JP4218213B2 - 電波リモコン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通信に関し、特に中継器を用いて通信エリアを拡張するデジタル無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微弱無線や、小電力無線は免許不要であり、各種設備の遠隔監視や遠隔制御、また、セキュリティ用途に広く用いられている。しかしながら、免許不要である反面、法規によって空中線電力が制限されているため、微弱無線で数ｍ〜数１０ｍ、小電力無線で数１０ｍ〜数１００ｍの通信距離しか得られない。そこで、通信エリアを拡張するために、中継器を用いることができる。上記目的で伝送するデータはデジタル化されて予め定められたデータフレームにして間欠的に送信されるので、中継器はデータフレームを受信して蓄積し、データフレームの受信完了後に通信装置と同一周波数で中継送信することができる。このように構成すると、受信器に特別な工夫をすることなく、中継器を設置できる長所がある。
しかし、中継器を２台以上設置すると、データフレーム受信後に複数の中継器が同一周波数で送信するために中継信号同士の衝突が発生し、受信器で中継信号を受信できなくなってしまう。中継器がキャリアセンスの機能を備えていても、同時にキャリアセンスをして、周波数の空きを判断するために、中継信号同士の衝突は回避できない。
【０００３】
従来の中継器は、中継器に固定の中継待ち時間の上限値であるＣＳＴを設定し、キャリアセンスを開始するまでの時間をずらすことで、複数の中継器が同時にキャリアセンスを行うことを防止し、中継信号同士の衝突を防止している。しかし、この中継器はＣＳＴが固定されているので、時間をかけずに中継送信、すなわち、即応性が必要な遠隔制御に使用するとき、また時間がかかっても無線信号を確実に伝送したいとき、すなわち、セキュリティ目的に使用するときなど、情報の種類によりＣＳＴを変更することができないため、遠隔制御目的とセキュリティ目的で同じ中継器を共用することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号をデータフレームの中に設け、それぞれの中継器が、その上限値符号に基づいてキャリアセンスを行うまでの中継待ち時間を算出し、データフレームを受信してから、中継器が中継送信する時刻をずらすことで、中継信号同士の衝突を防止できるとともに、伝送する情報の種類に応じて、自在に中継待ち時間を変更することが可能となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の中継器は、以下の構成を備える。すなわち、請求項１の発明では、無線信号を中継送信する中継器であって、自局の階層である中継階層を設定記憶する階層設定部と、中継動作を制御する制御部とを備え、無線信号として中継するデータフレームは、少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、前記データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含み、前記制御部は、自局の中継階層と、受信したデータフレームに含まれる中継階層符号及び上限値符号とを用いて、キャリアセンスを開始するまでの中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から前記中継待ち時間経過後にキャリアセンスを開始し、使用する周波数が空いている場合には即時に、空いていない場合にはキャリアセンスを継続して空きに変化した時点で、当該データフレームの中継階層符号を自局の中継階層に書き換えた上で当該データフレームを中継送信し、使用する周波数がキャリアセンス開始時刻から前記上限値符号に相当する時間だけ経過するまでに空かない場合には、当該データフレームを破棄することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の中継器であって、前記中継されるデータフレームは、当該データフレームの発信元である通信装置固有に付与された識別符号と、当該データフレーム固有に付与されたフレーム番号とを更に含み、前記中継器は、第１のデータフレームを受信した後で前記中継待ち時間だけ経過する前に、前記第１のデータフレームと同一の識別符号及びフレーム番号を有し、中継階層符号が前記第１のデータフレームより大きい第２のデータフレームを受信した場合、前記第２のデータフレームの中継階層符号と、自局の中継階層と、前記上限値符号とを用いて、再度中継待ち時間の算出を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明では、前記中継器は、受信した前記データフレームに含まれる前記上限値符号が特定の値である場合、前記データフレームを中継しないことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明では、複数の中継器を介して無線信号を伝送させる通信装置であって、この通信装置は、無線信号を送信する送信部と、無線信号を受信する受信部と、無線信号の送受信を制御する制御部とを備え、無線信号として送信又は受信されるデータフレームは、少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、当該データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含んでなり、当該通信装置が、受信したデータフレームを送信するときには、複数の中継器に付与された中継階層のうちの最大値と、受信したデータフレームに含まれた中継階層符号及び上限値符号とを用いて中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から、前記算出した中継待ち時間を経過した後でキャリアセンスを開始することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の前記中継器と、請求項４に記載の前記通信装置とを備える無線通信システム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
本発明に係わる電波リモコンの１実施の形態を、図１に基づいて以下に説明する。本実施の形態においては、図１（ａ）に示すように、通信装置として送信器２０Ａと、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０、もしくは送受信器４０より構成される無線システムについて、以下に説明する。送信器２０Ａと中継器１０Ａ乃至中継器１０Ｂの間と、中継器１０Ａ乃至中継器１０Ｂと受信器３０の間は通信できるが、送信器２０Ａと受信器３０の間と、中継器１０Ａと中継器１０Ｂの間では、空間距離または障害物による電波の減衰によって通信できないものとする。
【００１２】
ここで、通信装置と中継器について説明する。図２（ａ）に示すように、中継器１０は、無線信号を送出する送信部１１と、無線信号を受信する受信部１５と、中継器１０の自局の中継階層を設定、記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され、受信したデータフレーム、プログラム等を記憶する記憶部１６と、記憶部から必要な情報を引き出して、中継器１０の中継待ち時間を算出するとともに、データフレーム中の中継階層符号を自局の中継階層に書き換える制御部１２と、を備えている。本実施の形態では、階層設定部１４で中継階層を設定する手段として、ディップスイッチ（図示せず）を用いている。
【００１３】
また、図２（ｂ）に示すように、送信器２０は、無線信号を送出する送信部１１と、中継器１０と同じように、ディップスイッチ（図示せず）により自局の階層を設定し記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され、自局に固有の識別符号を記憶する記憶部２６と、外部機器であるセンサ２３から必要な情報を取得し、所定のデータフレームの形式にそって構成する制御部２１と、を備えている。
【００１４】
また、図３に示すＣＳＴの設定に関しては、送信器２０の筐体表面（図示せず）にロータリースイッチ２４を備え、送信器２０の制御部２１がロータリースイッチ２４の設定値を読み取ってデータフレームのＣＳＴに値を設定して送信するようにプログラムしておくことで、送信器２０の使用者が任意にＣＳＴを設定可能となる。なお、ロータリースイッチ２４とは、ロータリー部を回転させることで、制御部２１に出力する数値を変化させることができ、制御部２１がロータリー部の値を読み取り、ＣＳＴとして設定するものである。
