JP2684577B2 - 単一チャネルでの一組のトランスミッタから単一のレシーバへのメッセージの伝送を管理するための方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、伝送チャネルが単一のチャネルで構成され
ており、この単一のチャネルを通じて全てのメッセージ
が伝送されなければならない場合に、一組のトランスミ
ッタからそれらに共通の単一のレシーバへと送られるメ
ッセージの伝送の管理を行うための方法に関するもので
ある。

数個のトランスミッタと単一のレシーバと一緒に単一
のチャネルに接続されている伝送システムにおいては、
メッセージ同士の混乱が生じないようにメッセージの伝
送を管理することが必須である。例えば、無線電話ネッ
トワークでは、基本的にオペレータの理解の上に頼る主
に音声による方法が使用される。一般に自動的に動作す
るデータ伝送システムでは、トランスミッタとレシーバ
の両方に設置された論理装置によって行われる、より固
定された方法が使用される。これらの方法は、例えばAL
OHA、CSMA、CSMA/CDなどの名称で知られている。

これらの方法のほとんどは、単一のメインレシーバか
らトランスミッタへのデータ要素の送信によって行われ
る、承認メッセージを発するシステムを使用している。
従って、これらのトランスミッタは、必ずある程度の複
雑さを有するデータ受信システムを備えていなければな
らない。

衝突の可能性を検出するために伝送チャネルを監視す
るか、あるいは衝突が発生した時点でレシーバから衝突
を示す信号が送り出されるCSMA型の衝突防止方法につい
ても同じことが言える。この場合も、レシーバは少なか
らず複雑なデータ受信システムを備えなければならな
い。

現在、単一のチャネルを介して単一のレシーバに接続
された複数のトランスミッタを有するシステムが開発さ
れている。例えば、入場乃至アクセスの管理、および高
速道路の料金支払ゲードでの支払いといった多くの用途
に設計されたマイクロウェーブバッジを挙げることがで
きる。これらのバッジを、好ましくはクレジットカード
と同じ寸法と重さを有し、場合によっては数年の寿命を
有する電池を組み込んだカードの形にする試みがなされ
ている。この場合、データレシーバの追加や伝送管理の
複雑さは、あらゆる面から見て許されるものでないこと
は容易に理解されよう。

さらに、これらのカードは、同一のものが複数コピー
されなければならず、且つ或る地域全体に分散する非常
に多数の別々の区域で機能することが可能でなければな
らないので、必ず１つの周波数で動作し、そのため、カ
ードがほぼ同時に同一のレシーバに伝送するメッセージ
の衝突を管理することが絶対に必須である。これらのト
ランスミッタは小型で低コストでなければならないの
で、データ受信システム並びに管理方法は極度に単純化
されたものであることが重要である。

この課題は現在のところ満足な解決を見ていない。

この課題を解決するために、本発明は単一チャネルで
の一組のトランスミッタから単一のレシーバへのメッセ
ージの伝送を管理するための方法において、レシーバが
複数のトランスミッタのうちの１つからの伝送を受ける
やいなや、レシーバが全てのレシーバに、少なくとも動
作中のトランスミッタによる伝送の間中ずっと、そのチ
ャネルがビジー状態（使用中）であることを示す２進情
報要素を送り、さらに、この２進情報要素の受信によっ
て、その他のトランスミッタによる送信の試みが全て禁
止されることを特徴とする方法を提案するものである。

以下、添付した図を参照しながら非限定的な例を説明
することによって、本発明のその他の特徴および利点が
より明らかとなろう。

図１は、単一のレシーバに接続された一組のトランス
ミッタを示しており、 図２は、第１のタイミングチャートを示し、 図３は、トランスミッタの概略図を示し、 図４は、第２のタイミングチャートを示し、 図５は、完全同時送受通信の場合のタイミングチャー
トを示す。

以下の記載では、簡略化のために、「レシーバ」とい
う言葉は、単一の周波数で動作する一組のトランスミッ
タによって送信されるデータ要素を受けるためのユニッ
トに使用するものとし、これらの要素は全てトランシー
バであるものと理解される。このようなシステムは図１
に概略を示されている。つまりレシーバ100は、一組の
トランスミッタからのデータ要素を受けることが可能
で、この図には４つのトランスミッタ101〜104が示され
ている。

