JP3968506B2 - 無線通信システム、ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線局間で相互に通信を行う無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に係り、特に、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下で非同期通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に係り、特に、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行うことが盛んに行われている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。
【０００５】
そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。
【０００７】
近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができる「アドホック（Ad-hoc）通信」により構築することが適当であると思料される。
【０００８】
また、これら小規模無線ネットワークにおいて非同期通信を行なう場合、そのアクセス制御には、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式を採用することが一般的である。
【０００９】
ＣＳＭＡ／ＣＤ方式は、自ら情報送信した信号を受信することで他の通信装置の情報送信との衝突の有無を検出する方式であり（Collision Detection：衝突検出）、主に有線通信において採用されている。これに対し、無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＤＭＡ／ＣＡ方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。このようなアクセス制御方式によれば、同じ無線伝送路を複数の端末が共有して、互いに通信する（Multiple Access）ことができる。
【００１０】
ここで、無線伝送路上でキャリアを検出する方法として、特定の周波数キャリアを用いる仕組みが一般に採用されている。
【００１１】
また、無線ネットワークを構成する各端末が非同期で無線通信を行なう無線通信システムにおいては、送信側の端末から送信された無線信号を受信側の端末が成功裏に受信するために、プリアンブル信号を情報送信の前に付加して送信する方法が広く利用されている。すなわち、送信側の端末はプリアンブル信号を送信し、受信側の端末はプリアンブル信号を受信して、端末間で同期がとられる。
【００１２】
ところで、最近では、高速な無線伝送技術の検討・開発が進められており、その１つの例がＵＷＢ（ウルトラ・ワイド・バンド）と呼ばれる方式である。これは、例えば２ＧＨｚから６ＧＨｚという超高帯域な周波数帯域を利用して、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うことにより高速データ伝送を実現する無線通信方式である。
【００１３】
ＵＷＢでは、数１００ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なう。その占有帯域幅は、占有帯域幅をその中心周波数（例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）で割った値がほぼ１になるようなＧＨｚオーダの帯域であり、いわゆるＷ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００方式、並びにＳＳ（Spread Spectrum）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いた無線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。
【００１４】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たない。すなわち、特定の周波数キャリアに信号成分が存在しないために、キャリア・センスを行うのが難しい。
【００１５】
このため、従来の無線通信システムに広く利用されているＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない、という問題がある。
【００１６】
また、ＵＷＢ無線通信技術を用いた無線通信において、非同期で送信した信号を受信するためには、非常に長い時間をかけて信号の有無を検出しなければならない。
【００１７】
ＵＷＢ無線通信技術を用いた無線通信では、従来の無線通信におけるようなキャリアは存在しない。このため、受信側の端末が信号の有無を検出することで情報信号の初期同期を獲得するには、従来よりも冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下であっても非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、制御局と被制御局の関係を有しない複数の無線通信装置からなる無線通信システムであって、
所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が配置されて、該基準パルス信号の到達範囲に存在する無線通信装置によって無線ネットワークが構築される、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００２２】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２３】
本発明の第１の側面によれば、基準パルス信号を供給するタイミング発生装置を配置するだけで、その基準パルス信号の到達範囲内では、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワークを簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワークの範囲とすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００２４】
また、タイミング信号を受信した各無線通信装置は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことができる。したがって、無線ネットワーク内では、無線通信装置間の非同期通信の制御を容易に行なうことができる。
【００２５】
また、タイミング発生装置は、ユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するようにしてもよい。このような場合、ユーザ操作に応じて基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００２６】
また、タイミング発生装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００２７】
また、タイミング発生装置からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。
【００２８】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たないので、キャリア・センスを行うのが難しく、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない。また、ＵＷＢ無線通信において非同期信号を受信するためには、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【００２９】
これに対し本発明によれば、各無線通信装置はタイミング発生装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るアクセス制御方式をＵＷＢ無線通信に適用することにより、高速の非同期無線通信を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の第２の側面は、制御局と被制御局の関係を有しない複数の無線通信装置からなる無線ネットワークを構築するためのネットワーク形成装置であって、
前記無線ネットワーク内の各無線通信装置が同期処理又は送受信のタイミング制御に使用するための所定の時間間隔で基準パルス信号を発生する基準パルス信号を発生する信号発生手段と、
該発生された基準パルス信号を送信する信号送信手段と、
を具備することを特徴とするネットワーク形成装置である。
【００３１】
本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置からの基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことにより、無線通信装置間の非同期通信を容易に実現することができる。
【００３２】
したがって、本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置を配置することによって、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワークを簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワークの範囲とすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００３３】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００３４】
また、ネットワーク形成装置からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。すなわち、各無線通信装置はネットワーク形成装置から受信した基準パルス信号に基づいてネットワーク内の同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るネットワーク形成装置を配置するだけで、ＵＷＢ無線通信による高速な非同期無線通信を実現することができる。
【００３５】
また、本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置は、ユーザ操作を受容するユーザ入力手段をさらに備えていてもよい。また、前記信号送信手段は、前記ユーザ入力手段を介したユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するようにしてもよい。このような場合、ユーザ操作に応じて基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００３６】
また、本発明の第３の側面は、特定の制御局を有しない無線ネットワークにおいて動作する無線送信装置又は無線送信方法であって、
所定のネットワーク形成装置から送信される基準パルス信号を受信する手段又はステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の送信を開始する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線送信装置又は無線送信方法である。
【００３７】
本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送信のタイミング制御を行なうことにより、無線受信装置との非同期通信を容易に実現することができる。