【００１５】
また、図２（ｃ）に示すように、受信器３０は、無線信号を受信する受信部１５と、中継器１０と同じように、自局の階層をディップスイッチ（図示せず）により設定し、記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され受信したデータフレームや、プログラム等を記憶する記憶部３６と、記憶部３６から必要な情報を取り出し、外部設備機器である例えば、情報処理端末３３に受信したデータを送出する制御部３１と、を備えている。また、送受信器４０は、受信器３０において、無線信号を送出する機能である送信部１１を備えたものである。
【００１６】
次に、無線通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を説明する。図３に示すように、データフレームの先頭にはプリアンブル（以下、ＰＲ）があり、中継器１０、送受信器４０がデータフレームを受信する際に、ビット同期をとるために使用されるものである。次に、予め定められたデータパターンであるユニークワード（以下、ＵＷ）があり、データフレームの受信側はＵＷを用いて、フレーム同期をとる。次に、フレームの制御方法を定めるフレームコントロール（以下、ＦＣ）がある。ＦＣは複数のブロックから構成され、中継階層符号（以下、ＨＯＰ）、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号（以下、ＣＳＴ）を指定するビット列が含まれる。このようなブロックから構成されるＦＣの次に、送信元の個別識別符号（以下、ＩＤ）、フレームごとに固有の値であるフレーム番号（以下、ＦＮ）、フレームの長さを示すバイトカウンタ（以下、ＢＣ）、送信データ（以下、ＤＡＴＡ）、誤り検出符号（以下、ＣＲＣ）という、構成で成り立っている。以上で説明したもののうち、中継器１０が書き換え可能なものとしては、ＨＯＰだけである。また、ＦＮは、送信器２０ごとに、０から始まり、データフレーム送信ごとに１づつ繰り上げていき、ＦＮに割り当てられたビット数ｋで定める上限である２の（ｋ−１）乗まで到達すると、０に戻るものである。
【００１７】
また、例えば、ＣＳＴに２ビットを割り当て、“０１”ではＣＳＴ＝１秒、“１０”ではＣＳＴ＝２秒、“１１”ではＣＳＴ＝３秒であるように送信器２０及び中継器１０の制御マイコンにプログラムしておくことで、ＣＳＴに指定するコードによって中継器１０のキャリアセンスによる周波数の空き待ち時間の上限値を制御することができる。ここで、ＣＳＴが“００”である場合には、受信フレームを中継せずに破棄するように中継器１０の制御部１２にプログラムしておくことで、中継を禁止することができる。
【００１８】
ここで、中継待ち時間の算出に用いられる計算式を示す。中継待ち時間は、データフレームのＣＳＴとＨＯＰ＝ｍ、自局の中継階層ｎを用いて、（ｎ−ｍ−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）で表される計算式により行われる。
【００１９】
ここで、中継階層をｎとした中継器１０について、図４に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。中継器１０がデータフレームの受信を開始する（ステップＳ１）と、制御部１２が、ＰＲを用いてビット同期を検出（ステップＳ２）、ビット同期を検出できたら、データフレームを受信（ステップＳ３）し、記憶部１６に記憶する。ビット同期を検出できなければ、再度ビット同期を検出できるまで、ステップＳ２を繰り返す。
【００２０】
データフレームを受信完了したあと、当該データフレームが、それ以前に中継したものであるかを、記憶部１６に記憶された中継したデータフレームのＩＤとＦＮとを用いて照合する（ステップＳ４）。もし、中継したデータフレームであれば、データフレームを破棄する（ステップＳ１７）。
【００２１】
中継していないデータフレームであれば、記憶部１６から記憶しているデータフレームのＨＯＰ＝ｍと、自局の中継階層ｎとを比較し（ステップＳ５）、ＨＯＰ＝ｍの方が、中継階層ｎより大きければ、制御部１２が（ｎ−ｍ−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）で表される中継待ち時間を算出するが、この場合には、ｍ＞ｎであるので、中継待ち時間を置かずに、即時に、中継動作をするために、制御部１２に備えられたタイマをリセットし、タイマカウントを開始し（ステップＳ１３）、ステップＳ１３以降のフローにしたがって動作する。
【００２２】
もし、ｍ＞ｎでなければ、タイマをリセットし、タイマカウントを開始する（ステップＳ６）。制御部１２が、タイマカウント値と、当該データフレームから算出された中継待ち時間とを比較し（ステップＳ７）、タイマカウント値が中継待ち時間以上であれば、中継動作を行うためにステップＳ１３に進む。逆にタイマカウント値が中継待ち時間に達していなければ、当該データフレーム以外の別のデータフレームを受信するために、別のデータフレームのＰＲを用いてビット同期を検出する（ステップＳ８）。ここで、ビット同期を検出することができなければ、もう一度、中継待ち時間とタイマカウントの比較を行うステップＳ７に戻る。ビット同期を検出することができれば、新規にデータフレームを受信する（ステップＳ９）。新規に受信したデータフレームが中継待ちしているデータフレームと一致するかどうかを判断する（ステップＳ１０）。一致しなければ、再度、中継待ち時間とタイマカウントの比較を行うステップＳ７に戻る。一致すれば、当該データフレームのＨＯＰ＝ｍと、新規受信のデータフレームのＨＯＰ＝ｍ’とを比較し（ステップＳ１１）、ＨＯＰ＝ｍ’がＨＯＰ＝ｍより大きい、すなわちｍ’＞ｍであれば、中継動作を行うためのステップＳ１３に移行する。逆にＨＯＰ＝ｍ’がＨＯＰ＝ｍより小さい、ｍ’＜ｍであれば、ｍ＝＝ｍ’として中継待ち時間の再算出を行い、これに基づいて中継待ち時間とタイマカウント値とを比較するステップＳ７に移行する。
【００２３】
次に、中継動作を行うためのステップＳ１３以降の説明をする。まず、キャリアセンスを行うためにタイマをリセットし、タイマカウントを開始する（ステップＳ１３）。次に、実際にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認するが、タイマカウント値とＣＳＴを比較し（ステップ１６）、タイマカウント値がＣＳＴより大きくなるまでに、周波数の空きが確認できなかった場合は、データフレームを破棄する（ステップＳ１７）。タイマカウント値がＣＳＴに達するまでに、周波数の空きが確認できた場合は、中継動作を行い、データフレームを送信する（ステップＳ１５）。次に、当該データフレームＩＤと、ＦＮを中継履歴に記憶する（ステップＳ１８）。以上が、中継器１０の動作である。
【００２４】
次に、送信器２０と、中継器１０、送受信器４０の組み合わせ例による無線システムの動作について説明する。以下、無線システムの構成の組み合わせ例として、例１として、図１に示す、送信器１つ、中継器２つ、受信器１つの無線システム。例２として、図５に示す、送信器２つ、中継器２つ受信器１つの無線システムにおいて、送信器２０Ｂの発信する干渉信号がＣＳＴよりも短い場合。例３として、図６に示す、送信器２つ、中継器２つ、受信器１つの無線システムにおいて、送信器２０Ｂの発信する干渉信号がＣＳＴよりも長い場合。例４として、図７に示す、送信器１つ、中継器２つ、受信器１つの無線システムにおいて、中継器間で信号のやり取りが可能。例５として、図８に示す、送受信器２つ、中継器２つの無線システムについて、説明する。なお、ＨＯＰの値は、送信器２０、受信器３０及び送受信器４０で０とする。また、中継器１０Ａでは１、中継器１０Ｂでは２として、ディップスイッチにより設定する。
【００２５】
まず、図１を参照して、本実施の形態における組み合わせ例１の無線システムの動作を説明する。図１（ｂ）に示すように、送信器２０Ａは時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始し、時刻Ｔ２に送信を終了する。すなわち、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を減算したもの、（Ｔ２−Ｔ１）がデータフレーム長である。
【００２６】