本発明によれば、トランスミッタのうちの１つ、例え
ば101がレシーバ100にデータ送信を始めると、レシーバ
100は非常に簡単なビジー信号（使用中信号）を送り返
す。これは、例えばマイクロウェーブ伝送の場合には非
変調キャリヤであってもよく、この信号は全てのトラン
スミッタによって受信される。従ってこのビジー信号は
２進データ要素を伝送する。レシーバにデータ要素を送
っていないトランスミッタ102〜104が、この信号を、全
てのトランスミッタに共通のチャネルがビジー状態であ
ることを示す信号であると判断し、ビジー信号が受信さ
れている間中ずっと、場合によっては伝送しなければな
らないデータ要素の伝送を停止する。トランスミッタ10
1は、そのメッセージを送り終えた時点で送信を停止
し、その後レシーバがビジー信号の送信を停止し、チャ
ネルを開放して、今度は別のトランスミッタがこのチャ
ネルを使用して送信を行うことを可能にする。

この方法を実施するための装置は、例えば、再びマイ
クロウェーブ伝送を例にとるならば、送受アンテナに接
続されて、トランスミッタからの信号の受信の検出によ
って作動される簡単な発振器をレシーバ中で備えていて
もよい。さらに、トランスミッタは、例えば、非常に簡
略化された状態で図３に示すように、同調されたトラン
スミッションループ303に接続されたトランスミッタ302
を有するマイクロウェーブバッジ301であってもよい。
本発明では、さらにこのバッジは、レシーバ100より送
られてくるビジー信号の周波数に同調された受信ループ
304を有する。このループ上で受信された信号はダイオ
ード305によって整流される。このダイオード305は、DC
電圧を発生し、そのDC電圧は、トランスミッタ302に印
加される。トランスミッタ302は、それが伝送状態にな
い場合にはこの電圧によってオフにされる。トランスミ
ッタがすでに送信状態である時には、図３に示すような
非常に簡単な論理システム306によって、トランスミッ
タ302をオフにすることを禁止することができる。

この例は、最大限単純化されたものであって、本発明
の原理の理解を可能にするが、解決すべきいくつかの問
題を残している。

これらの課題のうち一つは、メッセージの受取り承認
の管理、つまりレシーバで受信されたデータが正確であ
ることをトランスミッタに知らせ、必要ならばこのデー
タが正確に受信されるまで、少なくとも一定の時間範囲
の中で、トランスミッタがこのデータを再送信できるよ
うにすることにある。

そのために、非常に簡単な方法で、レシーバが周知の
方法に従って（例えばパリティー法によって）受信した
データ要素を分析し、それらの有効性を検証する。これ
らのデータ要素がこれらのシステムによって与えられる
通常の範囲内で正確であると認識されれば、レシーバが
チャネルビジー信号の伝送を停止する。もし、反対に、
これらのデータ要素が正確であると認められない場合に
は、この信号の送信が続いて行われ、トランスミッタ10
1が、この送信が停止されないことを、受信が正確でな
いことのサインおよびメッセージの再送信の要求である
と判断する。その後、受信が正確に行われるまで、操作
が十分な回数だけ繰り返される。

しかしながら、チャネルがルーチンエラー（例えば伝
送状態が悪いによって永久にビジー状態となるのを防ぐ
ために、この再送信は、送信を行う順番を待っていると
思われるトランスミッタの数の従って主に決定される適
当な回数に制限される。

このシーケンスを図２に概念的に示した。図２の上部
に、トランスミッタの伝送期間（斜線で表されている）
が示され、図２の下部に、チャネルの空きまたはビジー
状態（使用中）が、高レベルと低レベル信号で表され
て、示されている。

トランスミッタが最初にそのメッセージを送信し始め
ると、信号が空き状態からビジー状態となり、これは時
間t1でのビジー信号の送信に対応する。トランスミッタ
はその最初の送信を時間t2で終了し、この図に示す例で
は、レシーバが、受信されたメッセージが正しくないと
いうことを検出する。従ってレシーバはそのチャネルビ
ジー信号を送信し続け、引続き別のトランスミッタから
の伝送は遮断されるが、動作中のトランスミッタにはメ
ッセージが正しく受信されなかったことが知らされる。
従って、この動作中のトランスミッタは、時間t3から時
間t4までそのメッセージを再送信する。この時間t4で、
この例では、レシーバが、メッセージが正確に受信され
たということを検出し、従ってビジー信号の送信を停止
する。その後チャネルの状態は再び空きとなる。このこ
とによって別のトランスミッタが取って変わることが可
能となる。