【００３８】
また、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。
【００３９】
したがって、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法によれば、基準パルス信号の到達範囲に無線送信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００４０】
また、基準パルス信号の到達範囲が無線ネットワークの範囲となるが、無線送信装置が基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するようにすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００４１】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、本発明に係る無線送信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００４２】
また、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、ネットワーク形成装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００４３】
また、本発明の第４の側面は、特定の制御局を有しない無線ネットワークにおいて動作する無線受信装置又は無線受信方法であって、
所定のネットワーク形成装置から送信される基準パルス信号を受信する手段又はステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の受信を開始する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線受信装置又は無線受信方法である。
【００４４】
本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて受信のタイミング制御を行なうことにより、無線送信装置との非同期通信を容易に実現することができる。
【００４５】
また、本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。
【００４６】
したがって、本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法によれば、基準パルス信号の到達範囲に無線受信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００４７】
また、基準パルス信号の到達範囲が無線ネットワークの範囲となるが、無線受信装置が基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するようにすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００４８】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、本発明に係る無線受信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００４９】
また、無線受信装置はネットワーク形成装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００５０】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００５２】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワーク１０の構成を模式的に示している。この無線ネットワーク１０は、複数の無線通信装置１０１，１０２，…によって構築されている。
【００５３】
各無線通信装置１０１，１０２，…は、例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のような一般的な計算機システムに対して、情報を非同期伝送するための無線送受信機能を備えた無線通信ユニット（図示しない）をローカル接続することによって構成される。
【００５４】
無線通信ユニットは、例えば、アダプタ・カードやＰＣカードのような形態のネットワーク・インターフェース・カード（ＮＩＣ）で計算機システム本体に装備される。そして、計算機システム上で起動する無線通信ユニット駆動用ソフトウェアと無線通信ユニットとの協働的な動作によって、無線通信を実現することができる。
【００５５】
図１に示すように、本実施形態では、１つの無線ネットワーク１０内には、１台のタイミング発生装置１００が配置される。このタイミング発生装置１００は当該無線ネットワーク１０内で使用されるタイミング基準パルスを送信し、それ以外の各無線通信装置１０１，１０２…は、このタイミング発生装置１００から送信されるタイミング基準パルス信号に基づいて無線伝送を行なうようになっている。
【００５６】
ここで、タイミング発生装置１００からのタイミング基準パルス信号が同図中破線で示された領域まで伝播することと仮定すると、ここに記載されているすべての無線通信装置１０１〜１０７は同じタイミングによって受信ができる状態にあることを表わしている。
【００５７】
また、図２には、図１に示した無線ネットワーク１０における、各無線通信装置１０１〜１０７間の接続関係を図解している。
【００５８】
同図において、無線通信装置１０１は、無線通信装置１０２、１０３、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４、１０５、１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００５９】
また、無線通信装置１０２は、無線通信装置１０１、１０３、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４、１０５、１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６０】
また、無線通信装置１０３は、無線通信装置１０１、１０２、１０４、１０５、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６１】
また、無線通信装置１０４は、無線通信装置１０３、１０５と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２、１０６、１０７とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６２】
また、無線通信装置１０５は、無線通信装置１０３、１０４、１０６、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６３】
また、無線通信装置１０６は、無線通信装置１０５、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２、１０３、１０４とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６４】
また、無線通信装置１０７は、無線通信装置１０１、１０２、１０３、１０５、１０６と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６５】
図３には、無線ネットワーク１０における非同期無線通信の動作制御の一例を示している。
【００６６】
本実施形態では、タイミング発生装置１００が発生するタイミング基準信号を基準として各無線通信装置１０１〜１０７はネットワークを形成して、周辺に存在する他の無線通信装置との非同期情報伝送を行なうことができる。
【００６７】
同図に示す例では、最初のタイミング基準パルスによって、無線通信装置１０１から情報送信が行なわれ、次のタイミング基準パルスによって、無線伝送装置１０３が複数のタイミング周期に渡った情報送信を行ない、その次のタイミング基準パルスではどの無線伝送装置からも情報送信されず、さらにその次のタイミング基準パルスによって、無線伝送装置１０６から短い情報送信が行なわれている。
【００６８】
また、タイミング発生装置１００からのタイミング基準パルスに基づいて情報伝送が行なわれるので、無線ネットワーク１０を構成している各無線通信装置１００〜１０７は、タイミング基準パルスで規定されるタイミングを用いて情報受信処理を行なうことによって、非同期情報伝送の受信処理が容易となる。
【００６９】
図４には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０に適用されるタイミング発生装置１００の機能構成を模式的に示している。タイミング発生装置１００は、動作スイッチ４１と、基準パルス発生器４２と、制御部４３と、パルス送信部４４と、アンテナ４５とで構成される。
【００７０】
動作スイッチ４１を操作することにより、制御部４３が起動する。そして、制御部４３による制御下で、基準パルス発生器４２から所定の時間間隔を置いて周期的に信号が生成され、パルス送信部４４からアンテナ４５を介して無線送信される。
【００７１】
このタイミング発生装置１００からの基準パルス信号を受信した各無線通信装置１０１，１０２，…は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことにより、無線通信装置間の非同期通信を容易に実現することができる。
【００７２】
したがって、タイミング装置１００を配置することによって、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワーク１０を簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワーク１０の範囲とすることで、無線ネットワーク１０の範囲を容易に特定することができる。
【００７３】
また、タイミング発生装置１００は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置１０１，１０２，…は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００７４】
また、タイミング発生装置１００からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。すなわち、各無線通信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準パルス信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、タイミング発生装置１００を配置するだけで、ＵＷＢ無線通信による高速な非同期無線通信を実現することができる。
【００７５】
また、タイミング発生装置１００は、ユーザが動作スイッチ４１を操作することに応答して、基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するが、基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００７６】
図５には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線通信装置の無線送信部（以下では、単に「無線送信装置」とも言う）の機能構成を模式的に示している。
【００７７】
同図に示すように、この無線送信装置は、インターフェース５１と、インターフェース・バッファ５２と、無線バッファ５３と、無線送信部５４と、アンテナ５５と、パルス受信部５６と、制御部５７と、情報記憶部５８とで構成される。
