JP4770617B2 - 通信同期方法および通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、時分割多元接続方式により複数の通信端末が通信を行う通信システムにおいて、通信の同期の基準となる基地局を持たずとも複数の通信端末間の通信を同期させることができる通信同期方法に関するものである。

基地局のような基準となる局を持たずに複数の通信端末が通信を行っている場合に、通信端末間において送信タイミングの同期を取る方法として、特許文献１の方法が知られている。

特許文献１の方法では、通信端末にＩＤ番号とグループ番号を付し、そのＩＤ番号固有のタイミングで送信し、そのＩＤ番号の順に送信の順を決めている。そして、通信端末が他の通信端末の送信データを受信したときに、そのデータに含まれる端末データをもとに、受信の終了後随時、自己の受信タイミングを調整することで、同一のグループ番号が付された通信端末で構成されるグループ内の通信の同期を取っている。
特開２００３−１４３０５６

しかし、特許文献１の方法では、各通信端末が自律的に動作しているため、互いの動作を考慮せずに動作をしてしまい、通信が衝突してしまう可能性がある。また、グループ番号が異なるグループ同士では通信を同期することができない。

そこで本発明の目的は、基準局を持たない通信システムにおいて、衝突が起こらないように通信を同期させる通信同期方法である。

時分割多元接続方式により通信を行う複数の第１の通信端末で構成された通信システムを同期させる通信同期方法において、第１の通信端末が送信するデータには、次回のデータ送信時に送信タイミングをずらす量（以下、本明細書では、「送信タイミングをずらす量」を「ずらし量」と呼ぶ）の情報が含まれていて、自己の第１の通信端末のずらし量は、前回のデータ送信時の自己の第１の通信端末のずらし量と、他の第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで測定した他の第１の通信端末の送信タイミングおよび他の第１の通信端末のずらし量により求め、第１の通信端末がデータ送信する際、前回のデータ送信時に求めたずらし量に基づき送信タイミングを変更すること、を特徴とする通信同期方法である。

このように、送信データに次回のデータ送信時のずらし量を含ませ、各通信端末間でずらし量をやりとりすることにより、この送信データを受信した通信端末は、あらかじめそのデータを送信した端末の次回の送信タイミングを予測することができ、衝突を起こすことなく自己の送信タイミングをどれだけずらせばよいかを推定できる。このようなずらし量のやりとりを数回繰り返すことで、各通信端末のずらし量はゼロになる。つまり、この通信システムにおいて通信が同期される。

また、この通信方法からいくつかの通信端末が脱退したとしても、残った通信端末間でずらし量のやりとりは継続されているので、残った通信端末において構成される通信システムにおいて通信は同期される。

また、第１の発明による通信同期システムでは、複数の通信端末で構成され互いに通信しているグループ内での通信の同期だけでなく、複数のグループ間においても通信を同期することができる。複数のグループに共通に所属する通信端末が一つでもあれば、その共通に所属する通信端末のずらし量を介して複数のグループ全部の通信端末とずらし量のやりとりができるからである。

第２の発明は、第１の発明において、通信システムに第２の通信端末が加入するとき、第２の通信端末は、第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで測定した、第１の通信端末の送信タイミングおよび第１の通信端末のずらし量から、第２の通信端末のずらし量を求め、第２の通信端末のずらし量だけ送信タイミングをずらしてデータを送信して通信システムに加入し、第２の通信端末加入時の送信データには、ずらし量は０であるという情報を含むことを特徴とする通信同期方法である。

このように、ある通信システムに第２の通信端末が加入する場合であっても、第１の通信端末がずらし量をやりとりしているため、第２の通信端末はそれらのずらし量から複数の第１の通信端末の次回の送信タイミングを予測できる。よって第２の通信端末は衝突することなく通信に加入できる。第２の通信端末加入後は、第１の発明のように、第１の通信端末と第２の通信端末間でずらし量をやりとりするので、第２の通信端末を含めた通信システムは通信が同期される。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、ずらし量は、送信タイミングおよびずらし量から１フレーム後の送信タイミングを予測し、予測される送信タイミングを自己の通信端末の１スロット長を基準に見た場合に最多頻度である送信タイミングに合わせるような量であり、ずらし量が１／２スロット長以下であれば、ずらし量だけ送信タイミングを遅らせ、ずらし量が１／２スロット長より大きければ、１スロット長からずらし量を引いた値だけ送信タイミングを早めることを特徴とする通信同期方法である。