数個のトランスミッタが同時に動作を開始しようとし
た場合の送信の衝突の問題に取り組むことも必要であ
る。簡単なシステムでは、第１には、このシステムが多
数のトランスミッタを持たないためにこのような状況は
比較的まれであるということに頼ることによって、第２
に、数個のトランスミッタが同時に送信を開始したなら
ば、受信状態が必ず不良となり、従ってトランスミッタ
は混乱を避けるために所定の回数の再伝送を行った後に
伝送を停止するであろうという理由から、この問題は、
格別の手段を設けることなく対処することができる。

しかしながら、この方法はそれ十分満足なものではな
く、トランスミッタの数が多少なりとも大きくなった時
点で効果を失う。

この問題を解決するために、本発明はさらに、例えば
図４に示すようなわずかに複雑さを増したシーケンシン
グシステムを提案するものである。

まず最初に、それぞれのトランスミッタが伝送を行う
前に、（比較的短くてもよいが、それぞれのトランスミ
ッタ毎に同一の値を有する）時間Ttの間、チャネルのビ
ジー状態をテストする。

その場合、２つの可能性が考えられる。

チャネルがビジー状態であれば、トランスミッタはか
なり長い時間Tvの間、待機状態となる。このTvはメッセ
ージのために用意された最大の伝送時間よりも長いのが
好ましい。

チャネルが空き状態ならば、これは他のトランスミッ
タが送信を行っていないことを意味するが、その場合時
間Ttの後に数個のトランスミッタが同時に送信を開始す
る恐れがある。これを避けるために、トランスミッタ
は、ランダムな時間Taの間待機状態となり、再びTtの間
チャネルの使用状況をテストして、その後この時間の経
過後にまだチャネルが空きであれば送信を開始する。

反対に、この時間Taの経過後、その間に送信を開始し
たトランスミッタによってチャネルがビジー状態となっ
ている場合には、システムは第１の可能性として述べた
状況となり、再びシーケンスが開始される。トランスミ
ッタ間および同一のトランスミッタの連続する送信期間
の間の時間Taのランダム要素の分散は、異なる２つのト
ランスミッタで同時に２つの伝送が起こる可能性がほぼ
ゼロとなるようなものとする。

非常にまれにこれが発生した場合には、受信エラーが
起こって、上述した「衝突に対して保護されていないシ
ステム」の場合と同様、所定の回数の反復後に衝突状態
からの脱却がおこなわれよう。

図４を参照すると、時間t0で４個のトランスミッタが
送信を行おうとしていると仮定すれば、それら４個のト
ランスミッタ全てが時間Ttの間チャネルをテストして、
その後、それぞれ時間Ta1、Ta2、Ta3およびTa4の間待機
状態となる。Ta2が最も短い時間であるために、トラン
スミッタ２が再び時間Ttの間チャネルの状態をテストす
る時、トランスミッタ２はチャネルが空いていることを
検出し、時間t1で送信を開始する。この送信は斜線の四
角形で表されている。

その他のランダムな待機時間の長さに応じて、時間t1
では、トランスミッタ１はチャネルをテストするための
時間Ttにあり、トランスミッタ３と４は依然としてラン
ダムな待機時間Ta3およびTa4にある。

この例では、説明を簡単にするために、受信が良好に
行われると仮定するならば、時間t2でトランスミッタ２
からの送信が終了し、チャネルは再び空きとなる。その
後できるだけ多くのその他のトランスミッタが送信しな
ければならないデータを送信できるようにするために、
トランスミッタ２は、例えば待機時間およびテスト時間
も考慮してそれ以外の３つのトランスミッタがメッセー
ジを伝送するための時間を取ることができるように、比
較的長い時間t1の間待機状態となる。

この例では、この時間t2では、システムのトランスミ
ッタ１、３および４がそれぞれの待機時間Tdにあること
が図示されている。この待機時間経過後、これら３個の
トランスミッタはテスト時間Ttに入り、それぞれのトラ
ンスミッタごとに、再びテスト／ランダム待機／テスト
シーケンスが開始される。待機時間はランダムなので、
この場合、２回めのランダム待機時間Ta1′に続く時間T
tの経過後に位置する時間t3で最初に空きのチャネルを
発見するのはトランスミッタ１であり、一方この時、ト
ランスミッタ３はランダム待機時間Ta3′にあり、トラ
ンスミッタ４はまだ待機時間Tvの後のテスト時間Ttにあ
る。