【００７８】
インターフェース５１は、計算機システム本体などの情報ソースに接続されて、所定の情報を受け取り、その情報をインターフェース・バッファ５２に一時的に蓄積する。また、送信用の情報をインターフェース・バッファ５２から読み出すと、さらに無線バッファ５３に一時格納して、無線伝送用のプリアンブルやヘッダ情報を付加する。
【００７９】
また、タイミング発生装置１００から送出されるタイミング基準パルス信号をアンテナ５５で受信すると、これをパルス受信部５６で復号する。ここで、基準パルスを検出することができたならば、当該無線送信装置は、タイミング発生装置１００が構築する無線ネットワーク１０に含まれていることになる。この場合、無線バッファ５３に格納されている情報を、タイミング基準パルスを受信した直後に、無線送信部５４からアンテナ５５を介して無線送信する。
【００８０】
無線送信装置の動作は、制御部５７によって統括的なコントロールされる。制御部５７は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、所定のプログラム・コードを実行することによって、タイミング基準パルスに従った無線送信動作を制御する。また、制御部５７は、情報記憶部５８をローカル接続しており、実行プログラムや処理データをここに格納することができる。
【００８１】
この無線送信装置は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送信のタイミング制御を行なうことにより、他の装置との非同期通信を容易に実現することができる。また、無線送信装置は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。したがって、基準パルス信号の到達範囲に無線送信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００８２】
また、無線送信装置は、基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するネットワーク動作表示部（図示しない）をさらに備えていてもよい。このような場合、ネットワーク動作の表示に基づいて、ユーザは無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。タイミング発生装置１００が固有のパターンからなる基準パルス信号を発生する場合には、制御部５７が基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線送信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００８３】
また、無線送信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００８４】
また、図６には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線通信装置の無線受信部（以下では、単に「無線受信装置」とも言う）の機能構成を模式的に示している。
【００８５】
同図に示すように、この無線受信装置は、インターフェース６１と、インターフェース・バッファ６２と、無線バッファ６３と、無線受信部６４と、アンテナ６５と、パルス受信部６６と、制御部６７と、情報記憶部６８とで構成される。
【００８６】
無線受信装置は、タイミング発生装置１００から送出されるタイミング基準パルス信号をアンテナ６５で受信すると、これをパルス受信部６６で復号する。ここで、基準パルスを検出することができたならば、当該無線受信装置は、タイミング発生装置１００が構築する無線ネットワーク１０に含まれていると判断する。
【００８７】
そして、タイミング基準パルスを受信した直後に情報が送られてくる可能性があるので、そのタイミングで受信ウィンドウ（後述）を設定して、受信を行なうために、無線受信部６４を動作させる。
【００８８】
さらに無線受信部６４で受信できた信号は、自無線受信装置宛て情報であるか判断され、自無線受信装置宛ての情報であれば無線バッファ６３に格納されて、必要な情報だけがインターフェース・バッファ６２に供給される。
【００８９】
そして、この無線受信装置に接続されている情報のディスティネーション（例えば計算機システム：図示せず）に対して、インターフェース６１を介して、逐次情報が供給される。
【００９０】
無線受信装置の動作は、制御部６７によって統括的なコントロールされる。制御部６７は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、所定のプログラム・コードを実行することによって、タイミング基準パルスに従った無線受信動作を制御する。また、制御部６７は、情報記憶部６８をローカル接続しており、実行プログラムや処理データをここに格納することができる。
【００９１】
この無線受信装置は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、基準パルス信号に基づいて受信のタイミング制御を行なうことにより、他の装置との非同期通信を容易に実現することができる。また、無線受信装置は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。したがって、基準パルス信号の到達範囲に無線受信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００９２】
また、無線受信装置は、基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するネットワーク動作表示部（図示しない）をさらに備えていてもよい。このような場合、ネットワーク動作の表示に基づいて、ユーザは無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。タイミング発生装置１００が固有のパターンからなる基準パルス信号を発生する場合には、制御部６７が基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線受信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００９３】
また、無線受信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００９４】
なお、本明細書では、無線送信装置及び無線受信装置をそれぞれ図５及び図６に分けて記載したが、実際には、無線送信機能と無線受信機能の双方を備えた無線通信装置として構成することも可能である。
【００９５】
図７には、本実施形態における無線ネットワーク１０内での無線通信シーケンスを模式的に示している。
【００９６】
同図に示すように、タイミング発生装置１００は、所定の時間間隔で周期的に基準パルスを発生する。情報送信元となる通信装置は、その基準パルスに基づいて、情報受信側の通信装置への非同期伝送情報の送信を行なう。
【００９７】
さらに、情報受信側の通信装置は、情報送信元の通信装置への非同期情報伝送の受領確認を示すＡＣＫ情報の送信を、この基準パルスに基づいて行なう。
【００９８】
図８には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で、無線通信に利用される情報（データ・フレーム）の構成例を示している。
【００９９】
タイミング発生装置１００から周期的に送信されるタイミング基準パルス（Ｔ）は、短いパルス形状の信号列で構成される。
【０１００】
情報送信側の通信装置から送信される非同期伝送情報は、送信データ本体であるペイロード情報に対して、プリアンブル（Ｐ）と情報ヘッダ（Ｈ）が冗長部として付加されている。
【０１０１】
また、情報受信側の通信装置から送信されるＡＣＫ情報は、プリアンブル（Ｐ）が冗長部として付加され、短いＡＣＫ情報より構成される。
【０１０２】
また、無線送信側及び無線受信側の各通信装置において、それぞれに受信ウインドウが設定されている。
【０１０３】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たないので、キャリア・センスを行うのが難しく、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない。また、ＵＷＢ無線通信において非同期信号を受信するためには、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【０１０４】
これに対し本実施形態によれば、各無線通信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいてネットワーク内の同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るアクセス制御方式をＵＷＢ無線通信に適用することにより、高速の非同期無線通信を実現することができる。
【０１０５】
また、図８との比較のため、タイミング発生装置１００によるタイミング基準パルスを使用しないで非同期無線通信を行なう場合の情報（データ・フレーム）の構成例を図９に示しておく。
【０１０６】
非同期で無線伝送を行なう場合の情報には、冗長なプリアンブルと共に情報ヘッダ（Ｈ）が冗長部として付加したペイロード情報から構成される。一方、情報受信側の通信装置から送信されるＡＣＫ情報についても、冗長なプリアンブルが付加された、短いＡＣＫ情報から構成される。
【０１０７】
このように冗長なプリアンブルが付加されることが一般的であり、伝送路利用効率が低下する一因となる。
【０１０８】
また、情報受信側の通信装置は、事前に準備することなく非同期で情報が送られてくることがあるため、常に無線伝送路を監視しておき、受信処理を行なわなければならず、装置の消費電力を低減することが困難である。
【０１０９】
図１０には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で動作するタイミング発生装置１００が実行する動作手順をフローチャートの形式で示している。この動作手順は、実際には、制御部４３が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１０】
まず、タイミング発生装置１００の動作スイッチ４１がＯＮ状態であるか確認する（ステップＳ１）。
【０１１１】
動作スイッチ４１がＯＮ状態であれば、判断ブロックＳ１のＹＥＳの分岐より、ステップＳ２に進み、所定のタイミングの経過をカウントする。そして、所定のタイミングが経過した後、基準パルス信号の送信を行なう（ステップＳ３）。
【０１１２】
また、タイミング発生装置１００の動作スイッチ４１がＯＮ状態でなければ、判断ブロックＳ１のＮＯの分岐より、一連のタイミング基準パルスの発生を停止して、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１１３】
図１１には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置のネットワーク動作をフローチャートの形式で示している。この動作手順は、実際には、制御部５７／６７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１４】
無線通信装置は、動作を開始するとまず、タイミング発生装置１００からの基準パルスを受信するため、その受信機能を動作させる（ステップＳ１１）。
【０１１５】
次いで、基準パルス信号を受信したか判断し（ステップＳ１２）、受信した場合には、無線通信装置はタイミング発生装置１００によって規定される無線ネットワークに参入する。この場合、ＹＥＳの分岐よりステップＳ１３にて無線ネットワーク１０の通信装置としての動作をすることを表示する。