次に、図４のフローを参照して、図１（ｂ）に示す例１における無線システムの動作タイミングを説明する。中継器１０Ａは、送信器１からデータフレームを受信すると（ステップＳ１）、データフレームのＨＯＰを参照し、自局の中継階層と比較する（ステップＳ５）。この場合は、ＨＯＰが０であり、自局の中継階層１より小さいので、中継準備の動作をする（ステップＳ１３）。このときの中継待ち時間は、（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となり、中継待ち時間を置かずに、即時にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、データフレームのＨＯＰを中継階層１に書き換えて、データフレームの中継送信を行い（ステップＳ１５）、時刻Ｔ３に中継送信を完了する。
【００２７】
また、中継器１０Ｂは、送信器２０Ａから受信したので（ステップＳ１）、受信データフレームのＨＯＰは０であり、自局の中継階層２より小さいので、中継動作に入るが（ステップＳ１３）、この際の中継待ち時間は、（２−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝（ＣＳＴ＋フレーム長）となる。従って、データフレーム受信完了時刻Ｔ２より、（ＣＳＴ＋フレーム長）後のＴ４より、キャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、データフレームのＨＯＰを中継階層２に書き換えて、中継送信する（ステップＳ１５）。
【００２８】
受信器３０は、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからのデータフレームを受信し、時刻Ｔ３に受信を完了する。また、時刻Ｔ４に中継器１０Ｂからのデータフレームを受信し、時刻Ｔ５に受信を完了する。この場合、受信器３０は同じデータフレームを受信しているので、一番最初に受信したデータフレームだけを残し、そのあとで受信した同一のＨＯＰの値が異なるデータフレームは、すべて破棄するものである。
【００２９】
以上のように、中継器が、キャリアセンスを開始する時刻を、中継器ごとにずらし、さらに、キャリアセンスを行う時間にも上限値を設けているので、同時にキャリアセンスを行う中継器は１つとなり、キャリアセンス後に行われる中継信号の衝突を防止することができる。
【００３０】
次に、組み合わせ例２の無線システムを、図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、本実施の形態は、送信器２０Ａと送信器２０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムである。図５（ｂ）に示すように、送信器２０Ａは時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始し、時刻Ｔ２に送信を完了する。また、送信器２０Ｂは時刻Ｔ２に干渉信号を送信し始め、時刻Ｔ３に送信終了する。このとき、ＨＯＰ＝０、中継階層＝１であるので、中継器１０Ａは、中継待ち時間が（１−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝０となり（ステップＳ７）、受信完了時刻Ｔ２に、中継待ち時間を置かずに即時に送信を開始するのであるが、送信器２０Ｂの干渉信号が、送信に用いようとしている同一周波数であるので、中継器１０Ａは、キャリアセンス動作（ステップＳ１４）を行った結果、送信不可能と判断する。そこで、ＣＳＴまで、キャリアセンスを継続し、使用する周波数が空いた時点で、送信を開始する（ステップＳ１５）。時刻Ｔ３に送信器２０Ｂの送信が完了すると、中継器１０Ａはキャリアセンス（ステップＳ１４）により周波数の空きを確認するので、中継送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ４に送信を完了する。また中継器１０Ｂは、送信器２０Ａからの信号を受信し、受信完了時刻から（２−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）だけ経過した時刻Ｔ５にキャリアセンスを行えば（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認できるので、時刻Ｔ５にデータフレームの送信を開始する（ステップＳ１５）。以上のように、中継器が、キャリアセンスを開始する時刻を、中継器ごとにずらし、さらに、キャリアセンスを行う時間も上限値を設けているので、同時にキャリアセンスを行う中継器は１つとなり、キャリアセンス後に行われる中継信号の衝突を防止することができる。
【００３１】
次に、無線システムの組み合わせ例３として、図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、送信器２０Ａと送信器２０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムについて説明する。送信器２０Ｂは、干渉信号を送出するものである。図６（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送信器２０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。送信器２０Ｂは時刻Ｔ２に干渉信号を送信し始め、時刻Ｔ４に終了する。中継器１０Ａは、中継待ち時間が（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となるので（ステップＳ７）、中継待ち時間を置かずに、即時にキャリアセンスを行うが、送信器２０Ｂの送信を確認するのでキャリアセンスを継続する（ステップＳ１４）。そこで、時刻Ｔ２からＣＳＴ経過後の時刻Ｔ３まで、キャリアセンスを継続するのであるが、時刻Ｔ３においても、キャリアセンスによる周波数の空きが検出されないので、中継器１０Ａは、データフレームを破棄し（ステップＳ１７）、中継動作を完了する。また、中継器１０Ｂは、送信器２０Ａからの信号の受信完了時刻Ｔ２から中継待ち時間（２−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）だけ経過した時刻Ｔ５において（ステップＳ７）、キャリアセンス動作を行い（ステップＳ１４）、周波数の空きが確認できるので、時刻Ｔ５からデータフレームの送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ６に送信を完了する。次に、無線システムの組み合わせ例４として、図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、送信器２０Ａと中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムについて説明する。この無線システムにおいては、中継器１０Ａと中継器１０Ｂは通信が可能である。図７（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送信器２０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。中継器１０Ａの中継待ち時間は、（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となるので（ステップＳ７）、中継待ち時間を置かずに、データフレームの受信完了時刻Ｔ２に即時にキャリアセンスを行う（ステップＳ１４）。このとき周波数の空きが確認されると、即時にデータフレームの送信を開始する（ステップＳ１５）。時刻Ｔ２に送信を開始した中継器１は、時刻Ｔ３に送信を完了する。中継器１０Ｂは、時刻Ｔ１に送信器２０Ａからの信号を受信し（ステップＳ１）、時刻Ｔ２に受信を完了する。ここで、中継器１０Ｂは、時刻Ｔ２に中継器１０Ｂからの信号を受信し（ステップＳ１）、時刻Ｔ３に受信を完了する。そこで、時刻Ｔ２において、中継待ち時間を算出する（ステップＳ７）。中継待ち時間は、（２−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝（ＣＳＴ＋フレーム長）となる。しかし、時刻Ｔ３において、中継待ちフレームと同一フレームでＨＯＰ＝１のフレームを受信するので、中継待ち時間は、（２−１−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となり、即時にキャリアセンスを開始して（ステップＳ１４）、中継送信する（ステップＳ１５）。
【００３２】
