時間τ1,τ2だけそれぞれ遅延してから、生成した送信対象信号(SS1b,SS1c)を送出する。   On the other hand, each of the communication devices 1b and 1c located in the range where the wireless signal from the communication device 1a arrives receives the transmission target signal (SS1a) transmitted from the communication device 1a. Here, since the transmission target information represented by the transmission target signal transmitted by the communication device 1a does not include information related to the delay time, the communication devices 1b and 1c include the transmission target information corresponding to the received transmission target signal. , Transmission target signals (SS1b, SS1c: transmission targets including delay time signals) obtained by generating new transmission target information including information representing the respective delay times τ1, τ2, and encoding the new transmission target information Signal). Each of the communication devices 1b and 1c is delayed by a time τ1 and τ2 corresponding to the issued values from a predetermined reference transmission timing (here, the timing at which reception of the transmission target signal is completed from the preceding communication device 1a). After that, the generated transmission target signals (SS1b, SS1c) are transmitted.

以下、この通信装置1b,1cは、続いて受信される送信対象信号(SS2,SS3…)についても、それぞれ受信完了のタイミングから、発行した値に対応する時間τ1,τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号(それぞれに遅延時間の情報を含んでもよい)を送信する。   Hereinafter, the communication devices 1b and 1c also delay the transmission target signals (SS2, SS3,...) That are subsequently received from the timing of completion of reception by times τ1 and τ2, respectively, corresponding to the issued values. The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal (each of which may include delay time information) is transmitted.

さらに、通信装置1d,1eがそれぞれ、通信装置1bまたは通信装置1cが送出した送信対象信号(SS1bまたはSS1c)のうち、それぞれ信号強度が強い送信対象信号を受信する。図5の例では、通信装置1dは、通信装置1bの送信対象信号を受信し、通信装置1eは、通信装置1cの送信対象信号を受信するものとする。   Furthermore, each of the communication devices 1d and 1e receives a transmission target signal having a strong signal strength among the transmission target signals (SS1b or SS1c) transmitted by the communication device 1b or the communication device 1c. In the example of FIG. 5, it is assumed that the communication device 1d receives the transmission target signal of the communication device 1b, and the communication device 1e receives the transmission target signal of the communication device 1c.

通信装置1dが受信した送信対象信号に対応する送信対象情報には、通信装置1bによる遅延時間τ1を表す情報が含まれる。そこで通信装置1dは、遅延時間を表すランダムな値τ3を発行し、予め定められている時間Ts(ランダムな値として発行され得る値の最大値Rmaxが表す時間以上の時間としておく)から、上記受信したシンボルに含まれる情報で表される遅延時間τ1を差し引いて得た時間(Ts−τ1)に、発行したランダムな値が表す時間τ3を加算した遅延時間((Ts−τ1)+τ3)を得る。   The transmission target information corresponding to the transmission target signal received by the communication device 1d includes information representing the delay time τ1 by the communication device 1b. Therefore, the communication device 1d issues a random value τ3 representing the delay time, and from the predetermined time Ts (a time equal to or greater than the time represented by the maximum value Rmax of values that can be issued as a random value), A delay time ((Ts−τ1) + τ3) obtained by adding the time τ3 represented by the issued random value to the time (Ts−τ1) obtained by subtracting the delay time τ1 represented by the information included in the received symbol. obtain.

同様に、通信装置1eが受信した送信対象信号に対応する送信対象情報には、通信装置1cによる遅延時間τ2を表す情報が含まれる。そこで通信装置1eは、遅延時間を表すランダムな値τ4を発行し、予め定められている時間Tsから、上記受信した送信対象信号に含まれる情報で表される遅延時間τ2を差し引いて得た時間(Ts−τ2)に、発行したランダムな値が表す時間τ4を加算した遅延時間((Ts−τ2)+τ4)を得る。   Similarly, the transmission target information corresponding to the transmission target signal received by the communication device 1e includes information representing the delay time τ2 by the communication device 1c. Therefore, the communication device 1e issues a random value τ4 representing the delay time, and subtracts the delay time τ2 represented by the information included in the received transmission target signal from the predetermined time Ts. A delay time ((Ts−τ2) + τ4) is obtained by adding the time τ4 represented by the issued random value to (Ts−τ2).

