JP3574413B2 - 無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同じ通信チャネルを複数のセルの間で共通に利用するための無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法に関し、例えば移動体通信システムや無線ＬＡＮシステムに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、移動体通信システムにおいて複数の送信局及び複数の受信局が通信に使用する無線周波数を共用するための方法としては、従来より大きく分けて２つの方法が知られている。第１の方法は同じ周波数を使用する複数の無線基地局同士の位置関係を工夫することであり、第２の方法は複数の通信局同士の送信が衝突するのを防止するための通信プロトコルを用いることである。
【０００３】
まず、第１の方法について説明する。
図６においては、通信に同じ無線周波数を使用する２つのセルＣＥ１０１，ＣＥ２０１の中央部にそれぞれ無線基地局ＡＰ１０１，ＡＰ２０１が存在する場合を表している。また、無線端末局ＳＴＡ１０１はセルＣＥ１０１内で干渉が最も激しくなる場所に存在している。
【０００４】
無線端末局ＳＴＡ１０１は、無線基地局ＡＰ１０１の送信した希望波Ｃ１０１と無線基地局ＡＰ２０１の送信した干渉波Ｉ２０１とを同時に受信する可能性がある。その場合であっても、キャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが大きければ通信品質は良く希望波を正しく復調することができる。
無線端末局ＳＴＡ１０１が希望波を正しく復調できない場合には、無線端末局ＳＴＡ１０１におけるキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを大きくする必要がある。そのためには、セルＣＥ１０１とセルＣＥ２０１との距離を大きく離すように無線基地局ＳＴＡ１０１，ＳＴＡ２０１の位置関係を定める必要がある。
【０００５】
ところで、移動体通信システムにおいては複数のセルで共通の無線周波数の利用を可能にするために、図７に示すように六角形の多数のセルを組み合わせてサービスエリアを構成する場合がある。通常は、六角形のセルのそれぞれの中央部に無線基地局が配置される。
図７の例では、互いに異なる無線周波数（ｆ１〜ｆ７）を通信に使用する７つのセルを組み合わせてセルの集合（集合の区切りを太い線で表す）を構成してある。また、同様のセルの集合を１単位としてセルの配置を繰り返すことにより広い範囲に隙間なくセルを配置して平面の全体にサービスエリアを形成してある。
【０００６】
すなわち、各集合の中央のセルＣＥ３０１，ＣＥ４０１，ＣＥ５０１，ＣＥ６０１，ＣＥ７０１，ＣＥ８０１，ＣＥ９０１は同一の無線周波数を通信に使用する。従って、セルＣＥ３０１に注目すると、同一周波数を用いるセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の送信がセルＣＥ３０１内の送受信に影響を与える。
従って、セルＣＥ３０１については周囲の６つのセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の影響を考慮する必要がある。セルＣＥ３０１の通信がセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の影響を受ける場合であっても、所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを満たす場合には、セルＣＥ３０１内で希望波を正しく復調することができる。他のセルについても同様である。
【０００７】
所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが得られない場合には、希望波を正しく復調できなくないので、同じ無線周波数を共用することができない。しかし、使用する無線周波数の数（種類）を増やすことにより、キャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを改善することができる。すなわち、使用する無線周波数の数を増やしてセルの集合の１単位を構成するセルの数を増やせば、セルの集合の１単位の大きさが拡大するので、セルＣＥ３０１とセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１との間隔が広くなりキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが改善される。
【０００８】
また、図８においても、六角形の多数のセルを組み合わせてサービスエリアを構成するとともに、互いに異なる無線周波数を通信に使用する７つのセルを組み合わせてセルの集合を構成してある。
図８において、セルの集合ＧＥ１，ＧＥ２同士が同じ無線周波数を共通に利用するためには、各セル内におけるキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが許容値を満足するようにセルの集合ＧＥ１，ＧＥ２同士の距離を離す必要がある。
【０００９】
セルの集合内に存在する同じ周波数を使用する無線基地局同士の距離が所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを満たすほど離れていない場合には、送信する時間帯が重ならないように制御しなければならない。すなわち、無線基地局を制御する装置を設置して集中制御を行うか、もしくは各無線基地局が自律分散制御を行わないと複数セルの棲み分けを行うことができない。
【００１０】
次に、複数の通信局同士の送信が衝突するのを防止するための通信プロトコルを用いる第２の方法について説明する。
ここでは、無線ＬＡＮの標準化を行っているＩＥＥＥ８０２．１１で定められているＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）（ＩＥＥＥＰ８０２．１１／Ｄ８．０，Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）を例として説明する。
【００１１】
無線基地局及び無線端末局は常にキャリアセンスを行い、チャネルが未使用の場合には、チャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。送信要求のある無線基地局及び無線端末局はキャリアセンス時間（ＴＤ）に渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合には直ちにパケットの送信を行う。
【００１２】
また、ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。キャリアセンス時間（ＴＤ）に渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、さらにスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になった場合にパケットの送信を行う。
【００１３】
パケットを受信した無線基地局及び無線端末局は必要に応じて所定の優先アクセス時間（ＴＳ，ＴＳ＜ＴＤ）経過した後、送信元にパケットを正しく受信したことを示す応答パケットを送信する。
図９に示す例では、無線基地局ＡＰ１とそれが形成するセルＣＥ１内に存在する無線端末局ＳＴＡ１、及び無線基地局ＡＰ２とそれが形成するセルＣＥ２内に存在する無線端末局ＳＴＡ２とを用いて、ＣＳＭＡ／ＣＡによる分散制御を行う場合にパケット単位で無線周波数を共用することを想定している。
【００１４】
図９の例では、無線基地局ＡＰ１及びＡＰ２は互いのパケットの送信を検出可能であり、チャネルがビジー状態かアイドル状態であるかを判断することができる場合を想定している。また、各無線基地局は自局のセル内の複数の無線端末局と通信を行うため、見通しのよいところに設置されているが、無線端末局は常に見通しのよいところに存在するとは限らないので無線基地局及び無線端末局は他のセル内に存在する無線端末局の送信を確認できないものと仮定する。
【００１５】
無線基地局は一定間隔で制御信号（ビーコン）を無線端末局に送信している。各無線基地局のビーコン送信タイミングＴＢ１０１〜ＴＢ１０４，ＴＢ２０１〜ＴＢ２０３で制御信号が送信される。無線基地局は、常にキャリアセンスを行いチャネルの状態を認識している。ビーコン送信タイミングでキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合は、直ちにビーコンを送信する。ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、さらにスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になった場合にビーコンの送信を行う。
【００１６】
無線基地局ＡＰ１は自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ１０１を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０１を正常に受信する。この場合には、無線端末局ＳＴＡ１は送信要求がないので待機状態を維持する。
【００１７】
無線基地局ＡＰ２は自局のビーコン送信タイミングＴＢ２０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ２０１を送信し、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０１を正常に受信する。送信要求のある無線端末局ＳＴＡ２はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ２へ直ちにパケットＰ２０１の送信を開始する。
【００１８】
無線基地局ＡＰ２はパケットＰ２０１を受信し、優先アクセス時間ＴＳ経過後に応答パケットＡ２０１を送信する。無線端末局ＳＴＡ２は応答パケットＡ２０１を受信することで、パケットＰ２０１が正常に受信されたことを確認する。
無線基地局ＡＰ１は自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０２でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ１０２を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０２を正常に受信する。
【００１９】
送信要求のある無線端末局ＳＴＡ１はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ１へ直ちにパケットＰ１０２の送信を開始する。無線基地局ＡＰ２は、他のセル内に存在する無線端末局ＳＴＡ１のパケットＰ１０２の送信を確認できないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０２でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識し、直ちにビーコンＢ２０２を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０２を正常に受信する。
【００２０】
しかし、無線基地局ＡＰ１はパケットＰ１０２とビーコンＢ２０２とを同時に受信することになるため、パケットＰ１０２を正しく復調できない。従って、このときには応答パケットを送信しない。
無線端末局ＳＴＡ１は、優先アクセス時間ＴＳ経過後に応答パケットを受信するのに必要な時間ＴＡを経過しても応答パケットを受信できず、さらにキャリアセンス時間ＴＤ経過しても応答パケットを受信できないため、パケットＰ１０２の送信が失敗したものとみなしてパケットの再送を試みる。
【００２１】
キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した無線端末局ＳＴＡ１は、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ１０２を決定する。この例では、待ち時間ＴＣＷ１０２としてスロット時間１つ分の長さを定めている。
【００２２】
無線端末局ＳＴＡ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になるのと同時にパケットＰ１０２’の再送を開始する。
無線基地局ＡＰ１はパケットＰ１０２’を受信し、優先アクセス時間ＴＳの経過後に応答パケットＡ１０２を送信する。
【００２３】
無線端末局ＳＴＡ１は、応答パケットＡ１０２を受信することで、パケットＰ１０２’が正常に受信されたことを確認する。
無線基地局ＡＰ１は、自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０３でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識していないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０３でビーコンの送信を行わずに待機する。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後で０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ１０３を決定する。この例では、送信待ち時間ＴＣＷ１０３をスロット時間１つ分の長さに定めている。
【００２４】
無線基地局ＡＰ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、スロット時間相当の送信待ち時間を減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ１０３の送信を行い、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０３を正しく受信する。この場合、無線端末局ＳＴＡ１は送信要求が存在しないので待機状態を維持する。
【００２５】