次に、無線システムの組み合わせ例５として、図８を参照して説明する。図８（ａ）に示すように、送受信器４０Ａと送受信器４０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂより構成される無線通信システムについて説明する。送受信器４０Ａと送受信器４０Ｂは、互いに通信可能であり、送受信器４０ＡのデータフレームのＤＡＴＡ部のコードに応じて、送受信器４０Ｂが返信を返すことができるようにプログラムを設定する。図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送受信器４０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。中継器１０Ａは、時刻Ｔ２に受信を完了し（ステップＳ１）、中継待ち時間なしに（ステップＳ５）、即時にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認する。周波数の空きが確認されると、即時にデータフレームの送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ３に送信を完了する。中継器１０Ｂは時刻Ｔ２に送受信器４０Ａからの信号の受信を完了するが、中継待ち時間が（ＣＳＴ＋データフレーム長）（ステップＳ７）だけあるので、時刻Ｔ２から中継待ち時間だけ経過した時刻Ｔ４よりキャリアセンスを開始し（ステップＳ１４）、周波数の空きが確認されると、送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ５に送信を完了する。
【００３３】
送受信器４０Ｂは、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからの信号を受信し、時刻Ｔ３に受信を完了する。送受信器４０Ｂの中継待ち時間は、（最大中継階層−ＨＯＰ）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）であるので、この場合は（２−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）となる。これは、データフレームの受信時刻から、中継されているデータフレームで、最後に送受信器に到達するまでの最大時間を表わすものであり、これだけの時間が経過した後であれば、どの中継器も、現在送受信器が保持しているデータフレームと同一のデータフレームを伝送することがないので、中継信号同士が衝突することがないものである。
【００３４】
すなわち、時刻Ｔ４に中継器１０Ｂからの信号を受信した送受信器４０Ｂは、時刻Ｔ５に受信を完了する。ここで受信したデータフレームは、中継器１０Ａから受信したデータフレームと一致するので、送受信器４０Ｂが信号を送出するまでの時間は、（２−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）となり、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからの信号を受信し、この時刻から（ＣＳＴ＋データフレーム長）経過後の時刻Ｔ５に、信号を送出し始める。
【００３５】
以上のように、中継器１０に中継階層番号を付与することで、１つの送信器２０が送信した信号を、複数の中継器１０が受信する。この際に、中継階層番号と、送信されているデータフレーム中のＨＯＰを使用することで、中継器１０それぞれが、中継動作を開始する時間をずらすことで、中継信号同士の衝突を防止することが可能となる。
【００３６】
なお、送信器２０と中継器１０、通信相手となる受信器３０からなる無線システムにおいて、受信器３０に接続される設備機器３３を遠隔制御する目的で送信器２０を使用する場合には、ＣＳＴの値を小さくしておく。このようにすることで、中継待ち時間が短くなるので、送信器２０の入力に対して、受信器３０側の設備機器３３に信号が早く伝送される。また、送信器２０に接続される機器として、煙センサーや振動センサー等のセキュリティ機器である場合は、受信器３０に接続される設備機器３３である警報装置等を確実に鳴動させることが必要があるので、ＣＳＴの値を大きくしておく。このようにすることで、中継待ち時間が長くなり、長時間の干渉信号が存在してもより確実に中継送信することができる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる中継器によれば、キャリアセンスによる周波数の空きを確認した時点でデータフレームを送信し、上限値符号の間に周波数が空きがなければ、データフレームを破棄するようにしたので、中継器がいつまでも１つのデータフレームを保持することなく、ほかのデータフレームの中継動作も行うことができるようになる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、中継器が現在保持しているデータフレームの中継階層符号よりも大きい中継階層符号を持つ新規のデータフレームの受信をした場合、新規に受信したデータフレームの中継階層符号を用いてキャリアセンスを開始する時間を再設定することにより、中継待ち時間を短縮することができる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、データフレーム中のＣＳＴを設定するデータブロックに特定のコードを記述しておけば、中継器において、中継送信させなくすることができ、不必要なデータの中継が起こらなくなるので、中継信号同士が衝突することを防止することが可能になる。
【００４２】
請求項４の発明によれば、中継器に付与された中継階層のうち最大のものを用いて、通信装置が無線信号を受け取ってから無線信号を送信するまでの時間を算出しているので、通信装置が無線信号を送出するときには、先に受け取った無線信号と同一の無線信号は中継器で中継されなくなり、中継信号同士が衝突することを防止できる。
【００４３】
請求項５の発明によれば、中継信号同士の衝突を防止できる無線システムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例１を示す図である
【図２】本発明に係わる１実施の形態における送信器、中継器、送受信器のブロック図である
【図３】本発明に係わる１実施の形態における中継器のフローチャートを示す図である
【図４】本発明に係わる１実施の形態におけるデータフレームの構成を示す図である
【図５】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例２を示す図である
【図６】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例３を示す図である
【図７】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例４を示す図である
【図８】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例５を示す図である
【符号の説明】
１０ 中継器
１０Ａ 中継器
１０Ｂ 中継器
１１ 送信部
１２ 制御部
１４ 階層記憶部
１５ 受信部
１６ 記憶部
２０ 送信器
２０Ａ 送信器
２０Ｂ 送信器
２１ 制御部
２３ センサ
２６ 記憶部
３０ 受信器
３０Ａ 受信器
３０Ｂ 受信器
３１ 制御部
３３ 外部設備機器
３６ 記憶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線通信に関し、特に中継器を用いて通信エリアを拡張するデジタル無線通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微弱無線や、小電力無線は免許不要であり、各種設備の遠隔監視や遠隔制御、また、セキュリティ用途に広く用いられている。しかしながら、免許不要である反面、法規によって空中線電力が制限されているため、微弱無線で数ｍ〜数１０ｍ、小電力無線で数１０ｍ〜数１００ｍの通信距離しか得られない。そこで、通信エリアを拡張するために、中継器を用いることができる。上記目的で伝送するデータはデジタル化されて予め定められたデータフレームにして間欠的に送信されるので、中継器はデータフレームを受信して蓄積し、データフレームの受信完了後に通信装置と同一周波数で中継送信することができる。このように構成すると、受信器に特別な工夫をすることなく、中継器を設置できる長所がある。