【０１１６】
他方、所定の時間に渡って基準パルス信号を受信できなかった場合には、タイミング発生装置１００によって規定される無線ネットワーク１０には参入せず、また、この無線ネットワーク１０の通信装置としての動作表示を行なわない。
【０１１７】
図１２には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報送信を行うときの処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部５７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１８】
まず、無線通信装置のインターフェース部が接続されるソースからの情報を受理したか判断する（ステップＳ２１）。
【０１１９】
情報を受理した場合には、判断ブロックＳ２１のＹＥＳの分岐から次ステップＳ２２に進んで、さらに無線ネットワークが動作中であるか判断する。そして、動作中であれば、タイミング基準パルスに基づいて情報送信処理を行なう（ステップＳ２３）。
【０１２０】
さらに、その情報送信のＡＣＫを受信したかを判断し（ステップＳ２４）、受信した場合には、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２１】
また、ＡＣＫを受信しなければ、ステップＳ２２に移行して、再度ネットワークの動作を確認して、情報送信処理を行なう。
【０１２２】
また、ステップＳ２２において、無線ネットワークが動作中でないと判断された場合には、ＮＯの分岐よりステップＳ２５に進んで、送信が不可能であったことをインターフェースへ通知し、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２３】
また、図１３には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報受信を行うときの処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部６７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１２４】
まず、無線ネットワークが動作中であるか判断する（ステップＳ３１）。そして、動作中であれば、ＹＥＳの分岐より次ステップＳ３２に進んで、タイミング基準パルスの後に所定の受信ウインドウを設けて、情報受信処理を行なう。
【０１２５】
情報受信後、自局宛ての情報を受信したかを判断する（ステップＳ３３）。そして、自局宛て情報の受信があった場合には、当該判断ブロックのＹＥＳの分岐より次ステップＳ３４に移行して、その情報のＡＣＫを返信する。
【０１２６】
さらに、受信した情報をインターフェースに供給して、無線通信装置のインターフェース部が接続されるディスティネーションとなる装置（図示せず）へ情報を出力して（ステップＳ３５）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２７】
他方、ステップＳ３３において、自局あての情報受信がないと判断された場合、並びに、ステップＳ３１において、無線ネットワークが動作中でないと判断された場合には、その都度、本処理を抜ける。
【０１２８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【０１３０】
また、本発明によれば、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下であっても非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【０１３１】
また、本発明によれば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線ネットワーク１０の構成を模式的に示した図である。
【図２】図１に示した無線ネットワーク１０における、各無線通信装置１０１〜１０７間の接続関係を示した図である。
【図３】タイミング発生装置１００が発生するタイミング基準信号によって無線ネットワーク１０内の各無線通信装置１００による通信動作を制御する様子を示したチャートである。
【図４】本実施形態に係る無線ネットワーク１０に適用されるタイミング発生装置１００の機能構成を模式的に示した図である。
【図５】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線送信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図６】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線受信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図７】本実施形態における無線ネットワーク１０内での無線通信シーケンスを模式的に示した図である。
【図８】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で、無線通信に利用される情報（データ・フレーム）の構成例を示した図である。
【図９】タイミング発生装置１００によるタイミング基準パルスを使用しないで非同期無線通信を行なう場合の情報（データ・フレーム）の構成例を示した図である。
【図１０】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で動作するタイミング発生装置１００が実行する動作手順を示したフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置のネットワーク動作をフローチャートである。
【図１２】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報送信を行うときの処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報受信を行うときの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…無線ネットワーク
４１…動作スイッチ，４２…基準パルス発生器
４３…制御部，４４…パルス送信部
４５…アンテナ
５１…インターフェース
５２…インターフェース・バッファ
５３…無線バッファ，５４…無線送信部
５５…アンテナ，５６…パルス受信部
５７…制御部，５８…情報記憶部
６１…インターフェース
６２…インターフェース・バッファ
６３…無線バッファ，６４…無線受信部
６５…アンテナ，６６…パルス受信部
６７…制御部，６８…情報記憶部
１００…タイミング発生装置
１０１，１０２…無線通信装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線局間で相互に通信を行う無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に係り、特に、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下で非同期通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に係り、特に、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なう無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行うことが盛んに行われている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。
【０００５】
そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。
【０００７】
近隣に位置する比較的少数のクライアントで構成される小規模無線ネットワークにおいては、特定のアクセス・ポイントを利用せずに、任意の端末同士が直接非同期の無線通信を行なうことができる「アドホック（Ad-hoc）通信」により構築することが適当であると思料される。
【０００８】
また、これら小規模無線ネットワークにおいて非同期通信を行なう場合、そのアクセス制御には、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式を採用することが一般的である。
【０００９】
ＣＳＭＡ／ＣＤ方式は、自ら情報送信した信号を受信することで他の通信装置の情報送信との衝突の有無を検出する方式であり（Collision Detection：衝突検出）、主に有線通信において採用されている。これに対し、無線通信では自ら情報送信した信号を受信することが困難であることから、ＣＤＭＡ／ＣＡ方式により、他の通信装置の情報送信がないことを確認してから、自らの情報送信を開始することによって、衝突を回避する。このようなアクセス制御方式によれば、同じ無線伝送路を複数の端末が共有して、互いに通信する（Multiple Access）ことができる。
【００１０】
ここで、無線伝送路上でキャリアを検出する方法として、特定の周波数キャリアを用いる仕組みが一般に採用されている。
【００１１】
また、無線ネットワークを構成する各端末が非同期で無線通信を行なう無線通信システムにおいては、送信側の端末から送信された無線信号を受信側の端末が成功裏に受信するために、プリアンブル信号を情報送信の前に付加して送信する方法が広く利用されている。すなわち、送信側の端末はプリアンブル信号を送信し、受信側の端末はプリアンブル信号を受信して、端末間で同期がとられる。
【００１２】
ところで、最近では、高速な無線伝送技術の検討・開発が進められており、その１つの例がＵＷＢ（ウルトラ・ワイド・バンド）と呼ばれる方式である。これは、例えば２ＧＨｚから６ＧＨｚという超高帯域な周波数帯域を利用して、データを数ＧＨｚ程度の極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うことにより高速データ伝送を実現する無線通信方式である。
【００１３】
ＵＷＢでは、数１００ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なう。その占有帯域幅は、占有帯域幅をその中心周波数（例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）で割った値がほぼ１になるようなＧＨｚオーダの帯域であり、いわゆるＷ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００方式、並びにＳＳ（Spread Spectrum）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を用いた無線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。
【００１４】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たない。すなわち、特定の周波数キャリアに信号成分が存在しないために、キャリア・センスを行うのが難しい。
【００１５】
このため、従来の無線通信システムに広く利用されているＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない、という問題がある。
【００１６】
また、ＵＷＢ無線通信技術を用いた無線通信において、非同期で送信した信号を受信するためには、非常に長い時間をかけて信号の有無を検出しなければならない。