無線基地局ＡＰ２は、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０３でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識していないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０３でビーコンの送信を行わずに待機する。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後で、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ２０３を決定する。この例では、送信待ち時間ＴＣＷ２０３をスロット時間１つ分の長さに定めている。
【００２６】
無線基地局ＡＰ２は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ２０３の送信を行う。従って、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０３を正しく受信する。この場合、無線端末局ＳＴＡ２は送信要求が存在しないので待機状態を維持する。
【００２７】
上記のような方法を用いることにより、複数の無線局が同一の無線周波数を互いに共用することができる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
セルを複数並べてサービスエリアを構築する際に、使用できるチャネル数が限られている場合には、同じチャネルを複数のセルに共通に割り当てて同じチャネルを繰り返し使用しなければならないという制約がある。
【００２９】
電波は送信点から離れるに従って減衰するので、送信された情報を正しく受信できる領域は限られている。このように情報を正しく受信できる領域を受信エリアとする。また、情報は正しく受信できなくても何らかの送信が行われたことは検出できる領域が存在する。このような領域を干渉エリアとする。
ここで、正しく受信したい電波を希望波とし、干渉エリアから送信された電波を干渉波とする場合に、受信点において希望波（Ｃａｒｒｉｅｒ）と干渉波（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）との比（Ｃ／Ｉ）が大きければ通信品質がよいため復調が可能になる。しかし、干渉波の影響が大きい場合には復調ができない。
【００３０】
使用できるチャネル数が限られている場合に、所要のＣ／Ｉが満たせない距離で同じ周波数を繰り返し使用してサービスエリアを構築しなければならないときには干渉波の影響が現れるため、干渉エリアのデータ送信が受信エリアのデータ送受信を妨害するという問題点がある。
サービスエリアを構築する際に、使用できるチャネル数が限られている場合に前述の第１の方法を用いて無線周波数を共用しようとすると、各チャネルの帯域幅を減らしてチャネル数を増やす必要があるため、セル当りのピーク速度が減少するという問題がある。
【００３１】
また、前述の第２の方法を用いて無線周波数を共用する場合には、全ての無線基地局と無線端末局とが互いにその送信を検出できるとは限らないため、パケットの衝突が発生し、スループットが低下するという問題がある。これは、隠れ端末問題と呼ばれている。
本発明は、複数の無線基地局及び複数の無線端末局が同じ無線周波数を共用する場合に、パケットの衝突によるスループットの低下を抑制することが可能な無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線周波数共用方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定め、各無線基地局では、ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、各無線基地局では、前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止し、各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制することを特徴とする。
【００３３】
従来の通信においては、ビーコン信号を送信するタイミングは複数の無線基地局同士の間で非同期になっている。しかし、請求項１では共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定める。但し、前記送信タイミングは送信の基準となる時間であって、実際にビーコン信号が送信されるタイミングとは異なる。
【００３４】
すなわち、各無線基地局では、送信タイミングの後で使用する通信チャネルがアイドル状態であっても、更に乱数により決定される送信待ち時間だけ通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信する。実際にビーコン信号を送信する場合、つまり送信待ち時間の間に他の無線基地局からのビーコン信号を検出しなかった場合には、無線基地局は次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可する。
【００３５】
また、送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止する。
【００３６】
このような制御を実施することにより、干渉エリアからのパケット送信と受信エリア内のパケット送信との衝突を防ぐことができ、通信のスループットが改善される。また、同一のチャネルを複数のセルで共通に利用できるので、多数のセルを並べて広いサービスエリアを構成する場合にはチャネルの利用効率が向上する。
【００３７】
請求項２は、請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に自局の受信レベルを監視して、所定の閾値以上の受信レベルを検出した場合には他の無線基地局からのビーコン信号を受信したものとみなし、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００３８】
請求項２においては、受信レベルの監視により送信待ち時間の間に通信チャネルがアイドル状態か否かを簡単に識別することができる。
請求項３は、請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に信号を受信した場合には、受信した信号の内容を解析して他の無線基地局から到来した誤りのないビーコン信号か否かを識別し、他の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００３９】
前記送信待ち時間の間には、他の無線基地局が送信したビーコン信号の他にノイズなどの通信とは無関係の信号を受信する可能性もある。従って、発生するノイズが多い環境では請求項２のように受信レベルだけで信号の識別を行うと、パケットの衝突が生じない時であっても通信チャネルを利用できなくなり、通信チャネルの利用効率が低下する。
【００４０】
請求項３においては、送信待ち時間の間に信号を受信した場合には、受信した信号の内容を解析して他の無線基地局から到来した誤りのないビーコン信号か否かを識別するので、ノイズとビーコン信号とを確実に区別することができ、発生するノイズが多い環境であっても通信チャネルの利用効率が低下するのを防止することができる。
【００４１】
請求項４は、請求項３の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に受信した信号が前記ビーコン信号ではないと認識した場合には、前記送信待ち時間の計数を中断して所定のキャリアセンス時間が経過するまで待機し、通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから前記送信待ち時間の計数を再開することを特徴とする。
【００４２】
請求項４においては、無線基地局は前記送信待ち時間の間にノイズなどを受信した場合には、それを検出しなくなるまで待機してからビーコン信号を送信する。従って、ノイズとビーコン信号とが重なるのを防止することができ、無線端末局においてはビーコン信号の検出が容易になる。
請求項５は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線基地局制御方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、各無線基地局では、ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００４３】
請求項５の無線基地局制御方法を無線基地局で実施することにより、請求項１の方法を実施することができる。
請求項６は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線端末局制御方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制することを特徴とする。
【００４４】
請求項６の無線端末局制御方法を無線端末局で実施することにより、請求項１の方法を実施することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法の１つの実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。この形態は請求項１，請求項２，請求項５及び請求項６に対応する。
【００４６】
図１はこの形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。図２は無線端末局のビーコン受信処理を示すフローチャートである。図３はこの形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
この形態では、図３に示すように無線基地局ＡＰ１が形成するセルＣＥ１内に無線端末局ＳＴＡ１が存在し、無線基地局ＡＰ２が形成するセルＣＥ２内に無線端末局ＳＴＡ２が存在し、２つのセルＣＥ１，ＣＥ２が共通の周波数を通信に用いる場合を想定している。
【００４７】
また、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２及び各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は常にキャリアセンスを行う。すなわち、キャリアの受信レベルによりチャネルが未使用か否かを識別する。そして、チャネルが未使用の場合にはチャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。
【００４８】
この形態では、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２に対して一定の時間間隔で制御信号であるビーコンの送信を試みる。図３において、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４は、ビーコン送信の基準タイミングを表している。
図３に示すように、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４の発生周期及び各タイミングは、共通の周波数を使用する複数の無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２について一致するように制御されている。
【００４９】
実際にビーコンＢ３０１，Ｂ３０２，Ｂ３０３を送信するタイミングは、図３に示すようにビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４よりも後になる。実際には、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４を基準として乱数に基づいてタイミングが決定される。
【００５０】
各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、ビーコンを送信するまでのシーケンスとして図１に示すビーコン送信処理を実行する。また、各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は図２に示すビーコン受信処理を実行する。
次に、図１を参照しながら無線基地局が実行するビーコン送信処理の内容について説明する。
【００５１】
ビーコンの送信タイミング（図３のＴＢ３０１，ＴＢ３０２，・・・）になると、ステップＳ１０１からＳ１０２に進み、所定のキャリアセンス時間ＴＤに渡って使用するチャネルがアイドル状態か否かを識別する。
チャネルがアイドル状態であることを確認した場合には、ステップＳ１０２からＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間で一様に分布する乱数を生成する。そして、得られた乱数値に基本単位時間（スロット時間）を掛けて、今回の送信待ち時間（図３のＴＣＷ３０１−１，ＴＣＷ３０２−２，・・・）を決定する。
【００５２】
次のステップＳ１０４では、送信待ち時間を計数するためのタイマの起動もしくは動作再開のための処理を行う。
ステップＳ１０５では、自局の受信レベルを予め定めた閾値と比較することにより他の無線基地局から送信されたビーコンを検出したか否かを識別する。従って、何らかの信号が十分に高いレベルで受信された場合にはそれをビーコンの受信とみなす。
【００５３】
ビーコンを検出した場合にはステップＳ１０５からＳ１０９に進む。また、当該チャネルに割り当てられたスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、ステップＳ１０５からＳ１０６に進む。そして前記タイマの計数する送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。送信待ち時間が０でなければ、ステップＳ１０３で決定した必要な送信待ち時間を経過していないのでステップＳ１０６からＳ１０５に戻って時間待ちを継続する。
【００５４】
タイマの計数する送信待ち時間が０になると、ステップＳ１０６からＳ１０７に進み、実際にビーコン（図３のＢ３０１，Ｂ３０２，・・・）を送信する。
この場合、次のステップＳ１０８に進み、次のビーコン送信タイミングになるまでの間、自局が属するセル内でのデータ伝送サービスを許可する。