しかし、中継器を２台以上設置すると、データフレーム受信後に複数の中継器が同一周波数で送信するために中継信号同士の衝突が発生し、受信器で中継信号を受信できなくなってしまう。中継器がキャリアセンスの機能を備えていても、同時にキャリアセンスをして、周波数の空きを判断するために、中継信号同士の衝突は回避できない。
【０００３】
従来の中継器は、中継器に固定の中継待ち時間の上限値であるＣＳＴを設定し、キャリアセンスを開始するまでの時間をずらすことで、複数の中継器が同時にキャリアセンスを行うことを防止し、中継信号同士の衝突を防止している。しかし、この中継器はＣＳＴが固定されているので、時間をかけずに中継送信、すなわち、即応性が必要な遠隔制御に使用するとき、また時間がかかっても無線信号を確実に伝送したいとき、すなわち、セキュリティ目的に使用するときなど、情報の種類によりＣＳＴを変更することができないため、遠隔制御目的とセキュリティ目的で同じ中継器を共用することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号をデータフレームの中に設け、それぞれの中継器が、その上限値符号に基づいてキャリアセンスを行うまでの中継待ち時間を算出し、データフレームを受信してから、中継器が中継送信する時刻をずらすことで、中継信号同士の衝突を防止できるとともに、伝送する情報の種類に応じて、自在に中継待ち時間を変更することが可能となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の中継器は、以下の構成を備える。すなわち、請求項１の発明では、無線信号を中継送信する中継器であって、自局の階層である中継階層を設定記憶する階層設定部と、中継動作を制御する制御部とを備え、無線信号として中継するデータフレームは、少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、前記データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含み、前記制御部は、自局の中継階層と、受信したデータフレームに含まれる中継階層符号及び上限値符号とを用いて、キャリアセンスを開始するまでの中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から前記中継待ち時間経過後にキャリアセンスを開始し、使用する周波数が空いている場合には即時に、空いていない場合にはキャリアセンスを継続して空きに変化した時点で、当該データフレームの中継階層符号を自局の中継階層に書き換えた上で当該データフレームを中継送信し、使用する周波数がキャリアセンス開始時刻から前記上限値符号に相当する時間だけ経過するまでに空かない場合には、当該データフレームを破棄することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１の中継器であって、前記中継されるデータフレームは、当該データフレームの発信元である通信装置固有に付与された識別符号と、当該データフレーム固有に付与されたフレーム番号とを更に含み、前記中継器は、第１のデータフレームを受信した後で前記中継待ち時間だけ経過する前に、前記第１のデータフレームと同一の識別符号及びフレーム番号を有し、中継階層符号が前記第１のデータフレームより大きい第２のデータフレームを受信した場合、前記第２のデータフレームの中継階層符号と、自局の中継階層と、前記上限値符号とを用いて、再度中継待ち時間の算出を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明では、前記中継器は、受信した前記データフレームに含まれる前記上限値符号が特定の値である場合、前記データフレームを中継しないことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明では、複数の中継器を介して無線信号を伝送させる通信装置であって、この通信装置は、無線信号を送信する送信部と、無線信号を受信する受信部と、無線信号の送受信を制御する制御部とを備え、無線信号として送信又は受信されるデータフレームは、少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、当該データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含んでなり、当該通信装置が、受信したデータフレームを送信するときには、複数の中継器に付与された中継階層のうちの最大値と、受信したデータフレームに含まれた中継階層符号及び上限値符号とを用いて中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から、前記算出した中継待ち時間を経過した後でキャリアセンスを開始することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の前記中継器と、請求項４に記載の前記通信装置とを備える無線通信システム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
本発明に係わる電波リモコンの１実施の形態を、図１に基づいて以下に説明する。本実施の形態においては、図１（ａ）に示すように、通信装置として送信器２０Ａと、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０、もしくは送受信器４０より構成される無線システムについて、以下に説明する。送信器２０Ａと中継器１０Ａ乃至中継器１０Ｂの間と、中継器１０Ａ乃至中継器１０Ｂと受信器３０の間は通信できるが、送信器２０Ａと受信器３０の間と、中継器１０Ａと中継器１０Ｂの間では、空間距離または障害物による電波の減衰によって通信できないものとする。
【００１２】
ここで、通信装置と中継器について説明する。図２（ａ）に示すように、中継器１０は、無線信号を送出する送信部１１と、無線信号を受信する受信部１５と、中継器１０の自局の中継階層を設定、記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され、受信したデータフレーム、プログラム等を記憶する記憶部１６と、記憶部から必要な情報を引き出して、中継器１０の中継待ち時間を算出するとともに、データフレーム中の中継階層符号を自局の中継階層に書き換える制御部１２と、を備えている。本実施の形態では、階層設定部１４で中継階層を設定する手段として、ディップスイッチ（図示せず）を用いている。
【００１３】
また、図２（ｂ）に示すように、送信器２０は、無線信号を送出する送信部１１と、中継器１０と同じように、ディップスイッチ（図示せず）により自局の階層を設定し記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され、自局に固有の識別符号を記憶する記憶部２６と、外部機器であるセンサ２３から必要な情報を取得し、所定のデータフレームの形式にそって構成する制御部２１と、を備えている。
【００１４】
また、図３に示すＣＳＴの設定に関しては、送信器２０の筐体表面（図示せず）にロータリースイッチ２４を備え、送信器２０の制御部２１がロータリースイッチ２４の設定値を読み取ってデータフレームのＣＳＴに値を設定して送信するようにプログラムしておくことで、送信器２０の使用者が任意にＣＳＴを設定可能となる。なお、ロータリースイッチ２４とは、ロータリー部を回転させることで、制御部２１に出力する数値を変化させることができ、制御部２１がロータリー部の値を読み取り、ＣＳＴとして設定するものである。
【００１５】
また、図２（ｃ）に示すように、受信器３０は、無線信号を受信する受信部１５と、中継器１０と同じように、自局の階層をディップスイッチ（図示せず）により設定し、記憶する階層設定部１４と、ＲＯＭ・ＲＡＭから構成され受信したデータフレームや、プログラム等を記憶する記憶部３６と、記憶部３６から必要な情報を取り出し、外部設備機器である例えば、情報処理端末３３に受信したデータを送出する制御部３１と、を備えている。また、送受信器４０は、受信器３０において、無線信号を送出する機能である送信部１１を備えたものである。
【００１６】