【００１７】
ＵＷＢ無線通信技術を用いた無線通信では、従来の無線通信におけるようなキャリアは存在しない。このため、受信側の端末が信号の有無を検出することで情報信号の初期同期を獲得するには、従来よりも冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下であっても非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、制御局と被制御局の関係を有しない複数の無線通信装置からなる無線通信システムであって、
所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が配置されて、該基準パルス信号の到達範囲に存在する無線通信装置によって無線ネットワークが構築される、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【００２２】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【００２３】
本発明の第１の側面によれば、基準パルス信号を供給するタイミング発生装置を配置するだけで、その基準パルス信号の到達範囲内では、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワークを簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワークの範囲とすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００２４】
また、タイミング信号を受信した各無線通信装置は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことができる。したがって、無線ネットワーク内では、無線通信装置間の非同期通信の制御を容易に行なうことができる。
【００２５】
また、タイミング発生装置は、ユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するようにしてもよい。このような場合、ユーザ操作に応じて基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００２６】
また、タイミング発生装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００２７】
また、タイミング発生装置からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。
【００２８】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たないので、キャリア・センスを行うのが難しく、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない。また、ＵＷＢ無線通信において非同期信号を受信するためには、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【００２９】
これに対し本発明によれば、各無線通信装置はタイミング発生装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るアクセス制御方式をＵＷＢ無線通信に適用することにより、高速の非同期無線通信を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の第２の側面は、制御局と被制御局の関係を有しない複数の無線通信装置からなる無線ネットワークを構築するためのネットワーク形成装置であって、
前記無線ネットワーク内の各無線通信装置が同期処理又は送受信のタイミング制御に使用するための所定の時間間隔で基準パルス信号を発生する基準パルス信号を発生する信号発生手段と、
該発生された基準パルス信号を送信する信号送信手段と、
を具備することを特徴とするネットワーク形成装置である。
【００３１】
本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置からの基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことにより、無線通信装置間の非同期通信を容易に実現することができる。
【００３２】
したがって、本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置を配置することによって、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワークを簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワークの範囲とすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００３３】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００３４】
また、ネットワーク形成装置からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。すなわち、各無線通信装置はネットワーク形成装置から受信した基準パルス信号に基づいてネットワーク内の同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るネットワーク形成装置を配置するだけで、ＵＷＢ無線通信による高速な非同期無線通信を実現することができる。
【００３５】
また、本発明の第２の側面に係るネットワーク形成装置は、ユーザ操作を受容するユーザ入力手段をさらに備えていてもよい。また、前記信号送信手段は、前記ユーザ入力手段を介したユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するようにしてもよい。このような場合、ユーザ操作に応じて基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００３６】
また、本発明の第３の側面は、特定の制御局を有しない無線ネットワークにおいて動作する無線送信装置又は無線送信方法であって、
所定のネットワーク形成装置から送信される基準パルス信号を受信する手段又はステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の送信を開始する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線送信装置又は無線送信方法である。
【００３７】
本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送信のタイミング制御を行なうことにより、無線受信装置との非同期通信を容易に実現することができる。
【００３８】
また、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。
【００３９】
したがって、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法によれば、基準パルス信号の到達範囲に無線送信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００４０】
また、基準パルス信号の到達範囲が無線ネットワークの範囲となるが、無線送信装置が基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するようにすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００４１】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、本発明に係る無線送信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００４２】
また、本発明の第３の側面に係る無線送信装置又は無線送信方法は、ネットワーク形成装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００４３】
また、本発明の第４の側面は、特定の制御局を有しない無線ネットワークにおいて動作する無線受信装置又は無線受信方法であって、
所定のネットワーク形成装置から送信される基準パルス信号を受信する手段又はステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の受信を開始する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線受信装置又は無線受信方法である。
【００４４】
本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法は、該基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて受信のタイミング制御を行なうことにより、無線送信装置との非同期通信を容易に実現することができる。
【００４５】
また、本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。
【００４６】
したがって、本発明の第４の側面に係る無線受信装置又は無線受信方法によれば、基準パルス信号の到達範囲に無線受信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００４７】
また、基準パルス信号の到達範囲が無線ネットワークの範囲となるが、無線受信装置が基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するようにすることで、無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。
【００４８】
また、ネットワーク形成装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、本発明に係る無線受信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００４９】
また、無線受信装置はネットワーク形成装置から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００５０】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００５２】
図１には、本発明の一実施形態に係る無線ネットワーク１０の構成を模式的に示している。この無線ネットワーク１０は、複数の無線通信装置１０１，１０２，…によって構築されている。
【００５３】
各無線通信装置１０１，１０２，…は、例えば、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）のような一般的な計算機システムに対して、情報を非同期伝送するための無線送受信機能を備えた無線通信ユニット（図示しない）をローカル接続することによって構成される。
【００５４】
無線通信ユニットは、例えば、アダプタ・カードやＰＣカードのような形態のネットワーク・インターフェース・カード（ＮＩＣ）で計算機システム本体に装備される。そして、計算機システム上で起動する無線通信ユニット駆動用ソフトウェアと無線通信ユニットとの協働的な動作によって、無線通信を実現することができる。
【００５５】