一方、送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信したビーコンを受信レベルにより検出した場合には、ステップＳ１０９で送信待ち時間の計数を停止し、ステップＳ１１０でフレーム送信を行うことなく送信予定のビーコンを破棄する。また、次のビーコン送信タイミングまでの間は、データ伝送サービスを禁止する（Ｓ１１１）。
【００５５】
各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、上記の手順を各ビーコンの送信タイミングで行う。
一方、各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は、図２に示す処理を行うので、受信したビーコンが自身の属する基地局が送信したものであり、その情報に誤りがないことを確認した場合に、次のビーコン送信タイミングまでの間、パケットの送受信を行う（Ｓ２０５）。また、受信したビーコンが自身の属する基地局が送信したものではないか、もしくはビーコンを正しく受信できなかった場合にはパケットの送信を中止して（Ｓ２０６）次のビーコンを受信するまで待機する。
【００５６】
上記のように、各無線基地局がビーコンを送信する場合には、ビーコン送信タイミングでキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態である場合であっても、必ず乱数に基づいて送信待ち時間を決定し、使用するチャネルがアイドル状態である時間が送信待ち時間になるまで待機してからパケットの送信を行う。
【００５７】
ビーコンを送信した無線基地局及びビーコンを正しく受信した無線端末局はＣＳＭＡ／ＣＡの手順に従ってフレームの送信を行う。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合には直ちにパケットの送信を行い、ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。
【００５８】
そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルのアイドル状態を認識した後、さらに使用するチャネルのスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合にはスロット時間相当だけ送信待ち時間を減らし、送信待ち時間が０になるまで待機する。送信待ち時間が０になるとパケットの送信を行う。パケットを受信した無線基地局及び無線端末局は、必要に応じて所定の優先アクセス時間ＴＳ（ＴＳ＜ＴＤ）経過した後、送信元にパケットを正しく受信したことを示す応答パケットを送信する。
【００５９】
次に、図３に示す動作例の通信シーケンスについて各局の動作を説明する。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれは、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ３０１−１，ＴＣＷ３０１−２を決定する。
【００６０】
この例では、無線基地局ＡＰ１は送信待ち時間ＴＣＷ３０１−１の長さをスロット時間２つ分の時間に決定し、無線基地局ＡＰ２は送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２をスロット時間４つ分の長さに決定している。
無線基地局ＡＰ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０１を送信する。
【００６１】
この場合、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ３０１を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
一方、無線基地局ＡＰ２はビーコンＢ３０１を受信レベルにより検出し、送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２の計数を中断する。それと同時に、送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０２までフレーム送信を行わずに、待機状態を維持する。
【００６２】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
この例では、ビーコンＢ３０１を受信してその情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ１内に送信要求がある場合を想定している。従って、無線端末局ＳＴＡ１はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ１に対するパケットＰ３０１の送信を直ちに開始する。
【００６３】
無線基地局ＡＰ１はパケットＰ３０１を受信すると、優先アクセス時間ＴＳを経過した後で応答パケットＡ３０１を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は応答パケットＡ３０１を受信することで、パケットＰ３０１が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ３０２では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はそれぞれキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間として決定する。
【００６４】
この例では、無線基地局ＡＰ１は送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１をスロット時間４つ分の長さとして新たに決定し、無線基地局（ＡＰ２）はビーコン送信タイミングＴＢ３０１で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２の残りを送信待ち時間ＴＣＷ３０２−２に決定する。
無線基地局ＡＰ２は使用するチャネルのスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認すると、スロット時間相当だけ送信待ち時間を減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０２を送信する。
【００６５】
無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ３０２を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
無線基地局ＡＰ１はビーコンＢ３０２を受信レベルにより検出し、送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１）の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０３までフレームの送信を行わず、待機状態を維持する。
【００６６】
無線端末局ＳＴＡ１は無線基地局ＡＰ１のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
ビーコンＢ３０２を受信してその情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ２は、送信要求がある場合にキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ２に対するパケットＰ３０２の送信を直ちに開始する。
【００６７】
無線基地局ＡＰ２はパケットＰ３０２を受信すると、優先アクセス時間ＴＳを経過した後に応答パケットＡ３０２を送信する。
無線端末局ＳＴＡ２は、応答パケットＡ３０２を受信することで、パケットＰ３０２が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ３０３では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はそれぞれキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間として決定する。
【００６８】
この例では、無線基地局ＡＰ１はビーコン送信タイミングＴＢ３０２で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１の残りを送信待ち時間ＴＣＷ３０３−１に定め、無線基地局ＡＰ２は新たに計算したスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ３０３−２に決定する。
【００６９】
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０３を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ３０３を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
【００７０】
無線基地局ＡＰ２はビーコンＢ３０３を受信レベルにより検出し、送信待ち時間の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０４までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００７１】
（第２の実施の形態）
本発明の無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法のもう１つの実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。この形態は請求項３及び請求項４に対応する。
図４はこの形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。図５はこの形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【００７２】
この形態は、第１の実施の形態の変形例である。無線端末局における制御の内容は第１の実施の形態と同一である。また、図４において図１と同一の処理には同じステップ番号を付けて表してある。
また、この形態では第１の実施の形態と同様に無線基地局ＡＰ１が形成するセルＣＥ１内に無線端末局ＳＴＡ１が存在し、無線基地局ＡＰ２が形成するセルＣＥ２内に無線端末局ＳＴＡ２が存在し、２つのセルＣＥ１，ＣＥ２が共通の周波数を通信に用いる場合を想定している。
【００７３】
また、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２及び各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は常にキャリアセンスを行う。すなわち、キャリアの受信レベルによりチャネルが未使用か否かを識別する。そして、チャネルが未使用の場合にはチャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。
【００７４】
この形態では、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２に対して一定の時間間隔で制御信号であるビーコンの送信を試みる。図５において、ビーコン送信タイミングＴＢ４０１〜ＴＢ４０４は、ビーコン送信の基準タイミングを表している。
図５に示すように、ビーコン送信タイミングＴＢ４０１〜ＴＢ４０４の発生周期及び各タイミングは、共通の周波数を使用する複数の無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２について一致するように制御されている。
【００７５】
各無線基地局が実行するビーコン送信処理について、図４を参照しながら説明する。
ビーコンの送信タイミング（図５のＴＢ４０１，ＴＢ４０２，・・・）になると、ステップＳ１０１からＳ１０２に進み、所定のキャリアセンス時間ＴＤに渡って使用するチャネルがアイドル状態か否かを識別する。
【００７６】
チャネルがアイドル状態であることを確認した場合には、ステップＳ１０２からＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間で一様に分布する乱数を生成する。そして、得られた乱数値に基本単位時間（スロット時間）を掛けて、今回の送信待ち時間（図５のＴＣＷ４０１−２，ＴＣＷ４０２−２，・・・）を決定する。
【００７７】
次のステップＳ１０４では、送信待ち時間を計数するためのタイマの起動もしくは動作再開のための処理を行う。
ステップＳ１０５では、自局の受信レベルを予め定めた閾値と比較して何らかの信号を検出したか否かを識別する。
【００７８】
ビーコンなどの何らかの信号を検出した場合にはステップＳ１０５からＳ１０９に進む。また、当該チャネルに割り当てられたスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、ステップＳ１０５からＳ１０６に進む。そして前記タイマの計数する送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。送信待ち時間が０でなければ、ステップＳ１０３で決定した必要な送信待ち時間を経過していないのでステップＳ１０６からＳ１０５に戻って時間待ちを継続する。
【００７９】
タイマの計数する送信待ち時間が０になると、ステップＳ１０６からＳ１０７に進み、実際にビーコン（図５のＢ４０１，Ｂ４０２，・・・）を送信する。
この場合、次のステップＳ１０８に進み、次のビーコン送信タイミングになるまでの間、自局が属するセル内でのデータ伝送サービスを許可する。
一方、送信待ち時間が経過する前に何らかの信号を受信した場合には、ステップＳ１２１で受信信号についてパケットの解析を行う。すなわち、受信した信号に含まれる情報の内容からそれが他の無線基地局から送信されたビーコンであるか否かを識別する。
【００８０】