次に、無線通信システムにおいて送受信されるデータフレームの構成を説明する。図３に示すように、データフレームの先頭にはプリアンブル（以下、ＰＲ）があり、中継器１０、送受信器４０がデータフレームを受信する際に、ビット同期をとるために使用されるものである。次に、予め定められたデータパターンであるユニークワード（以下、ＵＷ）があり、データフレームの受信側はＵＷを用いて、フレーム同期をとる。次に、フレームの制御方法を定めるフレームコントロール（以下、ＦＣ）がある。ＦＣは複数のブロックから構成され、中継階層符号（以下、ＨＯＰ）、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号（以下、ＣＳＴ）を指定するビット列が含まれる。このようなブロックから構成されるＦＣの次に、送信元の個別識別符号（以下、ＩＤ）、フレームごとに固有の値であるフレーム番号（以下、ＦＮ）、フレームの長さを示すバイトカウンタ（以下、ＢＣ）、送信データ（以下、ＤＡＴＡ）、誤り検出符号（以下、ＣＲＣ）という、構成で成り立っている。以上で説明したもののうち、中継器１０が書き換え可能なものとしては、ＨＯＰだけである。また、ＦＮは、送信器２０ごとに、０から始まり、データフレーム送信ごとに１づつ繰り上げていき、ＦＮに割り当てられたビット数ｋで定める上限である２の（ｋ−１）乗まで到達すると、０に戻るものである。
【００１７】
また、例えば、ＣＳＴに２ビットを割り当て、“０１”ではＣＳＴ＝１秒、“１０”ではＣＳＴ＝２秒、“１１”ではＣＳＴ＝３秒であるように送信器２０及び中継器１０の制御マイコンにプログラムしておくことで、ＣＳＴに指定するコードによって中継器１０のキャリアセンスによる周波数の空き待ち時間の上限値を制御することができる。ここで、ＣＳＴが“００”である場合には、受信フレームを中継せずに破棄するように中継器１０の制御部１２にプログラムしておくことで、中継を禁止することができる。
【００１８】
ここで、中継待ち時間の算出に用いられる計算式を示す。中継待ち時間は、データフレームのＣＳＴとＨＯＰ＝ｍ、自局の中継階層ｎを用いて、（ｎ−ｍ−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）で表される計算式により行われる。
【００１９】
ここで、中継階層をｎとした中継器１０について、図４に示すフローチャートを参照して詳細に説明する。中継器１０がデータフレームの受信を開始する（ステップＳ１）と、制御部１２が、ＰＲを用いてビット同期を検出（ステップＳ２）、ビット同期を検出できたら、データフレームを受信（ステップＳ３）し、記憶部１６に記憶する。ビット同期を検出できなければ、再度ビット同期を検出できるまで、ステップＳ２を繰り返す。
【００２０】
データフレームを受信完了したあと、当該データフレームが、それ以前に中継したものであるかを、記憶部１６に記憶された中継したデータフレームのＩＤとＦＮとを用いて照合する（ステップＳ４）。もし、中継したデータフレームであれば、データフレームを破棄する（ステップＳ１７）。
【００２１】
中継していないデータフレームであれば、記憶部１６から記憶しているデータフレームのＨＯＰ＝ｍと、自局の中継階層ｎとを比較し（ステップＳ５）、ＨＯＰ＝ｍの方が、中継階層ｎより大きければ、制御部１２が（ｎ−ｍ−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）で表される中継待ち時間を算出するが、この場合には、ｍ＞ｎであるので、中継待ち時間を置かずに、即時に、中継動作をするために、制御部１２に備えられたタイマをリセットし、タイマカウントを開始し（ステップＳ１３）、ステップＳ１３以降のフローにしたがって動作する。
【００２２】
もし、ｍ＞ｎでなければ、タイマをリセットし、タイマカウントを開始する（ステップＳ６）。制御部１２が、タイマカウント値と、当該データフレームから算出された中継待ち時間とを比較し（ステップＳ７）、タイマカウント値が中継待ち時間以上であれば、中継動作を行うためにステップＳ１３に進む。逆にタイマカウント値が中継待ち時間に達していなければ、当該データフレーム以外の別のデータフレームを受信するために、別のデータフレームのＰＲを用いてビット同期を検出する（ステップＳ８）。ここで、ビット同期を検出することができなければ、もう一度、中継待ち時間とタイマカウントの比較を行うステップＳ７に戻る。ビット同期を検出することができれば、新規にデータフレームを受信する（ステップＳ９）。新規に受信したデータフレームが中継待ちしているデータフレームと一致するかどうかを判断する（ステップＳ１０）。一致しなければ、再度、中継待ち時間とタイマカウントの比較を行うステップＳ７に戻る。一致すれば、当該データフレームのＨＯＰ＝ｍと、新規受信のデータフレームのＨＯＰ＝ｍ’とを比較し（ステップＳ１１）、ＨＯＰ＝ｍ’がＨＯＰ＝ｍより大きい、すなわちｍ’＞ｍであれば、中継動作を行うためのステップＳ１３に移行する。逆にＨＯＰ＝ｍ’がＨＯＰ＝ｍより小さい、ｍ’＜ｍであれば、ｍ＝＝ｍ’として中継待ち時間の再算出を行い、これに基づいて中継待ち時間とタイマカウント値とを比較するステップＳ７に移行する。
【００２３】
次に、中継動作を行うためのステップＳ１３以降の説明をする。まず、キャリアセンスを行うためにタイマをリセットし、タイマカウントを開始する（ステップＳ１３）。次に、実際にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認するが、タイマカウント値とＣＳＴを比較し（ステップ１６）、タイマカウント値がＣＳＴより大きくなるまでに、周波数の空きが確認できなかった場合は、データフレームを破棄する（ステップＳ１７）。タイマカウント値がＣＳＴに達するまでに、周波数の空きが確認できた場合は、中継動作を行い、データフレームを送信する（ステップＳ１５）。次に、当該データフレームＩＤと、ＦＮを中継履歴に記憶する（ステップＳ１８）。以上が、中継器１０の動作である。
【００２４】
次に、送信器２０と、中継器１０、送受信器４０の組み合わせ例による無線システムの動作について説明する。以下、無線システムの構成の組み合わせ例として、例１として、図１に示す、送信器１つ、中継器２つ、受信器１つの無線システム。例２として、図５に示す、送信器２つ、中継器２つ受信器１つの無線システムにおいて、送信器２０Ｂの発信する干渉信号がＣＳＴよりも短い場合。例３として、図６に示す、送信器２つ、中継器２つ、受信器１つの無線システムにおいて、送信器２０Ｂの発信する干渉信号がＣＳＴよりも長い場合。例４として、図７に示す、送信器１つ、中継器２つ、受信器１つの無線システムにおいて、中継器間で信号のやり取りが可能。例５として、図８に示す、送受信器２つ、中継器２つの無線システムについて、説明する。なお、ＨＯＰの値は、送信器２０、受信器３０及び送受信器４０で０とする。また、中継器１０Ａでは１、中継器１０Ｂでは２として、ディップスイッチにより設定する。
【００２５】
まず、図１を参照して、本実施の形態における組み合わせ例１の無線システムの動作を説明する。図１（ｂ）に示すように、送信器２０Ａは時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始し、時刻Ｔ２に送信を終了する。すなわち、時刻Ｔ２から時刻Ｔ１を減算したもの、（Ｔ２−Ｔ１）がデータフレーム長である。
【００２６】
次に、図４のフローを参照して、図１（ｂ）に示す例１における無線システムの動作タイミングを説明する。中継器１０Ａは、送信器１からデータフレームを受信すると（ステップＳ１）、データフレームのＨＯＰを参照し、自局の中継階層と比較する（ステップＳ５）。この場合は、ＨＯＰが０であり、自局の中継階層１より小さいので、中継準備の動作をする（ステップＳ１３）。このときの中継待ち時間は、（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となり、中継待ち時間を置かずに、即時にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、データフレームのＨＯＰを中継階層１に書き換えて、データフレームの中継送信を行い（ステップＳ１５）、時刻Ｔ３に中継送信を完了する。
【００２７】
また、中継器１０Ｂは、送信器２０Ａから受信したので（ステップＳ１）、受信データフレームのＨＯＰは０であり、自局の中継階層２より小さいので、中継動作に入るが（ステップＳ１３）、この際の中継待ち時間は、（２−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝（ＣＳＴ＋フレーム長）となる。従って、データフレーム受信完了時刻Ｔ２より、（ＣＳＴ＋フレーム長）後のＴ４より、キャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、データフレームのＨＯＰを中継階層２に書き換えて、中継送信する（ステップＳ１５）。
【００２８】