また通信装置1b,1cが送出する送信対象信号が表す情報には、遅延時間に係る情報が含まれるので、通信装置1d,1eは、受信した送信対象信号に対応する送信対象情報から当該遅延時間の情報を除き、それぞれが発行した遅延時間τ3,τ4を表す情報を含めた送信対象情報を生成し、これを符号化して送信対象信号(SS1d,SS1e:遅延時間信号を含む送信対象信号)を生成する。   In addition, since information related to the delay time is included in the information represented by the transmission target signals transmitted by the communication apparatuses 1b and 1c, the communication apparatuses 1d and 1e can determine the delay time from the transmission target information corresponding to the received transmission target signal. The transmission target information including the information representing the delay times τ3 and τ4 issued by each of them is generated and the transmission target signals (SS1d, SS1e: transmission target signals including the delay time signal) are encoded. Generate.

そして通信装置1d,1eは、それぞれ、前段の通信装置1bまたは通信装置1cから送信対象信号の受信が完了したタイミングから、上記の方法で得たそれぞれの遅延時間((Ts−τ1)+τ3),((Ts−τ2)+τ4)だけそれぞれ遅延してから、それぞれ生成した送信対象信号を送信する(SS1d,SS1e)。従って、ここでの例では、通信装置1d,1eが送出する送信対象信号は、各通信装置1が前段の通信装置1から送信対象信号の受信が完了したタイミングですぐに送信対象信号を送出する場合に比べ、それぞれ時間τ1+(Ts−τ1)+τ3=Ts+τ3,時間τ2+(Ts−τ2)+τ4=Ts+τ4だけ遅延していることとなる。   Then, the communication devices 1d and 1e respectively receive the delay times ((Ts−τ1) + τ3), obtained by the above method from the timing when the transmission target signal is completely received from the preceding communication device 1b or the communication device 1c. After being delayed by ((Ts−τ2) + τ4), the generated transmission target signals are transmitted (SS1d, SS1e). Therefore, in this example, the transmission target signals transmitted by the communication devices 1d and 1e are transmitted immediately at the timing when each communication device 1 completes reception of the transmission target signal from the preceding communication device 1. Compared to the case, the time τ1 + (Ts−τ1) + τ3 = Ts + τ3 and the time τ2 + (Ts−τ2) + τ4 = Ts + τ4 are delayed.

この例によると、通信装置1d,1eが送出する送信対象信号の遅延時間の差は、高々|τ4−τ3|(ここで、|x|はxの絶対値を意味する)となり、前段までの遅延時間によらず、基準となる時間Ts(パケットの送信時間を含めれば、前段からの信号の受信後、Tx+Tsが基準時間となる)からの遅延時間で定められるので、伝搬経路によって遅延時間に大きな差が生じることがない。   According to this example, the difference between the delay times of the transmission target signals transmitted by the communication devices 1d and 1e is at most | τ4−τ3 | (where | x | means the absolute value of x). Regardless of the delay time, it is determined by the delay time from the reference time Ts (if the packet transmission time is included, Tx + Ts becomes the reference time after receiving the signal from the previous stage). There is no big difference.

[実施形態の効果]
本実施の形態によると、同じ内容の送信対象情報を含む送信対象信号が複数のノードから送信される際に、一般にそれぞれ互いに異なる遅延時間だけ遅延されて送信されることで、干渉の可能性を低減できる。すなわち、本実施の形態の例のLoRaネットワークの規格に基づく通信のようにM-ary FSKが用いられる場合に、同じ信号を送信する複数の通信装置1が出力する通信信号のエネルギー分布(1シンボル時間分の通信信号電力の累算値)間の比(ある通信装置1の信号を受信している間の、当該信号の信号強度と、他の通信装置1が送出している信号の信号強度との累算値の比)は、当該複数の通信装置1が一斉に(互いに遅延時間なく)信号を送出する際に比べて、遅延時間分だけずれていることで、相対的に大きくなり、特定の通信装置1からの信号を選択的に受信しやすくなる。
[Effect of the embodiment]
According to the present embodiment, when transmission target signals including transmission target information having the same contents are transmitted from a plurality of nodes, in general, transmission is performed with a delay time different from each other, thereby reducing the possibility of interference. Can be reduced. That is, when M-ary FSK is used as in communication based on the LoRa network standard in the example of the present embodiment, the energy distribution (1 symbol) of communication signals output from a plurality of communication devices 1 that transmit the same signal. The ratio of the signal strength of the communication signal power for a certain time (the signal strength of the signal while receiving a signal of a certain communication device 1 and the signal strength of a signal transmitted by another communication device 1) The ratio of the accumulated values of the communication device 1 and the communication device 1 is relatively large because the plurality of communication devices 1 are shifted by a delay time as compared to when signals are transmitted all at once (without a delay time), It becomes easy to selectively receive a signal from a specific communication device 1.