他の無線基地局が送信したビーコンをパケットの解析によって検出した場合には、次のステップＳ１０９で送信待ち時間の計数を停止し、ステップＳ１１０でフレーム送信を行うことなく送信予定のビーコンを破棄する。また、次のビーコン送信タイミングまでの間は、データ伝送サービスを禁止する（Ｓ１１１）。
また、ステップＳ１２１でパケットの解析を行った結果、受信した信号がビーコン以外の雑音であると識別した場合には、ステップＳ１２２に進む。
【００８１】
その場合、ステップＳ１２２で送信待ち時間の計数を中断し、ステップＳ１２３てキャリアセンス時間ＴＤを経過するまで待機し、ステップＳ１２４でチャネルがアイドル状態にあることを確認した後でステップＳ１２５に進み、送信待ち時間の計数を再開する。
従って、送信待ち時間の間に外部から到来した雑音などの影響を排除することができる。また、雑音が消えるまで待ってから送信待ち時間の計数を再開するので、雑音の到来とビーコンの送信とのタイミングが重なるのを避けることができる。
【００８２】
上記以外の基本的な動作については、既に説明した第１の実施の形態と同様である。
次に、図５に示す動作例の通信シーケンスについて各局の動作を説明する。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、それぞれビーコン送信タイミングＴＢ４０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ４０１−１，ＴＣＷ４０１−２を決定する。
【００８３】
この例では、無線基地局ＡＰ１はスロット時間３つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０１−１に決定し、無線基地局ＡＰ２はスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２に決定している。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれは、この無線通信システム以外が発生した雑音Ｎ４０１を受信し、パケットの解析によりビーコン以外であると認識した場合には、送信待ち時間の計数を中断し、キャリアセンス時間ＴＤを経過するまで待機し、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
【００８４】
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０１の送信を行う。
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ４０１を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
【００８５】
無線基地局ＡＰ２は、ビーコンＢ４０１をパケットの解析により検出する。そして、送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄し、次のビーコン送信タイミングＴＢ４０２まではフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
【００８６】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
ビーコンＢ４０１を受信し、その情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ１は、自局内に送信要求がある場合には、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、無線基地局ＡＰ１に対するパケットＰ４０１の送信を直ちに開始する。
【００８７】
無線基地局ＡＰ１は、パケットＰ４０１を受信し、優先アクセス時間ＴＳの経過後に応答パケットＡ４０１を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は、応答パケットＡ４０１を受信することで、パケットＰ４０１が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０２では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれはキヤリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間に決定する。
【００８８】
この例では、無線基地局ＡＰ１は新たに決定したスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１に定め、無線基地局ＡＰ２はビーコン送信タイミングＴＢ４０１で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２の残りの長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０２−２に定める。
また、ビーコン送信タイミングＴＢ４０２の直後にこの無線通信システム以外から到来した雑音Ｎ４０２は無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２でそれぞれ受信される。そして、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は雑音Ｎ４０２をパケットの解析によりビーコンでないと認識するので、送信待ち時間の計数を中断してキャリアセンス時間ＴＤ経過するまで待機する。そして、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
【００８９】
無線基地局ＡＰ２は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当の長さだけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０２の送信を行う。
無線端末局ＳＴＡ２は、ビーコンＢ４０２を正常に受信してその情報に誤りがないことを確認する。
【００９０】
無線基地局ＡＰ１は、ビーコンＢ４０２をパケットの解析により検出し、送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１の計数を中断する。それと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ４０３までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
無線端末局ＳＴＡ１は、無線基地局ＡＰ１のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００９１】
ビーコンＢ４０２を受信し、その情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ２の内部に送信要求がある場合には、無線端末局ＳＴＡ２はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを確認した後、無線基地局ＡＰ２に対してパケット４０２の送信を直ちに開始する。
無線基地局ＡＰ２は、パケットＰ４０２を受信し、優先アクセス時間ＴＳを経過した後に応答パケットＡ４０２を送信する。
【００９２】
無線端末局ＳＴＡ２は、応答パケットＡ４０２を受信することでパケットＰ４０２が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０３においては、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれがキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識している。従って、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間に定める。
【００９３】
この例では、無線基地局ＡＰ１はビーコン送信タイミングＴＢ４０２で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１の残りを送信待ち時間ＴＣＷ４０３−１に定め、無線基地局ＡＰ２は新たに求めたスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０３−２に定めている。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０３の直後にこの無線通信システム以外から到来する雑音Ｎ４０３はそれぞれの無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２で受信される。そして、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はパケットの解析により雑音Ｎ４０３をビーコンでないと認識する。
【００９４】
従って、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は送信待ち時間の計数を中断してキャリアセンス時間ＴＤ経過するまで待機し、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当の長さだけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０３の送信を行う。
【００９５】
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ４０３を正常に受信する。
無線基地局ＡＰ２は、ビーコンＢ４０３をパケットの解析により検出するので、送信待ち時間の計数を中断する。それと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ４０４までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
【００９６】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば自局が属するセル以外の通信状況にかかわらず、他の無線基地局が送信したビーコンを検出した場合にはデータ伝送サービスを行わないので、干渉エリアからのパケット送信と受信エリア内のパケット送信との衝突を防ぐことができ、スループットを向上させる効果がある。また、少ないチャネルでサービスエリアの面的な展開が可能となり、チャネルの利用効率が向上する効果も得られる。
【００９８】
また、送信待ち時間中にパケットの解析を行ってビーコンを受信したか否かを識別することにより、他のシステムなどが送出する突発的な雑音を受信した場合であってもその雑音の影響を最小限に抑制するように制御を行うことができる。すなわち、雑音によるビーコンの破棄を防ぐことができるのでスループットの改善に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。
【図２】無線端末局のビーコン受信処理を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【図４】第２の実施の形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【図６】無線通信システムのセルの配置例１を示す平面図である。
【図７】無線通信システムのセルの配置例２を示す平面図である。
【図８】無線通信システムのセルの配置例３を示す平面図である。
【図９】従来例の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ＣＥ１，ＣＥ２ 同じ周波数を使用するセル
ＡＰ１，ＡＰ２ 無線基地局
ＳＴＡ１，ＳＴＡ２ 無線端末局
ＴＢ３０１〜ＴＢ３０４ ビーコン送信タイミング
ＴＢ４０１〜ＴＢ４０４ ビーコン送信タイミング
ｆ１〜ｆ７ セル内で使用される周波数
ＧＥ１，ＧＥ２ 同じ周波数を用いるセルの集合
ＴＤ キャリアセンス時間
ＴＳ 優先アクセス時間
ＴＡ 応答パケットを受信するのに必要な時間
ＴＣＷ３０１〜ＴＣＷ３０３ 送信待ち時間
ＴＣＷ４０１〜ＴＣＷ４０３ 送信待ち時間
Ｂ３０１〜Ｂ３０３，Ｂ４０１〜Ｂ４０３ ビーコン
【発明の属する技術分野】
本発明は同じ通信チャネルを複数のセルの間で共通に利用するための無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法に関し、例えば移動体通信システムや無線ＬＡＮシステムに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、移動体通信システムにおいて複数の送信局及び複数の受信局が通信に使用する無線周波数を共用するための方法としては、従来より大きく分けて２つの方法が知られている。第１の方法は同じ周波数を使用する複数の無線基地局同士の位置関係を工夫することであり、第２の方法は複数の通信局同士の送信が衝突するのを防止するための通信プロトコルを用いることである。
【０００３】
まず、第１の方法について説明する。
図６においては、通信に同じ無線周波数を使用する２つのセルＣＥ１０１，ＣＥ２０１の中央部にそれぞれ無線基地局ＡＰ１０１，ＡＰ２０１が存在する場合を表している。また、無線端末局ＳＴＡ１０１はセルＣＥ１０１内で干渉が最も激しくなる場所に存在している。
【０００４】
無線端末局ＳＴＡ１０１は、無線基地局ＡＰ１０１の送信した希望波Ｃ１０１と無線基地局ＡＰ２０１の送信した干渉波Ｉ２０１とを同時に受信する可能性がある。その場合であっても、キャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが大きければ通信品質は良く希望波を正しく復調することができる。
無線端末局ＳＴＡ１０１が希望波を正しく復調できない場合には、無線端末局ＳＴＡ１０１におけるキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを大きくする必要がある。そのためには、セルＣＥ１０１とセルＣＥ２０１との距離を大きく離すように無線基地局ＳＴＡ１０１，ＳＴＡ２０１の位置関係を定める必要がある。
【０００５】
ところで、移動体通信システムにおいては複数のセルで共通の無線周波数の利用を可能にするために、図７に示すように六角形の多数のセルを組み合わせてサービスエリアを構成する場合がある。通常は、六角形のセルのそれぞれの中央部に無線基地局が配置される。