受信器３０は、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからのデータフレームを受信し、時刻Ｔ３に受信を完了する。また、時刻Ｔ４に中継器１０Ｂからのデータフレームを受信し、時刻Ｔ５に受信を完了する。この場合、受信器３０は同じデータフレームを受信しているので、一番最初に受信したデータフレームだけを残し、そのあとで受信した同一のＨＯＰの値が異なるデータフレームは、すべて破棄するものである。
【００２９】
以上のように、中継器が、キャリアセンスを開始する時刻を、中継器ごとにずらし、さらに、キャリアセンスを行う時間にも上限値を設けているので、同時にキャリアセンスを行う中継器は１つとなり、キャリアセンス後に行われる中継信号の衝突を防止することができる。
【００３０】
次に、組み合わせ例２の無線システムを、図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、本実施の形態は、送信器２０Ａと送信器２０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムである。図５（ｂ）に示すように、送信器２０Ａは時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始し、時刻Ｔ２に送信を完了する。また、送信器２０Ｂは時刻Ｔ２に干渉信号を送信し始め、時刻Ｔ３に送信終了する。このとき、ＨＯＰ＝０、中継階層＝１であるので、中継器１０Ａは、中継待ち時間が（１−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝０となり（ステップＳ７）、受信完了時刻Ｔ２に、中継待ち時間を置かずに即時に送信を開始するのであるが、送信器２０Ｂの干渉信号が、送信に用いようとしている同一周波数であるので、中継器１０Ａは、キャリアセンス動作（ステップＳ１４）を行った結果、送信不可能と判断する。そこで、ＣＳＴまで、キャリアセンスを継続し、使用する周波数が空いた時点で、送信を開始する（ステップＳ１５）。時刻Ｔ３に送信器２０Ｂの送信が完了すると、中継器１０Ａはキャリアセンス（ステップＳ１４）により周波数の空きを確認するので、中継送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ４に送信を完了する。また中継器１０Ｂは、送信器２０Ａからの信号を受信し、受信完了時刻から（２−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）だけ経過した時刻Ｔ５にキャリアセンスを行えば（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認できるので、時刻Ｔ５にデータフレームの送信を開始する（ステップＳ１５）。以上のように、中継器が、キャリアセンスを開始する時刻を、中継器ごとにずらし、さらに、キャリアセンスを行う時間も上限値を設けているので、同時にキャリアセンスを行う中継器は１つとなり、キャリアセンス後に行われる中継信号の衝突を防止することができる。
【００３１】
次に、無線システムの組み合わせ例３として、図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、送信器２０Ａと送信器２０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムについて説明する。送信器２０Ｂは、干渉信号を送出するものである。図６（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送信器２０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。送信器２０Ｂは時刻Ｔ２に干渉信号を送信し始め、時刻Ｔ４に終了する。中継器１０Ａは、中継待ち時間が（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となるので（ステップＳ７）、中継待ち時間を置かずに、即時にキャリアセンスを行うが、送信器２０Ｂの送信を確認するのでキャリアセンスを継続する（ステップＳ１４）。そこで、時刻Ｔ２からＣＳＴ経過後の時刻Ｔ３まで、キャリアセンスを継続するのであるが、時刻Ｔ３においても、キャリアセンスによる周波数の空きが検出されないので、中継器１０Ａは、データフレームを破棄し（ステップＳ１７）、中継動作を完了する。また、中継器１０Ｂは、送信器２０Ａからの信号の受信完了時刻Ｔ２から中継待ち時間（２−０−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）だけ経過した時刻Ｔ５において（ステップＳ７）、キャリアセンス動作を行い（ステップＳ１４）、周波数の空きが確認できるので、時刻Ｔ５からデータフレームの送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ６に送信を完了する。次に、無線システムの組み合わせ例４として、図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、送信器２０Ａと中継器１０Ａ、中継器１０Ｂ、受信器３０より構成される無線システムについて説明する。この無線システムにおいては、中継器１０Ａと中継器１０Ｂは通信が可能である。図７（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送信器２０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。中継器１０Ａの中継待ち時間は、（１−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となるので（ステップＳ７）、中継待ち時間を置かずに、データフレームの受信完了時刻Ｔ２に即時にキャリアセンスを行う（ステップＳ１４）。このとき周波数の空きが確認されると、即時にデータフレームの送信を開始する（ステップＳ１５）。時刻Ｔ２に送信を開始した中継器１は、時刻Ｔ３に送信を完了する。中継器１０Ｂは、時刻Ｔ１に送信器２０Ａからの信号を受信し（ステップＳ１）、時刻Ｔ２に受信を完了する。ここで、中継器１０Ｂは、時刻Ｔ２に中継器１０Ｂからの信号を受信し（ステップＳ１）、時刻Ｔ３に受信を完了する。そこで、時刻Ｔ２において、中継待ち時間を算出する（ステップＳ７）。中継待ち時間は、（２−０−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝（ＣＳＴ＋フレーム長）となる。しかし、時刻Ｔ３において、中継待ちフレームと同一フレームでＨＯＰ＝１のフレームを受信するので、中継待ち時間は、（２−１−１）×（ＣＳＴ＋フレーム長）＝０となり、即時にキャリアセンスを開始して（ステップＳ１４）、中継送信する（ステップＳ１５）。
【００３２】
次に、無線システムの組み合わせ例５として、図８を参照して説明する。図８（ａ）に示すように、送受信器４０Ａと送受信器４０Ｂ、中継器１０Ａ、中継器１０Ｂより構成される無線通信システムについて説明する。送受信器４０Ａと送受信器４０Ｂは、互いに通信可能であり、送受信器４０ＡのデータフレームのＤＡＴＡ部のコードに応じて、送受信器４０Ｂが返信を返すことができるようにプログラムを設定する。図８（ｂ）に示すように、時刻Ｔ１にデータフレームの送信を開始した送受信器４０Ａは、時刻Ｔ２に送信を完了する。中継器１０Ａは、時刻Ｔ２に受信を完了し（ステップＳ１）、中継待ち時間なしに（ステップＳ５）、即時にキャリアセンスを行い（ステップＳ１４）、周波数の空きを確認する。周波数の空きが確認されると、即時にデータフレームの送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ３に送信を完了する。中継器１０Ｂは時刻Ｔ２に送受信器４０Ａからの信号の受信を完了するが、中継待ち時間が（ＣＳＴ＋データフレーム長）（ステップＳ７）だけあるので、時刻Ｔ２から中継待ち時間だけ経過した時刻Ｔ４よりキャリアセンスを開始し（ステップＳ１４）、周波数の空きが確認されると、送信を開始し（ステップＳ１５）、時刻Ｔ５に送信を完了する。
【００３３】