従ってトランスミッタ１はそのメッセージの送信を開
始し、時間t4で停止して、長い待機時間T1に入る。

この時、システムのトランスミッタ３は待機時間Tvに
あって、トランスミッタ４は待機時間Tvの後のテスト時
間Ttにある。そして、トランスミッタ４のテスト／ラン
ダム待機／テストシーケンスが行われ、遅れて始まるト
ランスミッタ３が同じシーケンスが終了する前に、終了
する。従って、時間t5で送信を開始するのはトランスミ
ッタ４であり、トランスミッタ４は時間t6まで送信を行
い、t6で長い待機時間T1に入る。

この時、３個のトランスミッタ１、２および４は長い
待機時間にあり、トランスミッタ３は待機時間Tvにあ
る。

従って、シーケンスTt−Ta3″−Tt後の時間t7に、メ
ッセージの送信を開始するのはトランスミッタ３であ
る。前述のシーケンスは、ここでは必要でなくとも自動
的に起こる。なぜなら、メッセージのランダムな連なり
によって、さらに時間T1が常に有限な長さであることを
考慮すれば、それが必要な構成となることは極めてあり
得ることだからである。

トランスミッタ３からのメッセージは時間t8で停止
し、その時点からトランスミッタ３は長い待機時間T1に
入る。その後、長い待機時間を終了して新しいメッセー
ジを送信することが必要になった最初のトランスミッタ
が再びシーケンスでチャネルのテストを開始する。この
図では、こうした状況にあるのはトランスミッタ２であ
る。

最大数のメッセージの伝送を可能にするために、合計
の時間Tt＋Ta＋Ttが、常に、メッセージを送信するのに
かかる最短の時間よりも短くなるようしておくのが有効
であろう。図面においては、図を見やすくするためにこ
の条件が満たされていないことが理解されよう。

本発明は任意の無線周波数システムまたは誘導カップ
リングシステムに適用することができる。本発明はさら
に半同時送受通信に適用することも可能である。この場
合、トラシーバ100はキャリヤ上に変調された信号を送
り出す。トランスミッタ（バッジ）がトランシーバ100
の送信範囲にある時、トランスミッタ（バッジ）は時間
Ttの間チャネルをテストしてこのチャネルが空いている
かビジー状態であるかを知る。

活性化信号が存在するならば（キャリヤが存在する場
合）、チャネルは空きである。活性化信号が存在しない
場合にはチャネルはビジー状態である。活性化周波数の
中にリスニング窓を挿入する（空きチャネル）。（ATR
フレームの形で）メッセージの開始が受信されるやいな
や、トランシーバ100がチャネルがビジー状態であるこ
とを宣言する（キャリヤがない場合）。この例を具体的
に示した図５の概略図を参照することができる。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一チャネルでの一組のトランスミッタか
   ら単一のレシーバへのメッセージの伝送を管理するため
   の方法において、レシーバ（100）が、複数のトランス
   ミッタのうちの１つ（101）からの送信を受けるやいな
   や、全てのレシーバ（101−104）に、少なくとも動作中
   のトランスミッタによる送信の間中ずっと、そのチャネ
   ルがビジー状態であることを示す２進情報要素を送り、
   さらに、その他のトランスミッタが上記２進情報要素を
   受信することによって、これらその他のトランスミッタ
   （102,103,104）による送信の試みが全て禁止され、ト
   ランスミッタ（102）が送信を行おうとする時、まず最
   初に、チャネルの使用状況の第１回目のテストを行い
   （Tt）、その後ランダムな時間の間待機状態となり（T
   a）、その後更に、チャネルの使用状況について第２回
   目のテストを行い（Tt）、そして、この第２のテストの
   結果がチャネルが空いていることを示した場合には送信
   を開始し、テストの結果がチャネルがビジー状態である
   ことが示した場合には、トランスミッタ（101）がメッ
   セージの平均送信時間にほぼ等しい時間（Tv）の間待機
   状態となることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】動作中のトランスミッタ（101）によって
   送信されたメッセージの受信が正しく行われない場合に
   は、レシーバせ上記２進情報要素を送信し続け、それが
   正しく受信されるまで、所定の回数の範囲内で、動作中
   のトランスミッタが同様の送信を繰り返すことを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】動作中のトランスミッタ（102）がその送
   信を終了した時点で、その他複数のトランスミッタ（10
   1,103,104）が変わるがわる送信を行うことを可能にす
   る十分長い時間の間、その動作中のトランスミッタ（10
   2）が待機モードとなることを特徴とする請求項１およ
   び２のいずれか一項に記載の方法。
4. 【請求項４】チャネルの使用状況を示す２進情報要素が
   非変調キャリヤであることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか一項に記載の方法。