図７の例では、互いに異なる無線周波数（ｆ１〜ｆ７）を通信に使用する７つのセルを組み合わせてセルの集合（集合の区切りを太い線で表す）を構成してある。また、同様のセルの集合を１単位としてセルの配置を繰り返すことにより広い範囲に隙間なくセルを配置して平面の全体にサービスエリアを形成してある。
【０００６】
すなわち、各集合の中央のセルＣＥ３０１，ＣＥ４０１，ＣＥ５０１，ＣＥ６０１，ＣＥ７０１，ＣＥ８０１，ＣＥ９０１は同一の無線周波数を通信に使用する。従って、セルＣＥ３０１に注目すると、同一周波数を用いるセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の送信がセルＣＥ３０１内の送受信に影響を与える。
従って、セルＣＥ３０１については周囲の６つのセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の影響を考慮する必要がある。セルＣＥ３０１の通信がセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１の影響を受ける場合であっても、所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを満たす場合には、セルＣＥ３０１内で希望波を正しく復調することができる。他のセルについても同様である。
【０００７】
所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが得られない場合には、希望波を正しく復調できなくないので、同じ無線周波数を共用することができない。しかし、使用する無線周波数の数（種類）を増やすことにより、キャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを改善することができる。すなわち、使用する無線周波数の数を増やしてセルの集合の１単位を構成するセルの数を増やせば、セルの集合の１単位の大きさが拡大するので、セルＣＥ３０１とセルＣＥ４０１〜ＣＥ９０１との間隔が広くなりキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが改善される。
【０００８】
また、図８においても、六角形の多数のセルを組み合わせてサービスエリアを構成するとともに、互いに異なる無線周波数を通信に使用する７つのセルを組み合わせてセルの集合を構成してある。
図８において、セルの集合ＧＥ１，ＧＥ２同士が同じ無線周波数を共通に利用するためには、各セル内におけるキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉが許容値を満足するようにセルの集合ＧＥ１，ＧＥ２同士の距離を離す必要がある。
【０００９】
セルの集合内に存在する同じ周波数を使用する無線基地局同士の距離が所要のキャリア対干渉電力比Ｃ／Ｉを満たすほど離れていない場合には、送信する時間帯が重ならないように制御しなければならない。すなわち、無線基地局を制御する装置を設置して集中制御を行うか、もしくは各無線基地局が自律分散制御を行わないと複数セルの棲み分けを行うことができない。
【００１０】
次に、複数の通信局同士の送信が衝突するのを防止するための通信プロトコルを用いる第２の方法について説明する。
ここでは、無線ＬＡＮの標準化を行っているＩＥＥＥ８０２．１１で定められているＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）（ＩＥＥＥＰ８０２．１１／Ｄ８．０，Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）を例として説明する。
【００１１】
無線基地局及び無線端末局は常にキャリアセンスを行い、チャネルが未使用の場合には、チャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。送信要求のある無線基地局及び無線端末局はキャリアセンス時間（ＴＤ）に渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合には直ちにパケットの送信を行う。
【００１２】
また、ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。キャリアセンス時間（ＴＤ）に渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、さらにスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になった場合にパケットの送信を行う。
【００１３】
パケットを受信した無線基地局及び無線端末局は必要に応じて所定の優先アクセス時間（ＴＳ，ＴＳ＜ＴＤ）経過した後、送信元にパケットを正しく受信したことを示す応答パケットを送信する。
図９に示す例では、無線基地局ＡＰ１とそれが形成するセルＣＥ１内に存在する無線端末局ＳＴＡ１、及び無線基地局ＡＰ２とそれが形成するセルＣＥ２内に存在する無線端末局ＳＴＡ２とを用いて、ＣＳＭＡ／ＣＡによる分散制御を行う場合にパケット単位で無線周波数を共用することを想定している。
【００１４】
図９の例では、無線基地局ＡＰ１及びＡＰ２は互いのパケットの送信を検出可能であり、チャネルがビジー状態かアイドル状態であるかを判断することができる場合を想定している。また、各無線基地局は自局のセル内の複数の無線端末局と通信を行うため、見通しのよいところに設置されているが、無線端末局は常に見通しのよいところに存在するとは限らないので無線基地局及び無線端末局は他のセル内に存在する無線端末局の送信を確認できないものと仮定する。
【００１５】
無線基地局は一定間隔で制御信号（ビーコン）を無線端末局に送信している。各無線基地局のビーコン送信タイミングＴＢ１０１〜ＴＢ１０４，ＴＢ２０１〜ＴＢ２０３で制御信号が送信される。無線基地局は、常にキャリアセンスを行いチャネルの状態を認識している。ビーコン送信タイミングでキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合は、直ちにビーコンを送信する。ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、さらにスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になった場合にビーコンの送信を行う。
【００１６】
無線基地局ＡＰ１は自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ１０１を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０１を正常に受信する。この場合には、無線端末局ＳＴＡ１は送信要求がないので待機状態を維持する。
【００１７】
無線基地局ＡＰ２は自局のビーコン送信タイミングＴＢ２０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ２０１を送信し、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０１を正常に受信する。送信要求のある無線端末局ＳＴＡ２はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ２へ直ちにパケットＰ２０１の送信を開始する。
【００１８】
無線基地局ＡＰ２はパケットＰ２０１を受信し、優先アクセス時間ＴＳ経過後に応答パケットＡ２０１を送信する。無線端末局ＳＴＡ２は応答パケットＡ２０１を受信することで、パケットＰ２０１が正常に受信されたことを確認する。
無線基地局ＡＰ１は自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０２でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、直ちにビーコンＢ１０２を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０２を正常に受信する。
【００１９】
送信要求のある無線端末局ＳＴＡ１はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ１へ直ちにパケットＰ１０２の送信を開始する。無線基地局ＡＰ２は、他のセル内に存在する無線端末局ＳＴＡ１のパケットＰ１０２の送信を確認できないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０２でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識し、直ちにビーコンＢ２０２を送信する。そして、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０２を正常に受信する。
【００２０】
しかし、無線基地局ＡＰ１はパケットＰ１０２とビーコンＢ２０２とを同時に受信することになるため、パケットＰ１０２を正しく復調できない。従って、このときには応答パケットを送信しない。
無線端末局ＳＴＡ１は、優先アクセス時間ＴＳ経過後に応答パケットを受信するのに必要な時間ＴＡを経過しても応答パケットを受信できず、さらにキャリアセンス時間ＴＤ経過しても応答パケットを受信できないため、パケットＰ１０２の送信が失敗したものとみなしてパケットの再送を試みる。
【００２１】
キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した無線端末局ＳＴＡ１は、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ１０２を決定する。この例では、待ち時間ＴＣＷ１０２としてスロット時間１つ分の長さを定めている。
【００２２】
無線端末局ＳＴＡ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になるのと同時にパケットＰ１０２’の再送を開始する。
無線基地局ＡＰ１はパケットＰ１０２’を受信し、優先アクセス時間ＴＳの経過後に応答パケットＡ１０２を送信する。
【００２３】
無線端末局ＳＴＡ１は、応答パケットＡ１０２を受信することで、パケットＰ１０２’が正常に受信されたことを確認する。
無線基地局ＡＰ１は、自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０３でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識していないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ１０３でビーコンの送信を行わずに待機する。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後で０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ１０３を決定する。この例では、送信待ち時間ＴＣＷ１０３をスロット時間１つ分の長さに定めている。
【００２４】
無線基地局ＡＰ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、スロット時間相当の送信待ち時間を減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ１０３の送信を行い、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ１０３を正しく受信する。この場合、無線端末局ＳＴＡ１は送信要求が存在しないので待機状態を維持する。
【００２５】
無線基地局ＡＰ２は、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０３でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識していないため、自分のビーコン送信タイミングＴＢ２０３でビーコンの送信を行わずに待機する。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後で、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ２０３を決定する。この例では、送信待ち時間ＴＣＷ２０３をスロット時間１つ分の長さに定めている。
【００２６】
無線基地局ＡＰ２は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ２０３の送信を行う。従って、無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ２０３を正しく受信する。この場合、無線端末局ＳＴＡ２は送信要求が存在しないので待機状態を維持する。
【００２７】
上記のような方法を用いることにより、複数の無線局が同一の無線周波数を互いに共用することができる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
セルを複数並べてサービスエリアを構築する際に、使用できるチャネル数が限られている場合には、同じチャネルを複数のセルに共通に割り当てて同じチャネルを繰り返し使用しなければならないという制約がある。
【００２９】
電波は送信点から離れるに従って減衰するので、送信された情報を正しく受信できる領域は限られている。このように情報を正しく受信できる領域を受信エリアとする。また、情報は正しく受信できなくても何らかの送信が行われたことは検出できる領域が存在する。このような領域を干渉エリアとする。
ここで、正しく受信したい電波を希望波とし、干渉エリアから送信された電波を干渉波とする場合に、受信点において希望波（Ｃａｒｒｉｅｒ）と干渉波（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）との比（Ｃ／Ｉ）が大きければ通信品質がよいため復調が可能になる。しかし、干渉波の影響が大きい場合には復調ができない。
【００３０】