以下、ずらし量の求め方についてさらに詳しく説明する。
まず、ずらし量を求めようとしている通信端末の分割タイミングから見て、他の通信端末の予測される送信タイミングが、そのずらし量を求めようとしている通信端末の１スロット長に対してどれだけずれているかを測定する。したがって、測定したずれは、０から１スロット長の間の値となる。そして、そのずれの分布（たとえば、横軸を時間、縦軸を頻度としてヒストグラム化する）を調べる。その結果から、最も頻度の大きいずれを、ずらし量とする。

最も頻度の大きいずれが複数ある場合には、第４の発明のように、最もずれの小さいものをずらし量としておけばよい。

また、第５の発明のように、最も頻度の大きいずれをずらし量とするのではなく、ずれの平均をずらし量としてもよい。ほかに中央値をずらし量としてもよい。また、平均は、第６の発明のように相加平均とするのが単純でよいが、加重平均であってもよい。また、分散を考慮してずらし量を求めてもよい。

第７の発明は、時分割多元接続方式により通信を行う通信端末において、通信端末は、次回のデータ送信時のずらし量の情報が含まれた送信データを送信するデータ送信手段と、他の通信端末の送信データを１フレームの間受信するデータ受信手段と、データ受信手段により受信した他の通信端末の送信データの受信タイミングから各通信端末の送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、送信タイミング決定手段により求めた各通信端末の送信タイミングと、他の通信端末の送信データに含まれた各通信端末のずらし量から、自己の通信端末のずらし量を決定するずらし量決定手段と、ずらし量決定手段により求めたずらし量に基づき自己の通信端末の送信タイミングを変更する送信タイミング変更手段と、を有することを特徴とする通信端末である。

ずらし量決定手段は、各通信端末の送信タイミングと各通信端末のずらし量から、各通信端末の送信タイミングを補正する送信タイミング補正手段と、その補正された送信タイミングからずらし量を求めるずらし量決定手段の２つの手段から構成されていてもよい。

本発明によると、通信端末が互いにずらし量の情報を交換し合うことで、基地局のような時刻の基準となる外部システムからの信号を用いることなく、端末間で通信衝突を起こさず、完全自律で時間分割タイミングを同期することが可能となる。特に第２の発明では、通信システムに新たに通信端末が加入する場合であっても、その加入したい通信端末がデータを受信することで送信タイミングとずらし量を知ることができるので、衝突することなく通信に加入できる。

本発明は、通信の同期の際に基準となるような基地局を持たずに、複数の通信端末が時分割多元接続方式により通信している場合に、その通信を同期させる方法である。通信端末がデータを送信していない間は、受信状態にあるものとする。また、フレーム長およびスロット長は特定の値に固定されているものとする。

本発明の基本的な考え方は、通信端末が次回の送信時にどれだけ送信タイミングをずらすか（以下では、送信のタイミングを早くする、または、遅らせる時間量を”ずらし量”という）、という情報を送信データに含めることにある。他の通信端末がずらし量の情報を受信することで、将来の送信タイミングの分布を予測して通信の衝突を防止し、送信タイミングを調整することができる。

この基本的な考え方をもとにした本発明の通信同期の仕組みについて、図１、図２のフローチャートをもとに説明する。図１は、複数の通信端末が通信しているグループに、まだ他の通信端末と通信を開始していないある通信端末（以下通信端末Ｘ）が新規に加入する方法に関するフローチャートであり、図２は、すでに他の複数の通信端末の通信に通信端末Ｘが参加している場合に、通信を同期させる方法に関するフローチャートである。

まず、図１のフローチャートから説明する。
通信に参加したい通信端末Ｘは、ある時点から１フレームの間、他の複数の受信しうるすべての通信端末の送信データを受信し、それらの送信タイミングとずらし量Δを測定する（ステップ１０）。ずらし量Δを用いて送信タイミングを補正し、１フレーム後の他の受信しうるすべての通信端末の送信タイミングを予測する（ステップ１２）。予測される送信タイミングから、空きスロット（送信間隔が１スロット長よりも長い区間）の特定と、通信端末Ｘ自身のずらし量Δを求める（ステップ１４）。空きスロットにずらし量Δ分ずらしてデータを送信、つまり、通信に参加する。このとき、送信データにずらし量Δ₀ ＝０という情報を含ませる（ステップ１６）。その後、図２のステップ２０へ移行する。