送受信器４０Ｂは、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからの信号を受信し、時刻Ｔ３に受信を完了する。送受信器４０Ｂの中継待ち時間は、（最大中継階層−ＨＯＰ）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）であるので、この場合は（２−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）となる。これは、データフレームの受信時刻から、中継されているデータフレームで、最後に送受信器に到達するまでの最大時間を表わすものであり、これだけの時間が経過した後であれば、どの中継器も、現在送受信器が保持しているデータフレームと同一のデータフレームを伝送することがないので、中継信号同士が衝突することがないものである。
【００３４】
すなわち、時刻Ｔ４に中継器１０Ｂからの信号を受信した送受信器４０Ｂは、時刻Ｔ５に受信を完了する。ここで受信したデータフレームは、中継器１０Ａから受信したデータフレームと一致するので、送受信器４０Ｂが信号を送出するまでの時間は、（２−１）×（ＣＳＴ＋データフレーム長）＝（ＣＳＴ＋データフレーム長）となり、時刻Ｔ２に中継器１０Ａからの信号を受信し、この時刻から（ＣＳＴ＋データフレーム長）経過後の時刻Ｔ５に、信号を送出し始める。
【００３５】
以上のように、中継器１０に中継階層番号を付与することで、１つの送信器２０が送信した信号を、複数の中継器１０が受信する。この際に、中継階層番号と、送信されているデータフレーム中のＨＯＰを使用することで、中継器１０それぞれが、中継動作を開始する時間をずらすことで、中継信号同士の衝突を防止することが可能となる。
【００３６】
なお、送信器２０と中継器１０、通信相手となる受信器３０からなる無線システムにおいて、受信器３０に接続される設備機器３３を遠隔制御する目的で送信器２０を使用する場合には、ＣＳＴの値を小さくしておく。このようにすることで、中継待ち時間が短くなるので、送信器２０の入力に対して、受信器３０側の設備機器３３に信号が早く伝送される。また、送信器２０に接続される機器として、煙センサーや振動センサー等のセキュリティ機器である場合は、受信器３０に接続される設備機器３３である警報装置等を確実に鳴動させることが必要があるので、ＣＳＴの値を大きくしておく。このようにすることで、中継待ち時間が長くなり、長時間の干渉信号が存在してもより確実に中継送信することができる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わる中継器によれば、キャリアセンスによる周波数の空きを確認した時点でデータフレームを送信し、上限値符号の間に周波数が空きがなければ、データフレームを破棄するようにしたので、中継器がいつまでも１つのデータフレームを保持することなく、ほかのデータフレームの中継動作も行うことができるようになる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、中継器が現在保持しているデータフレームの中継階層符号よりも大きい中継階層符号を持つ新規のデータフレームの受信をした場合、新規に受信したデータフレームの中継階層符号を用いてキャリアセンスを開始する時間を再設定することにより、中継待ち時間を短縮することができる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、データフレーム中のＣＳＴを設定するデータブロックに特定のコードを記述しておけば、中継器において、中継送信させなくすることができ、不必要なデータの中継が起こらなくなるので、中継信号同士が衝突することを防止することが可能になる。
【００４２】
請求項４の発明によれば、中継器に付与された中継階層のうち最大のものを用いて、通信装置が無線信号を受け取ってから無線信号を送信するまでの時間を算出しているので、通信装置が無線信号を送出するときには、先に受け取った無線信号と同一の無線信号は中継器で中継されなくなり、中継信号同士が衝突することを防止できる。
【００４３】
請求項５の発明によれば、中継信号同士の衝突を防止できる無線システムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例１を示す図である
【図２】本発明に係わる１実施の形態における送信器、中継器、送受信器のブロック図である
【図３】本発明に係わる１実施の形態における中継器のフローチャートを示す図である
【図４】本発明に係わる１実施の形態におけるデータフレームの構成を示す図である
【図５】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例２を示す図である
【図６】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例３を示す図である
【図７】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例４を示す図である
【図８】本発明に係わる１実施の形態における無線システムの組み合わせ例５を示す図である
【符号の説明】
１０ 中継器
１０Ａ 中継器
１０Ｂ 中継器
１１ 送信部
１２ 制御部
１４ 階層記憶部
１５ 受信部
１６ 記憶部
２０ 送信器
２０Ａ 送信器
２０Ｂ 送信器
２１ 制御部
２３ センサ
２６ 記憶部
３０ 受信器
３０Ａ 受信器
３０Ｂ 受信器
３１ 制御部
３３ 外部設備機器
３６ 記憶部
Claims (5)
- 無線信号を中継送信する中継器であって、自局の階層である中継階層を設定記憶する階層設定部と、中継動作を制御する制御部とを備え、
無線信号として中継するデータフレームは、少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、前記データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含み、
前記制御部は、自局の中継階層と、受信したデータフレームに含まれる中継階層符号及び上限値符号とを用いて、キャリアセンスを開始するまでの中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から前記中継待ち時間経過後にキャリアセンスを開始し、使用する周波数が空いている場合には即時に、空いていない場合にはキャリアセンスを継続して空きに変化した時点で、当該データフレームの中継階層符号を自局の中継階層に書き換えた上で当該データフレームを中継送信し、使用する周波数がキャリアセンス開始時刻から前記上限値符号に相当する時間だけ経過するまでに空かない場合には、当該データフレームを破棄することを特徴とする中継器。 - 前記中継されるデータフレームは、当該データフレームの発信元である通信装置固有に付与された識別符号と、当該データフレーム固有に付与されたフレーム番号とを更に含み、
前記中継器は、第１のデータフレームを受信した後で前記中継待ち時間だけ経過する前に、前記第１のデータフレームと同一の識別符号及びフレーム番号を有し、中継階層符号が前記第１のデータフレームより大きい第２のデータフレームを受信した場合、前記第２のデータフレームの中継階層符号と、自局の中継階層と、前記上限値符号とを用いて、再度中継待ち時間の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の中継器。 - 前記中継器は、受信した前記データフレームに含まれる前記上限値符号が特定の値である場合、前記データフレームを中継しないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の中継器。
- 複数の中継器を介して無線信号を伝送させる通信装置であって、
この通信装置は、
無線信号を送信する送信部と、無線信号を受信する受信部と、無線信号の送受信を制御する制御部とを備え、
無線信号として送信又は受信されるデータフレームは、
少なくとも、キャリアセンスを継続する時間の上限である上限値符号と、
当該データフレームが通過した中継器の中継階層を示す中継階層符号とを含んでなり、
当該通信装置が、受信したデータフレームを送信するときには、
複数の中継器に付与された中継階層のうちの最大値と、受信したデータフレームに含まれた中継階層符号及び上限値符号とを用いて中継待ち時間を算出し、前記データフレームの受信時刻から、前記算出した中継待ち時間を経過した後でキャリアセンスを開始することを特徴とする通信装置。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の前記中継器と、請求項４に記載の前記通信装置とを備える無線通信システム。
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