使用できるチャネル数が限られている場合に、所要のＣ／Ｉが満たせない距離で同じ周波数を繰り返し使用してサービスエリアを構築しなければならないときには干渉波の影響が現れるため、干渉エリアのデータ送信が受信エリアのデータ送受信を妨害するという問題点がある。
サービスエリアを構築する際に、使用できるチャネル数が限られている場合に前述の第１の方法を用いて無線周波数を共用しようとすると、各チャネルの帯域幅を減らしてチャネル数を増やす必要があるため、セル当りのピーク速度が減少するという問題がある。
【００３１】
また、前述の第２の方法を用いて無線周波数を共用する場合には、全ての無線基地局と無線端末局とが互いにその送信を検出できるとは限らないため、パケットの衝突が発生し、スループットが低下するという問題がある。これは、隠れ端末問題と呼ばれている。
本発明は、複数の無線基地局及び複数の無線端末局が同じ無線周波数を共用する場合に、パケットの衝突によるスループットの低下を抑制することが可能な無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線周波数共用方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定め、各無線基地局では、ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、各無線基地局では、前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止し、各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制することを特徴とする。
【００３３】
従来の通信においては、ビーコン信号を送信するタイミングは複数の無線基地局同士の間で非同期になっている。しかし、請求項１では共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定める。但し、前記送信タイミングは送信の基準となる時間であって、実際にビーコン信号が送信されるタイミングとは異なる。
【００３４】
すなわち、各無線基地局では、送信タイミングの後で使用する通信チャネルがアイドル状態であっても、更に乱数により決定される送信待ち時間だけ通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信する。実際にビーコン信号を送信する場合、つまり送信待ち時間の間に他の無線基地局からのビーコン信号を検出しなかった場合には、無線基地局は次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可する。
【００３５】
また、送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止する。
【００３６】
このような制御を実施することにより、干渉エリアからのパケット送信と受信エリア内のパケット送信との衝突を防ぐことができ、通信のスループットが改善される。また、同一のチャネルを複数のセルで共通に利用できるので、多数のセルを並べて広いサービスエリアを構成する場合にはチャネルの利用効率が向上する。
【００３７】
請求項２は、請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に自局の受信レベルを監視して、所定の閾値以上の受信レベルを検出した場合には他の無線基地局からのビーコン信号を受信したものとみなし、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００３８】
請求項２においては、受信レベルの監視により送信待ち時間の間に通信チャネルがアイドル状態か否かを簡単に識別することができる。
請求項３は、請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に信号を受信した場合には、受信した信号の内容を解析して他の無線基地局から到来した誤りのないビーコン信号か否かを識別し、他の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００３９】
前記送信待ち時間の間には、他の無線基地局が送信したビーコン信号の他にノイズなどの通信とは無関係の信号を受信する可能性もある。従って、発生するノイズが多い環境では請求項２のように受信レベルだけで信号の識別を行うと、パケットの衝突が生じない時であっても通信チャネルを利用できなくなり、通信チャネルの利用効率が低下する。
【００４０】
請求項３においては、送信待ち時間の間に信号を受信した場合には、受信した信号の内容を解析して他の無線基地局から到来した誤りのないビーコン信号か否かを識別するので、ノイズとビーコン信号とを確実に区別することができ、発生するノイズが多い環境であっても通信チャネルの利用効率が低下するのを防止することができる。
【００４１】
請求項４は、請求項３の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に受信した信号が前記ビーコン信号ではないと認識した場合には、前記送信待ち時間の計数を中断して所定のキャリアセンス時間が経過するまで待機し、通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから前記送信待ち時間の計数を再開することを特徴とする。
【００４２】
請求項４においては、無線基地局は前記送信待ち時間の間にノイズなどを受信した場合には、それを検出しなくなるまで待機してからビーコン信号を送信する。従って、ノイズとビーコン信号とが重なるのを防止することができ、無線端末局においてはビーコン信号の検出が容易になる。
請求項５は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線基地局制御方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、各無線基地局では、ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする。
【００４３】
請求項５の無線基地局制御方法を無線基地局で実施することにより、請求項１の方法を実施することができる。
請求項６は、無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線端末局制御方法において、共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制することを特徴とする。
【００４４】
請求項６の無線端末局制御方法を無線端末局で実施することにより、請求項１の方法を実施することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法の１つの実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。この形態は請求項１，請求項２，請求項５及び請求項６に対応する。
【００４６】
図１はこの形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。図２は無線端末局のビーコン受信処理を示すフローチャートである。図３はこの形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
この形態では、図３に示すように無線基地局ＡＰ１が形成するセルＣＥ１内に無線端末局ＳＴＡ１が存在し、無線基地局ＡＰ２が形成するセルＣＥ２内に無線端末局ＳＴＡ２が存在し、２つのセルＣＥ１，ＣＥ２が共通の周波数を通信に用いる場合を想定している。
【００４７】
また、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２及び各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は常にキャリアセンスを行う。すなわち、キャリアの受信レベルによりチャネルが未使用か否かを識別する。そして、チャネルが未使用の場合にはチャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。
【００４８】
この形態では、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２に対して一定の時間間隔で制御信号であるビーコンの送信を試みる。図３において、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４は、ビーコン送信の基準タイミングを表している。
図３に示すように、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４の発生周期及び各タイミングは、共通の周波数を使用する複数の無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２について一致するように制御されている。
【００４９】
実際にビーコンＢ３０１，Ｂ３０２，Ｂ３０３を送信するタイミングは、図３に示すようにビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４よりも後になる。実際には、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１〜ＴＢ３０４を基準として乱数に基づいてタイミングが決定される。
【００５０】
各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、ビーコンを送信するまでのシーケンスとして図１に示すビーコン送信処理を実行する。また、各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は図２に示すビーコン受信処理を実行する。
次に、図１を参照しながら無線基地局が実行するビーコン送信処理の内容について説明する。
【００５１】
ビーコンの送信タイミング（図３のＴＢ３０１，ＴＢ３０２，・・・）になると、ステップＳ１０１からＳ１０２に進み、所定のキャリアセンス時間ＴＤに渡って使用するチャネルがアイドル状態か否かを識別する。
チャネルがアイドル状態であることを確認した場合には、ステップＳ１０２からＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間で一様に分布する乱数を生成する。そして、得られた乱数値に基本単位時間（スロット時間）を掛けて、今回の送信待ち時間（図３のＴＣＷ３０１−１，ＴＣＷ３０２−２，・・・）を決定する。
【００５２】
次のステップＳ１０４では、送信待ち時間を計数するためのタイマの起動もしくは動作再開のための処理を行う。
ステップＳ１０５では、自局の受信レベルを予め定めた閾値と比較することにより他の無線基地局から送信されたビーコンを検出したか否かを識別する。従って、何らかの信号が十分に高いレベルで受信された場合にはそれをビーコンの受信とみなす。
【００５３】
ビーコンを検出した場合にはステップＳ１０５からＳ１０９に進む。また、当該チャネルに割り当てられたスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、ステップＳ１０５からＳ１０６に進む。そして前記タイマの計数する送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。送信待ち時間が０でなければ、ステップＳ１０３で決定した必要な送信待ち時間を経過していないのでステップＳ１０６からＳ１０５に戻って時間待ちを継続する。
【００５４】
タイマの計数する送信待ち時間が０になると、ステップＳ１０６からＳ１０７に進み、実際にビーコン（図３のＢ３０１，Ｂ３０２，・・・）を送信する。
この場合、次のステップＳ１０８に進み、次のビーコン送信タイミングになるまでの間、自局が属するセル内でのデータ伝送サービスを許可する。
一方、送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信したビーコンを受信レベルにより検出した場合には、ステップＳ１０９で送信待ち時間の計数を停止し、ステップＳ１１０でフレーム送信を行うことなく送信予定のビーコンを破棄する。また、次のビーコン送信タイミングまでの間は、データ伝送サービスを禁止する（Ｓ１１１）。
【００５５】
各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、上記の手順を各ビーコンの送信タイミングで行う。
一方、各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は、図２に示す処理を行うので、受信したビーコンが自身の属する基地局が送信したものであり、その情報に誤りがないことを確認した場合に、次のビーコン送信タイミングまでの間、パケットの送受信を行う（Ｓ２０５）。また、受信したビーコンが自身の属する基地局が送信したものではないか、もしくはビーコンを正しく受信できなかった場合にはパケットの送信を中止して（Ｓ２０６）次のビーコンを受信するまで待機する。
【００５６】
上記のように、各無線基地局がビーコンを送信する場合には、ビーコン送信タイミングでキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態である場合であっても、必ず乱数に基づいて送信待ち時間を決定し、使用するチャネルがアイドル状態である時間が送信待ち時間になるまで待機してからパケットの送信を行う。
【００５７】
ビーコンを送信した無線基地局及びビーコンを正しく受信した無線端末局はＣＳＭＡ／ＣＡの手順に従ってフレームの送信を行う。そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した場合には直ちにパケットの送信を行い、ビジー状態にあると認識した場合には０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間に一様に分布する乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定する。
【００５８】