これにより、LoRaネットワークの規格に基づく通信においても、効率的に、同時的伝送(CT:Concurrent Transmission)を行い、マルチホップネットワークを構成することが可能となる。   Accordingly, even in communication based on the LoRa network standard, simultaneous transmission (CT) can be efficiently performed to configure a multi-hop network.

1 通信装置、11 制御部、12 記憶部、13 通信部、21 情報取得部、22 送信制御部、23 送信処理部。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Communication apparatus, 11 Control part, 12 Storage part, 13 Communication part, 21 Information acquisition part, 22 Transmission control part, 23 Transmission processing part

Claims (6)

マルチホップ通信を行う通信装置であって、
送信の対象となる情報を取得する取得手段と、
前記取得した情報を表す送信対象信号を送信する送信手段と、
前記送信手段を制御し、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから前記送信対象信号を送信開始させる送信制御手段と、
を含む通信装置。
A communication device that performs multi-hop communication,
Obtaining means for obtaining information to be transmitted;
Transmitting means for transmitting a transmission target signal representing the acquired information;
Transmission control means for controlling the transmission means and starting transmission of the transmission target signal after being delayed by a delay time determined by a predetermined method;
Including a communication device.
請求項1に記載の通信装置であって、
前記送信制御手段は、前記所定の方法としてランダムに前記遅延時間を決定する通信装置。
The communication device according to claim 1,
The transmission control means is a communication device that randomly determines the delay time as the predetermined method.
請求項1に記載の通信装置であって、
前記送信手段は、前記送信制御手段が決定した遅延時間を表す遅延時間信号を、前記取得した送信対象信号とともに送信する通信装置。
The communication device according to claim 1,
The transmission unit is a communication device that transmits a delay time signal representing a delay time determined by the transmission control unit together with the acquired transmission target signal.
請求項1または3に記載の通信装置であって、
前記取得手段は、他の通信装置から、当該他の通信装置において決定された遅延時間を表す遅延時間信号と、送信の対象となる送信対象信号とを取得し、
前記送信制御手段は、前記取得した遅延時間信号が表す遅延時間に基づいて定められる基準時間から、前記所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから、前記送信手段に前記送信対象信号を送信開始させ、
前記送信手段は、前記送信制御手段が決定した遅延時間を表す遅延時間信号を、前記取得した送信対象信号とともに送信する通信装置。
The communication device according to claim 1 or 3,
The acquisition means acquires a delay time signal representing a delay time determined in the other communication device and a transmission target signal to be transmitted from another communication device,
The transmission control means transmits the transmission target signal to the transmission means after delaying by a delay time determined by the predetermined method from a reference time determined based on a delay time represented by the acquired delay time signal. Start
The transmission unit is a communication device that transmits a delay time signal representing a delay time determined by the transmission control unit together with the acquired transmission target signal.
請求項1から4のいずれか一項に記載の通信装置であって、
前記送信手段は、前記送信対象信号を、3以上の信号点を有する周波数シフトキーイングにより変調して送信する通信装置。
The communication device according to any one of claims 1 to 4,
The transmission means modulates the transmission target signal by frequency shift keying having three or more signal points and transmits the modulated signal.
マルチホップ通信を行う通信装置を、
送信の対象となる情報を取得する取得手段と、
前記取得した情報を表す送信対象信号を送信する送信手段と、
前記送信手段を制御し、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから前記送信対象信号を送信開始させる送信制御手段と、
として機能させるプログラム。

A communication device that performs multi-hop communication,
Obtaining means for obtaining information to be transmitted;
Transmitting means for transmitting a transmission target signal representing the acquired information;
Transmission control means for controlling the transmission means and starting transmission of the transmission target signal after being delayed by a delay time determined by a predetermined method;
Program to function as.

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