図１に示すように、本実施形態では、１つの無線ネットワーク１０内には、１台のタイミング発生装置１００が配置される。このタイミング発生装置１００は当該無線ネットワーク１０内で使用されるタイミング基準パルスを送信し、それ以外の各無線通信装置１０１，１０２…は、このタイミング発生装置１００から送信されるタイミング基準パルス信号に基づいて無線伝送を行なうようになっている。
【００５６】
ここで、タイミング発生装置１００からのタイミング基準パルス信号が同図中破線で示された領域まで伝播することと仮定すると、ここに記載されているすべての無線通信装置１０１〜１０７は同じタイミングによって受信ができる状態にあることを表わしている。
【００５７】
また、図２には、図１に示した無線ネットワーク１０における、各無線通信装置１０１〜１０７間の接続関係を図解している。
【００５８】
同図において、無線通信装置１０１は、無線通信装置１０２、１０３、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４、１０５、１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００５９】
また、無線通信装置１０２は、無線通信装置１０１、１０３、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４、１０５、１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６０】
また、無線通信装置１０３は、無線通信装置１０１、１０２、１０４、１０５、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０６とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６１】
また、無線通信装置１０４は、無線通信装置１０３、１０５と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２、１０６、１０７とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６２】
また、無線通信装置１０５は、無線通信装置１０３、１０４、１０６、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６３】
また、無線通信装置１０６は、無線通信装置１０５、１０７と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０１、１０２、１０３、１０４とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６４】
また、無線通信装置１０７は、無線通信装置１０１、１０２、１０３、１０５、１０６と相対的に近い位置に存在するため、これらとは容易に情報伝送が行なえることを示し、逆に、無線通信装置１０４とは相対的に遠い位置に存在するため、無線通信ができない状態を表わしている。
【００６５】
図３には、無線ネットワーク１０における非同期無線通信の動作制御の一例を示している。
【００６６】
本実施形態では、タイミング発生装置１００が発生するタイミング基準信号を基準として各無線通信装置１０１〜１０７はネットワークを形成して、周辺に存在する他の無線通信装置との非同期情報伝送を行なうことができる。
【００６７】
同図に示す例では、最初のタイミング基準パルスによって、無線通信装置１０１から情報送信が行なわれ、次のタイミング基準パルスによって、無線伝送装置１０３が複数のタイミング周期に渡った情報送信を行ない、その次のタイミング基準パルスではどの無線伝送装置からも情報送信されず、さらにその次のタイミング基準パルスによって、無線伝送装置１０６から短い情報送信が行なわれている。
【００６８】
また、タイミング発生装置１００からのタイミング基準パルスに基づいて情報伝送が行なわれるので、無線ネットワーク１０を構成している各無線通信装置１００〜１０７は、タイミング基準パルスで規定されるタイミングを用いて情報受信処理を行なうことによって、非同期情報伝送の受信処理が容易となる。
【００６９】
図４には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０に適用されるタイミング発生装置１００の機能構成を模式的に示している。タイミング発生装置１００は、動作スイッチ４１と、基準パルス発生器４２と、制御部４３と、パルス送信部４４と、アンテナ４５とで構成される。
【００７０】
動作スイッチ４１を操作することにより、制御部４３が起動する。そして、制御部４３による制御下で、基準パルス発生器４２から所定の時間間隔を置いて周期的に信号が生成され、パルス送信部４４からアンテナ４５を介して無線送信される。
【００７１】
このタイミング発生装置１００からの基準パルス信号を受信した各無線通信装置１０１，１０２，…は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送受信のタイミング制御を行なうことにより、無線通信装置間の非同期通信を容易に実現することができる。
【００７２】
したがって、タイミング装置１００を配置することによって、各無線通信装置同士が直接通信するアドホック通信による無線ネットワーク１０を簡単に構築することができる。また、基準パルス信号の到達範囲を無線ネットワーク１０の範囲とすることで、無線ネットワーク１０の範囲を容易に特定することができる。
【００７３】
また、タイミング発生装置１００は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生するようにしてもよい。このような場合、基準パルス信号を受信した各無線通信装置１０１，１０２，…は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線通信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。
【００７４】
また、タイミング発生装置１００からの基準パルス信号を受信して無線ネットワークに組み込まれた各無線通信装置間では、データを極めて広い周波数帯に拡散して送受信を行うＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信を行なうようにしてもよい。すなわち、各無線通信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準パルス信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、タイミング発生装置１００を配置するだけで、ＵＷＢ無線通信による高速な非同期無線通信を実現することができる。
【００７５】
また、タイミング発生装置１００は、ユーザが動作スイッチ４１を操作することに応答して、基準パルス信号の送信を開始及び／又は停止するが、基準パルス信号が送信される所望の期間においてのみ、該基準パルス信号の到達範囲において無線ネットワークを容易に構築することができる。
【００７６】
図５には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線通信装置の無線送信部（以下では、単に「無線送信装置」とも言う）の機能構成を模式的に示している。
【００７７】
同図に示すように、この無線送信装置は、インターフェース５１と、インターフェース・バッファ５２と、無線バッファ５３と、無線送信部５４と、アンテナ５５と、パルス受信部５６と、制御部５７と、情報記憶部５８とで構成される。
【００７８】
インターフェース５１は、計算機システム本体などの情報ソースに接続されて、所定の情報を受け取り、その情報をインターフェース・バッファ５２に一時的に蓄積する。また、送信用の情報をインターフェース・バッファ５２から読み出すと、さらに無線バッファ５３に一時格納して、無線伝送用のプリアンブルやヘッダ情報を付加する。
【００７９】
また、タイミング発生装置１００から送出されるタイミング基準パルス信号をアンテナ５５で受信すると、これをパルス受信部５６で復号する。ここで、基準パルスを検出することができたならば、当該無線送信装置は、タイミング発生装置１００が構築する無線ネットワーク１０に含まれていることになる。この場合、無線バッファ５３に格納されている情報を、タイミング基準パルスを受信した直後に、無線送信部５４からアンテナ５５を介して無線送信する。
【００８０】
無線送信装置の動作は、制御部５７によって統括的なコントロールされる。制御部５７は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、所定のプログラム・コードを実行することによって、タイミング基準パルスに従った無線送信動作を制御する。また、制御部５７は、情報記憶部５８をローカル接続しており、実行プログラムや処理データをここに格納することができる。
【００８１】
この無線送信装置は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、該基準パルス信号に基づいて送信のタイミング制御を行なうことにより、他の装置との非同期通信を容易に実現することができる。また、無線送信装置は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。したがって、基準パルス信号の到達範囲に無線送信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００８２】
また、無線送信装置は、基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するネットワーク動作表示部（図示しない）をさらに備えていてもよい。このような場合、ネットワーク動作の表示に基づいて、ユーザは無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。タイミング発生装置１００が固有のパターンからなる基準パルス信号を発生する場合には、制御部５７が基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線送信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００８３】
また、無線送信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００８４】
また、図６には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線通信装置の無線受信部（以下では、単に「無線受信装置」とも言う）の機能構成を模式的に示している。
【００８５】
同図に示すように、この無線受信装置は、インターフェース６１と、インターフェース・バッファ６２と、無線バッファ６３と、無線受信部６４と、アンテナ６５と、パルス受信部６６と、制御部６７と、情報記憶部６８とで構成される。
【００８６】
無線受信装置は、タイミング発生装置１００から送出されるタイミング基準パルス信号をアンテナ６５で受信すると、これをパルス受信部６６で復号する。ここで、基準パルスを検出することができたならば、当該無線受信装置は、タイミング発生装置１００が構築する無線ネットワーク１０に含まれていると判断する。
【００８７】
そして、タイミング基準パルスを受信した直後に情報が送られてくる可能性があるので、そのタイミングで受信ウィンドウ（後述）を設定して、受信を行なうために、無線受信部６４を動作させる。
【００８８】
さらに無線受信部６４で受信できた信号は、自無線受信装置宛て情報であるか判断され、自無線受信装置宛ての情報であれば無線バッファ６３に格納されて、必要な情報だけがインターフェース・バッファ６２に供給される。