そして、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルのアイドル状態を認識した後、さらに使用するチャネルのスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合にはスロット時間相当だけ送信待ち時間を減らし、送信待ち時間が０になるまで待機する。送信待ち時間が０になるとパケットの送信を行う。パケットを受信した無線基地局及び無線端末局は、必要に応じて所定の優先アクセス時間ＴＳ（ＴＳ＜ＴＤ）経過した後、送信元にパケットを正しく受信したことを示す応答パケットを送信する。
【００５９】
次に、図３に示す動作例の通信シーケンスについて各局の動作を説明する。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれは、ビーコン送信タイミングＴＢ３０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ３０１−１，ＴＣＷ３０１−２を決定する。
【００６０】
この例では、無線基地局ＡＰ１は送信待ち時間ＴＣＷ３０１−１の長さをスロット時間２つ分の時間に決定し、無線基地局ＡＰ２は送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２をスロット時間４つ分の長さに決定している。
無線基地局ＡＰ１はスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、前記送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０１を送信する。
【００６１】
この場合、無線端末局ＳＴＡ１はビーコンＢ３０１を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
一方、無線基地局ＡＰ２はビーコンＢ３０１を受信レベルにより検出し、送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２の計数を中断する。それと同時に、送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０２までフレーム送信を行わずに、待機状態を維持する。
【００６２】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
この例では、ビーコンＢ３０１を受信してその情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ１内に送信要求がある場合を想定している。従って、無線端末局ＳＴＡ１はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ１に対するパケットＰ３０１の送信を直ちに開始する。
【００６３】
無線基地局ＡＰ１はパケットＰ３０１を受信すると、優先アクセス時間ＴＳを経過した後で応答パケットＡ３０１を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は応答パケットＡ３０１を受信することで、パケットＰ３０１が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ３０２では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はそれぞれキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間として決定する。
【００６４】
この例では、無線基地局ＡＰ１は送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１をスロット時間４つ分の長さとして新たに決定し、無線基地局（ＡＰ２）はビーコン送信タイミングＴＢ３０１で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ３０１−２の残りを送信待ち時間ＴＣＷ３０２−２に決定する。
無線基地局ＡＰ２は使用するチャネルのスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認すると、スロット時間相当だけ送信待ち時間を減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０２を送信する。
【００６５】
無線端末局ＳＴＡ２はビーコンＢ３０２を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
無線基地局ＡＰ１はビーコンＢ３０２を受信レベルにより検出し、送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１）の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０３までフレームの送信を行わず、待機状態を維持する。
【００６６】
無線端末局ＳＴＡ１は無線基地局ＡＰ１のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
ビーコンＢ３０２を受信してその情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ２は、送信要求がある場合にキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識した後、無線基地局ＡＰ２に対するパケットＰ３０２の送信を直ちに開始する。
【００６７】
無線基地局ＡＰ２はパケットＰ３０２を受信すると、優先アクセス時間ＴＳを経過した後に応答パケットＡ３０２を送信する。
無線端末局ＳＴＡ２は、応答パケットＡ３０２を受信することで、パケットＰ３０２が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ３０３では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はそれぞれキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間として決定する。
【００６８】
この例では、無線基地局ＡＰ１はビーコン送信タイミングＴＢ３０２で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ３０２−１の残りを送信待ち時間ＴＣＷ３０３−１に定め、無線基地局ＡＰ２は新たに計算したスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ３０３−２に決定する。
【００６９】
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ３０３を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ３０３を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
【００７０】
無線基地局ＡＰ２はビーコンＢ３０３を受信レベルにより検出し、送信待ち時間の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ３０４までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００７１】
（第２の実施の形態）
本発明の無線周波数共用方法並びに無線基地局制御方法及び無線端末局制御方法のもう１つの実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。この形態は請求項３及び請求項４に対応する。
図４はこの形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。図５はこの形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【００７２】
この形態は、第１の実施の形態の変形例である。無線端末局における制御の内容は第１の実施の形態と同一である。また、図４において図１と同一の処理には同じステップ番号を付けて表してある。
また、この形態では第１の実施の形態と同様に無線基地局ＡＰ１が形成するセルＣＥ１内に無線端末局ＳＴＡ１が存在し、無線基地局ＡＰ２が形成するセルＣＥ２内に無線端末局ＳＴＡ２が存在し、２つのセルＣＥ１，ＣＥ２が共通の周波数を通信に用いる場合を想定している。
【００７３】
また、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２及び各無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２は常にキャリアセンスを行う。すなわち、キャリアの受信レベルによりチャネルが未使用か否かを識別する。そして、チャネルが未使用の場合にはチャネルがアイドル状態にあると判断し、チャネルが使用中の場合にはビジー状態にあると判断する。
【００７４】
この形態では、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は無線端末局ＳＴＡ１，ＳＴＡ２に対して一定の時間間隔で制御信号であるビーコンの送信を試みる。図５において、ビーコン送信タイミングＴＢ４０１〜ＴＢ４０４は、ビーコン送信の基準タイミングを表している。
図５に示すように、ビーコン送信タイミングＴＢ４０１〜ＴＢ４０４の発生周期及び各タイミングは、共通の周波数を使用する複数の無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２について一致するように制御されている。
【００７５】
各無線基地局が実行するビーコン送信処理について、図４を参照しながら説明する。
ビーコンの送信タイミング（図５のＴＢ４０１，ＴＢ４０２，・・・）になると、ステップＳ１０１からＳ１０２に進み、所定のキャリアセンス時間ＴＤに渡って使用するチャネルがアイドル状態か否かを識別する。
【００７６】
チャネルがアイドル状態であることを確認した場合には、ステップＳ１０２からＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、０〜Ｎ（Ｎは自然数）の間で一様に分布する乱数を生成する。そして、得られた乱数値に基本単位時間（スロット時間）を掛けて、今回の送信待ち時間（図５のＴＣＷ４０１−２，ＴＣＷ４０２−２，・・・）を決定する。
【００７７】
次のステップＳ１０４では、送信待ち時間を計数するためのタイマの起動もしくは動作再開のための処理を行う。
ステップＳ１０５では、自局の受信レベルを予め定めた閾値と比較して何らかの信号を検出したか否かを識別する。
【００７８】
ビーコンなどの何らかの信号を検出した場合にはステップＳ１０５からＳ１０９に進む。また、当該チャネルに割り当てられたスロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態である場合には、ステップＳ１０５からＳ１０６に進む。そして前記タイマの計数する送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。送信待ち時間が０でなければ、ステップＳ１０３で決定した必要な送信待ち時間を経過していないのでステップＳ１０６からＳ１０５に戻って時間待ちを継続する。
【００７９】
タイマの計数する送信待ち時間が０になると、ステップＳ１０６からＳ１０７に進み、実際にビーコン（図５のＢ４０１，Ｂ４０２，・・・）を送信する。
この場合、次のステップＳ１０８に進み、次のビーコン送信タイミングになるまでの間、自局が属するセル内でのデータ伝送サービスを許可する。
一方、送信待ち時間が経過する前に何らかの信号を受信した場合には、ステップＳ１２１で受信信号についてパケットの解析を行う。すなわち、受信した信号に含まれる情報の内容からそれが他の無線基地局から送信されたビーコンであるか否かを識別する。
【００８０】
他の無線基地局が送信したビーコンをパケットの解析によって検出した場合には、次のステップＳ１０９で送信待ち時間の計数を停止し、ステップＳ１１０でフレーム送信を行うことなく送信予定のビーコンを破棄する。また、次のビーコン送信タイミングまでの間は、データ伝送サービスを禁止する（Ｓ１１１）。
また、ステップＳ１２１でパケットの解析を行った結果、受信した信号がビーコン以外の雑音であると識別した場合には、ステップＳ１２２に進む。
【００８１】
その場合、ステップＳ１２２で送信待ち時間の計数を中断し、ステップＳ１２３てキャリアセンス時間ＴＤを経過するまで待機し、ステップＳ１２４でチャネルがアイドル状態にあることを確認した後でステップＳ１２５に進み、送信待ち時間の計数を再開する。
従って、送信待ち時間の間に外部から到来した雑音などの影響を排除することができる。また、雑音が消えるまで待ってから送信待ち時間の計数を再開するので、雑音の到来とビーコンの送信とのタイミングが重なるのを避けることができる。
【００８２】
上記以外の基本的な動作については、既に説明した第１の実施の形態と同様である。
次に、図５に示す動作例の通信シーケンスについて各局の動作を説明する。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、それぞれビーコン送信タイミングＴＢ４０１でキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間ＴＣＷ４０１−１，ＴＣＷ４０１−２を決定する。
【００８３】
この例では、無線基地局ＡＰ１はスロット時間３つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０１−１に決定し、無線基地局ＡＰ２はスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２に決定している。
無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれは、この無線通信システム以外が発生した雑音Ｎ４０１を受信し、パケットの解析によりビーコン以外であると認識した場合には、送信待ち時間の計数を中断し、キャリアセンス時間ＴＤを経過するまで待機し、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