【００８９】
そして、この無線受信装置に接続されている情報のディスティネーション（例えば計算機システム：図示せず）に対して、インターフェース６１を介して、逐次情報が供給される。
【００９０】
無線受信装置の動作は、制御部６７によって統括的なコントロールされる。制御部６７は、例えばマイクロコンピュータによって構成され、所定のプログラム・コードを実行することによって、タイミング基準パルスに従った無線受信動作を制御する。また、制御部６７は、情報記憶部６８をローカル接続しており、実行プログラムや処理データをここに格納することができる。
【００９１】
この無線受信装置は、基準パルス信号に基づいて同期処理を行なったり、基準パルス信号に基づいて受信のタイミング制御を行なうことにより、他の装置との非同期通信を容易に実現することができる。また、無線受信装置は、基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行う。したがって、基準パルス信号の到達範囲に無線受信装置を配置することによって、無線ネットワークに参入して、アドホック通信による非同期無線伝送を容易に行なうことができる。
【００９２】
また、無線受信装置は、基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示するネットワーク動作表示部（図示しない）をさらに備えていてもよい。このような場合、ネットワーク動作の表示に基づいて、ユーザは無線ネットワークの範囲を容易に特定することができる。タイミング発生装置１００が固有のパターンからなる基準パルス信号を発生する場合には、制御部６７が基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知することができる。勿論、１つの無線受信装置が隣接する２以上の無線ネットワークに同時に参入してもよく、この場合、基準パルス信号の固有パターンを基に、各無線ネットワーク上の動作を検出することができる。また、参入した無線ネットワークに応じてネットワーク動作の表示を切り替えるようにしてもよい。
【００９３】
また、無線受信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいて同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。
【００９４】
なお、本明細書では、無線送信装置及び無線受信装置をそれぞれ図５及び図６に分けて記載したが、実際には、無線送信機能と無線受信機能の双方を備えた無線通信装置として構成することも可能である。
【００９５】
図７には、本実施形態における無線ネットワーク１０内での無線通信シーケンスを模式的に示している。
【００９６】
同図に示すように、タイミング発生装置１００は、所定の時間間隔で周期的に基準パルスを発生する。情報送信元となる通信装置は、その基準パルスに基づいて、情報受信側の通信装置への非同期伝送情報の送信を行なう。
【００９７】
さらに、情報受信側の通信装置は、情報送信元の通信装置への非同期情報伝送の受領確認を示すＡＣＫ情報の送信を、この基準パルスに基づいて行なう。
【００９８】
図８には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で、無線通信に利用される情報（データ・フレーム）の構成例を示している。
【００９９】
タイミング発生装置１００から周期的に送信されるタイミング基準パルス（Ｔ）は、短いパルス形状の信号列で構成される。
【０１００】
情報送信側の通信装置から送信される非同期伝送情報は、送信データ本体であるペイロード情報に対して、プリアンブル（Ｐ）と情報ヘッダ（Ｈ）が冗長部として付加されている。
【０１０１】
また、情報受信側の通信装置から送信されるＡＣＫ情報は、プリアンブル（Ｐ）が冗長部として付加され、短いＡＣＫ情報より構成される。
【０１０２】
また、無線送信側及び無線受信側の各通信装置において、それぞれに受信ウインドウが設定されている。
【０１０３】
ＵＷＢ無線通信方式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たないので、キャリア・センスを行うのが難しく、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式をＵＷＢ無線通信にそのまま適用することができない。また、ＵＷＢ無線通信において非同期信号を受信するためには、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加しなければならない。
【０１０４】
これに対し本実施形態によれば、各無線通信装置はタイミング発生装置１００から受信した基準タイミング信号に基づいてネットワーク内の同期を獲得することができるので、ＵＷＢ無線通信においても、初期同期獲得のために、冗長性の高いプリアンブル信号を情報送信の前に付加する必要がない。したがって、本発明に係るアクセス制御方式をＵＷＢ無線通信に適用することにより、高速の非同期無線通信を実現することができる。
【０１０５】
また、図８との比較のため、タイミング発生装置１００によるタイミング基準パルスを使用しないで非同期無線通信を行なう場合の情報（データ・フレーム）の構成例を図９に示しておく。
【０１０６】
非同期で無線伝送を行なう場合の情報には、冗長なプリアンブルと共に情報ヘッダ（Ｈ）が冗長部として付加したペイロード情報から構成される。一方、情報受信側の通信装置から送信されるＡＣＫ情報についても、冗長なプリアンブルが付加された、短いＡＣＫ情報から構成される。
【０１０７】
このように冗長なプリアンブルが付加されることが一般的であり、伝送路利用効率が低下する一因となる。
【０１０８】
また、情報受信側の通信装置は、事前に準備することなく非同期で情報が送られてくることがあるため、常に無線伝送路を監視しておき、受信処理を行なわなければならず、装置の消費電力を低減することが困難である。
【０１０９】
図１０には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で動作するタイミング発生装置１００が実行する動作手順をフローチャートの形式で示している。この動作手順は、実際には、制御部４３が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１０】
まず、タイミング発生装置１００の動作スイッチ４１がＯＮ状態であるか確認する（ステップＳ１）。
【０１１１】
動作スイッチ４１がＯＮ状態であれば、判断ブロックＳ１のＹＥＳの分岐より、ステップＳ２に進み、所定のタイミングの経過をカウントする。そして、所定のタイミングが経過した後、基準パルス信号の送信を行なう（ステップＳ３）。
【０１１２】
また、タイミング発生装置１００の動作スイッチ４１がＯＮ状態でなければ、判断ブロックＳ１のＮＯの分岐より、一連のタイミング基準パルスの発生を停止して、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１１３】
図１１には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置のネットワーク動作をフローチャートの形式で示している。この動作手順は、実際には、制御部５７／６７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１４】
無線通信装置は、動作を開始するとまず、タイミング発生装置１００からの基準パルスを受信するため、その受信機能を動作させる（ステップＳ１１）。
【０１１５】
次いで、基準パルス信号を受信したか判断し（ステップＳ１２）、受信した場合には、無線通信装置はタイミング発生装置１００によって規定される無線ネットワークに参入する。この場合、ＹＥＳの分岐よりステップＳ１３にて無線ネットワーク１０の通信装置としての動作をすることを表示する。
【０１１６】
他方、所定の時間に渡って基準パルス信号を受信できなかった場合には、タイミング発生装置１００によって規定される無線ネットワーク１０には参入せず、また、この無線ネットワーク１０の通信装置としての動作表示を行なわない。
【０１１７】
図１２には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報送信を行うときの処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部５７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１１８】
まず、無線通信装置のインターフェース部が接続されるソースからの情報を受理したか判断する（ステップＳ２１）。
【０１１９】
情報を受理した場合には、判断ブロックＳ２１のＹＥＳの分岐から次ステップＳ２２に進んで、さらに無線ネットワークが動作中であるか判断する。そして、動作中であれば、タイミング基準パルスに基づいて情報送信処理を行なう（ステップＳ２３）。
【０１２０】
さらに、その情報送信のＡＣＫを受信したかを判断し（ステップＳ２４）、受信した場合には、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２１】
また、ＡＣＫを受信しなければ、ステップＳ２２に移行して、再度ネットワークの動作を確認して、情報送信処理を行なう。
【０１２２】
また、ステップＳ２２において、無線ネットワークが動作中でないと判断された場合には、ＮＯの分岐よりステップＳ２５に進んで、送信が不可能であったことをインターフェースへ通知し、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２３】
また、図１３には、本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報受信を行うときの処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部６７が所定のプログラム・コードを実行するという形態で実現される。
【０１２４】
まず、無線ネットワークが動作中であるか判断する（ステップＳ３１）。そして、動作中であれば、ＹＥＳの分岐より次ステップＳ３２に進んで、タイミング基準パルスの後に所定の受信ウインドウを設けて、情報受信処理を行なう。
【０１２５】
情報受信後、自局宛ての情報を受信したかを判断する（ステップＳ３３）。そして、自局宛て情報の受信があった場合には、当該判断ブロックのＹＥＳの分岐より次ステップＳ３４に移行して、その情報のＡＣＫを返信する。
【０１２６】
さらに、受信した情報をインターフェースに供給して、無線通信装置のインターフェース部が接続されるディスティネーションとなる装置（図示せず）へ情報を出力して（ステップＳ３５）、本処理ルーチン全体を終了する。
【０１２７】
他方、ステップＳ３３において、自局あての情報受信がないと判断された場合、並びに、ステップＳ３１において、無線ネットワークが動作中でないと判断された場合には、その都度、本処理を抜ける。
【０１２８】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、制御局となる装置を特に配置せずに非同期無線通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【０１３０】
また、本発明によれば、伝送路の利用状態を把握するためのキャリア検出が困難な無線通信環境下であっても非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【０１３１】