【００８４】
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当だけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０１の送信を行う。
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ４０１を正常に受信し、その情報に誤りがないことを確認する。
【００８５】
無線基地局ＡＰ２は、ビーコンＢ４０１をパケットの解析により検出する。そして、送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２の計数を中断するのと同時に送信予定のビーコンを破棄し、次のビーコン送信タイミングＴＢ４０２まではフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
【００８６】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
ビーコンＢ４０１を受信し、その情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ１は、自局内に送信要求がある場合には、キャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを認識した後、無線基地局ＡＰ１に対するパケットＰ４０１の送信を直ちに開始する。
【００８７】
無線基地局ＡＰ１は、パケットＰ４０１を受信し、優先アクセス時間ＴＳの経過後に応答パケットＡ４０１を送信する。
無線端末局ＳＴＡ１は、応答パケットＡ４０１を受信することで、パケットＰ４０１が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０２では、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれはキヤリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識しているので、乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間に決定する。
【００８８】
この例では、無線基地局ＡＰ１は新たに決定したスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１に定め、無線基地局ＡＰ２はビーコン送信タイミングＴＢ４０１で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ４０１−２の残りの長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０２−２に定める。
また、ビーコン送信タイミングＴＢ４０２の直後にこの無線通信システム以外から到来した雑音Ｎ４０２は無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２でそれぞれ受信される。そして、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は雑音Ｎ４０２をパケットの解析によりビーコンでないと認識するので、送信待ち時間の計数を中断してキャリアセンス時間ＴＤ経過するまで待機する。そして、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
【００８９】
無線基地局ＡＰ２は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当の長さだけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０２の送信を行う。
無線端末局ＳＴＡ２は、ビーコンＢ４０２を正常に受信してその情報に誤りがないことを確認する。
【００９０】
無線基地局ＡＰ１は、ビーコンＢ４０２をパケットの解析により検出し、送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１の計数を中断する。それと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ４０３までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
無線端末局ＳＴＡ１は、無線基地局ＡＰ１のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００９１】
ビーコンＢ４０２を受信し、その情報に誤りがないことを確認した無線端末局ＳＴＡ２の内部に送信要求がある場合には、無線端末局ＳＴＡ２はキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあることを確認した後、無線基地局ＡＰ２に対してパケット４０２の送信を直ちに開始する。
無線基地局ＡＰ２は、パケットＰ４０２を受信し、優先アクセス時間ＴＳを経過した後に応答パケットＡ４０２を送信する。
【００９２】
無線端末局ＳＴＡ２は、応答パケットＡ４０２を受信することでパケットＰ４０２が正常に受信されたことを確認する。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０３においては、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２のそれぞれがキャリアセンス時間ＴＤに渡ってチャネルがアイドル状態にあると認識している。従って、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は乱数を生成し、得られた乱数値にスロット時間を掛けて送信待ち時間を決定するか、もしくは中断した送信待ち時間の残り時間を新たな送信待ち時間に定める。
【００９３】
この例では、無線基地局ＡＰ１はビーコン送信タイミングＴＢ４０２で計数を中断した送信待ち時間ＴＣＷ４０２−１の残りを送信待ち時間ＴＣＷ４０３−１に定め、無線基地局ＡＰ２は新たに求めたスロット時間４つ分の長さを送信待ち時間ＴＣＷ４０３−２に定めている。
ビーコン送信タイミングＴＢ４０３の直後にこの無線通信システム以外から到来する雑音Ｎ４０３はそれぞれの無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２で受信される。そして、各無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２はパケットの解析により雑音Ｎ４０３をビーコンでないと認識する。
【００９４】
従って、無線基地局ＡＰ１，ＡＰ２は送信待ち時間の計数を中断してキャリアセンス時間ＴＤ経過するまで待機し、チャネルがアイドル状態にあることを確認した後で送信待ち時間の計数を再開する。
無線基地局ＡＰ１は、スロット時間に渡ってチャネルがアイドル状態であることを確認した後、送信待ち時間をスロット時間相当の長さだけ減らす。そして、送信待ち時間が０になると直ちにビーコンＢ４０３の送信を行う。
【００９５】
無線端末局ＳＴＡ１は、ビーコンＢ４０３を正常に受信する。
無線基地局ＡＰ２は、ビーコンＢ４０３をパケットの解析により検出するので、送信待ち時間の計数を中断する。それと同時に送信予定のビーコンを破棄して次のビーコン送信タイミングＴＢ４０４までフレームの送信を行わずに待機状態を維持する。
【００９６】
無線端末局ＳＴＡ２は、無線基地局ＡＰ２のビーコンを確認できないので、待機状態を維持する。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば自局が属するセル以外の通信状況にかかわらず、他の無線基地局が送信したビーコンを検出した場合にはデータ伝送サービスを行わないので、干渉エリアからのパケット送信と受信エリア内のパケット送信との衝突を防ぐことができ、スループットを向上させる効果がある。また、少ないチャネルでサービスエリアの面的な展開が可能となり、チャネルの利用効率が向上する効果も得られる。
【００９８】
また、送信待ち時間中にパケットの解析を行ってビーコンを受信したか否かを識別することにより、他のシステムなどが送出する突発的な雑音を受信した場合であってもその雑音の影響を最小限に抑制するように制御を行うことができる。すなわち、雑音によるビーコンの破棄を防ぐことができるのでスループットの改善に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。
【図２】無線端末局のビーコン受信処理を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【図４】第２の実施の形態の無線基地局のビーコン送信処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【図６】無線通信システムのセルの配置例１を示す平面図である。
【図７】無線通信システムのセルの配置例２を示す平面図である。
【図８】無線通信システムのセルの配置例３を示す平面図である。
【図９】従来例の通信シーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
ＣＥ１，ＣＥ２ 同じ周波数を使用するセル
ＡＰ１，ＡＰ２ 無線基地局
ＳＴＡ１，ＳＴＡ２ 無線端末局
ＴＢ３０１〜ＴＢ３０４ ビーコン送信タイミング
ＴＢ４０１〜ＴＢ４０４ ビーコン送信タイミング
ｆ１〜ｆ７ セル内で使用される周波数
ＧＥ１，ＧＥ２ 同じ周波数を用いるセルの集合
ＴＤ キャリアセンス時間
ＴＳ 優先アクセス時間
ＴＡ 応答パケットを受信するのに必要な時間
ＴＣＷ３０１〜ＴＣＷ３０３ 送信待ち時間
ＴＣＷ４０１〜ＴＣＷ４０３ 送信待ち時間
Ｂ３０１〜Ｂ３０３，Ｂ４０１〜Ｂ４０３ ビーコン
Claims (6)
- 無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線周波数共用方法において、
共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定め、
各無線基地局では、ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、
各無線基地局では、前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止し、
各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制する
ことを特徴とする無線周波数共用方法。 - 請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に自局の受信レベルを監視して、所定の閾値以上の受信レベルを検出した場合には他の無線基地局からのビーコン信号を受信したものとみなし、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする無線周波数共用方法。
- 請求項１の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に信号を受信した場合には、受信した信号の内容を解析して他の無線基地局から到来した誤りのないビーコン信号か否かを識別し、他の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止することを特徴とする無線周波数共用方法。
- 請求項３の無線周波数共用方法において、各無線基地局では、前記送信待ち時間の間に受信した信号が前記ビーコン信号ではないと認識した場合には、前記送信待ち時間の計数を中断して所定のキャリアセンス時間が経過するまで待機し、通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから前記送信待ち時間の計数を再開することを特徴とする無線周波数共用方法。
- 無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線基地局制御方法において、
共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、各無線基地局では、
ビーコン信号の送信タイミング以後に、使用する通信チャネルがアイドル状態であることを確認した場合に乱数により送信待ち時間を決定し、更に前記送信待ち時間の長さについて通信チャネルがアイドル状態であることを確認してから実際のビーコン信号を送信するとともに、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを許可し、
前記送信待ち時間が経過する前に他の無線基地局が送信した信号を検出した場合には、該当する送信タイミングについての自局からのビーコン信号の送信を中止するとともに次のビーコン信号の送信タイミングまでの間は自局のセル内での通信サービスを中止する
ことを特徴とする無線基地局制御方法。 - 無線基地局と前記無線基地局が形成するセル内で前記無線基地局と通信を行う無線端末局とで構成され、複数のセルを並べてサービスエリアを構成した無線通信システムを利用するとともに、前記無線基地局及び無線端末局が複数のセルで共通の通信チャネルを使用し、前記無線基地局が一定の時間間隔毎に制御のためのビーコン信号を送信し、前記無線基地局及び無線端末局がデータ送信時にＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくアクセス制御を行う無線端末局制御方法において、
共通の通信チャネルを使用する複数の無線基地局同士の間ではビーコン信号の送信周期及び送信タイミングを同一に定めておき、
各無線端末局では、自局の属するセルの無線基地局からの前記ビーコン信号を誤りなく受信した場合には、次のビーコン信号の送信タイミングまでの間はパケットの送受信を許可し、自局の属するセル以外の無線基地局からのビーコン信号を受信した場合、もしくはビーコン信号を誤りなく受信できない場合にはパケットの送信を抑制する
ことを特徴とする無線端末局制御方法。
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