また、本発明によれば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）のようなキャリア検出が困難な無線通信方式を用いて、無線伝送路の利用効率の高い非同期通信を行なうことができる、優れた無線通信システム及び無線通信方法、無線ネットワーク形成装置、無線送信装置及び無線送信方法、並びに無線受信装置及び無線受信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線ネットワーク１０の構成を模式的に示した図である。
【図２】図１に示した無線ネットワーク１０における、各無線通信装置１０１〜１０７間の接続関係を示した図である。
【図３】タイミング発生装置１００が発生するタイミング基準信号によって無線ネットワーク１０内の各無線通信装置１００による通信動作を制御する様子を示したチャートである。
【図４】本実施形態に係る無線ネットワーク１０に適用されるタイミング発生装置１００の機能構成を模式的に示した図である。
【図５】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線送信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図６】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で非同期無線通信を行なうことができる無線受信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図７】本実施形態における無線ネットワーク１０内での無線通信シーケンスを模式的に示した図である。
【図８】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で、無線通信に利用される情報（データ・フレーム）の構成例を示した図である。
【図９】タイミング発生装置１００によるタイミング基準パルスを使用しないで非同期無線通信を行なう場合の情報（データ・フレーム）の構成例を示した図である。
【図１０】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内で動作するタイミング発生装置１００が実行する動作手順を示したフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置のネットワーク動作をフローチャートである。
【図１２】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報送信を行うときの処理手順を示したフローチャートである。
【図１３】本実施形態に係る無線ネットワーク１０内に含まれている無線通信装置が情報受信を行うときの処理手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…無線ネットワーク
４１…動作スイッチ，４２…基準パルス発生器
４３…制御部，４４…パルス送信部
４５…アンテナ
５１…インターフェース
５２…インターフェース・バッファ
５３…無線バッファ，５４…無線送信部
５５…アンテナ，５６…パルス受信部
５７…制御部，５８…情報記憶部
６１…インターフェース
６２…インターフェース・バッファ
６３…無線バッファ，６４…無線受信部
６５…アンテナ，６６…パルス受信部
６７…制御部，６８…情報記憶部
１００…タイミング発生装置
１０１，１０２…無線通信装置
Claims (16)
- 直接通信を行なう複数の無線通信装置からなる無線通信システムであって、
所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置と、
前記タイミング発生装置が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて特定される無線ネットワークと、
前記タイミング発生装置から送信される基準パルス信号を受信するパルス受信手段と、他の無線通信装置との間で無線データ信号を送受信する無線通信手段を備え、前記無線ネットワーク内で基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行ない、前記パルス受信手段で受信した基準パルス信号に基づいて互いに送受信タイミングを制御しながら前記無線通信手段を用いて他の無線通信装置と無線通信を行なう複数の無線通信装置と、
を具備することを特徴とする無線通信システム。 - 各無線通信装置の無線通信手段は、データを広い周波数帯に拡散したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）信号を送受信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 前記タイミング発生装置は、ユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始又は停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 前記タイミング発生装置は、固有のパターンからなる基準パルス信号を発生し、
基準パルス信号を受信した各無線通信装置は、受信した基準パルス信号が持つパターンをデコードすることによって、自分が何処の無線ネットワークに参入しているのかを検知する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。 - 直接通信を行なう複数の無線通信装置からなる無線ネットワークを構築するためのネットワーク形成装置であって、
前記無線ネットワーク内の各無線通信装置が同期処理又は送受信のタイミング制御に使用するための所定の時間間隔で基準パルス信号を発生する基準パルス信号を発生する信号発生手段と、
該発生された基準パルス信号を送信する信号送信手段を備え、
前記信号送信手段が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて無線ネットワークが特定され、
前記の各無線通信装置は、基準パルス信号を受信するパルス受信手段と、他の無線通信装置との間で無線データ信号を送受信する無線通信手段を備え、前記無線ネットワーク内で基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行ない、受信した基準パルス信号に基づいて互いに送受信タイミングを制御しながら前記無線通信手段を用いて他の無線通信手段と無線通信を行なう、
ことを特徴とするネットワーク形成装置。 - 各無線通信装置の無線通信手段は、データを広い周波数帯に拡散したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）信号を送受信する、
ことを特徴とする請求項５に記載のネットワーク形成装置。 - ユーザ操作を受容するユーザ入力手段をさらに備え、
前記信号送信手段は、前記ユーザ入力手段を介したユーザ操作に応答して基準パルス信号の送信を開始又は停止する、
ことを特徴とする請求項５に記載のネットワーク形成装置。 - 前記信号発生手段は固有のパターンからなる基準パルス信号を発生する、
ことを特徴とする請求項５に記載のネットワーク形成装置。 - 無線通信装置同士が直接通信を行なう無線ネットワークにおいて動作する無線送信装置であって、前記無線ネットワークには所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が存在するとともに、前記タイミング発生装置が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて無線ネットワークが特定され、
前記タイミング発生装置から送信される基準パルス信号を受信するパルス受信手段と、
他の無線通信装置へ無線データ信号を送信する無線送信手段を備え、
前記無線ネットワーク内で基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行ない、前記パルス受信手段で受信した基準パルス信号に基づいて送信タイミングを制御しながら前記無線送信手段を用いて他の無線通信装置への無線データ信号の送信を行なう、
ことを特徴とする無線送信装置。 - 前記無線送信手段は、データを広い周波数帯に拡散したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）信号を送信する、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線送信装置。 - 基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示する手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線送信装置。 - 無線通信装置同士が直接通信を行なう無線ネットワークにおいて動作する無線送信方法であって、前記無線ネットワークには所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が存在するとともに、前記タイミング発生装置が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて無線ネットワークが特定され、
前記タイミング発生装置から送信される基準パルス信号を受信するパルス受信ステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の送信を開始するステップと、
を具備することを特徴とする無線送信方法。 - 無線通信装置同士が直接通信を行なう無線ネットワークにおいて動作する無線受信装置であって、前記無線ネットワークには所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が存在するとともに、前記タイミング発生装置が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて無線ネットワークが特定され、
前記タイミング発生装置から送信される基準パルス信号を受信するパルス受信手段と、
他の無線通信装置からの無線データ信号を受信する無線受信手段を備え、
前記無線ネットワーク内で基準パルス信号を受信している期間のみネットワーク動作を行ない、前記パルス受信手段で受信した基準パルス信号に基づいて受信タイミングを制御しながら前記無線受信手段を用いて他の無線通信装置からの無線データ信号の受信を行なう、
ことを特徴とする無線受信装置。 - 前記無線受信手段は、データを広い周波数帯に拡散したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）信号を受信する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線受信装置。 - 基準パルス信号を受信したことに応答してネットワーク動作を表示する手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１３に記載の無線受信装置。 - 無線通信装置同士が直接通信を行なう無線ネットワークにおいて動作する無線受信方法であって、前記無線ネットワークには所定の時間間隔で基準パルス信号を送信するタイミング発生装置が存在するとともに、前記タイミング発生装置が送信する基準パルス信号の到達範囲に基づいて無線ネットワークが特定され、
前記タイミング発生装置から送信される基準パルス信号を受信するパルス受信ステップと、
該受信した基準パルス信号に基づいて情報の受信を開始するステップと、
を具備することを特徴とする無線受信方法。
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