次に、図２のフローチャートについて、説明する。
まず、通信端末Ｘは、データの送信後、１フレームの間、他の複数の受信しうるすべての通信端末の送信データを受信し、それらの送信タイミングとずらし量Δを測定する（ステップ２０）。ずらし量Δと、通信端末Ｘ自身のずらし量Δ_i を用いてそれらの送信タイミングを補正し、１フレーム後の他の複数の受信しうるすべての通信端末の送信タイミングを予測する（ステップ２２）。予測される送信タイミングから、通信端末Ｘ自身のずらし量Δ_i+1 を求める（ステップ２４）。ずらし量Δ_i 分ずらしてデータを送信する。このとき、送信データにずらし量Δ_i+1 の情報を含ませる（ステップ２６）。Δ_i にΔ_i+1 の値を代入し、ｉにｉ＋１を代入する（ステップ２８）。ステップ２０へ戻る。

次に、ステップ１２およびステップ２２での送信タイミングの補正と、ステップ１４およびステップ２４でのずらし量の求め方について、詳しく説明する。まず、ステップ１０、２０での送信タイミング測定データから、ずらし量を求める通信端末の１スロット長を基準として、他の通信端末が１スロット長のどのタイミングで送信したかについて分布を調べ、自己のずらし量と、他の通信端末のずらし量から送信タイミングを補正する。たとえば、ある通信端末Ｙの送信タイミングが０．４スロット長で、通信端末Ｙのずらし量が０．１スロット長であれば、補正された送信タイミングは０．５スロット長となる。次に、補正後の送信タイミングから、横軸を時間、縦軸を頻度としてヒストグラムを作成する。このヒストグラムの最も頻度の大きいタイミングをずらし量とする。このようにずらし量を選ぶと、各通信端末のずらし量の和が小さくなるため効率よく同期することができる。最も頻度の大きいタイミングが複数ある場合には、そのなかで最もずらし量の短くなるものを選ぶ。また、ずらし量が１／２スロット長以下であれば、ずらし量だけ送信タイミングを遅らせ、ずらし量が１／２スロット長より大きければ、１スロット長からずらし量を引いた値だけ送信タイミングを早めるものとする。

たとえば、図３のヒストグラムに示すような送信タイミング分布であった場合に、上記のずらし量の求め方を適用すると、図３ａの例では、ずらし量は１／２スロット長（１／２スロット長遅らせる）、図３ｂの例では、ずらし量は３／４スロット長（１／４スロット長早める）、図３ｃの例では、ずらし量は１／４スロット長（１／４スロット長遅くする）となる。

上で述べたずらし量の求め方はあくまで１例であり、ヒストグラムの単純平均や加重平均からずらし量を求めたり、分散を考慮したりしてもいい。

図１および図２のフローチャートに示す方法によると、衝突を起こすことなく通信に加入でき、また、通信の同期をとることができる。

以下、本発明の具体的な実施例を図を参照にしながら説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。

まず、実施例１では、通信端末Ａと通信端末Ｂの２つの端末があり、２者間では通信をしておらず、それぞれが独立して図２のフローチャートに示す処理を行っている場合について、通信が同期される様子を説明する。

実施例１では、通信端末Ａと通信端末Ｂはそれぞれ図４ａのような通信タイミングであり、１スロット長ごとに実線で区切ってタイミングを示している。通信端末Ａおよび通信端末Ｂの送信間隔Ｔ１（１フレーム長）は１００ｍｓ、送信時間Ｔ２（１スロット長）は１ｍｓ、通信端末Ａの送信と通信端末Ｂの送信の間隔Ｔ３は０．１ｍｓである。また、データを送信していない時は、通信端末Ａと通信端末Ｂともに受信状態にあり、送信間隔、送信時間は変化しないものとする。また、通信端末Ａと通信端末Ｂはそれぞれ単独で図２のフローチャートに示す処理を行っているので、通信端末Ａのずらし量Δ_A （０）＝０、通信端末Ｂのずらし量Δ_B （０）＝０である。

このような状態で、先に通信端末Ｂが通信端末Ａの存在に気づいたとする。つまり、通信端末Ｂの送信終了後から通信端末Ａの送信開始前までの間に、通信端末Ｂが通信端末Ａの送信データを受信することが可能な状態（たとえば、通信端末Ａの移動により通信端末Ｂの受信可能な範囲に通信端末Ａが入った等）になり、通信端末Ｂがステップ２０の処理において、通信端末Ａの送信データを観測した場合である。通信端末Ａは通信端末Ｂの送信データを受信していないので、通信端末Ｂの存在にはまだ気づいていない。

このとき、通信端末Ｂは他の通信端末と通信していないので、新たな通信端末Ａと通信をするべくステップ１０へ移行する。ステップ１０での観測の結果、通信端末Ａの送信タイミングは図４ａに示す送信タイミングであり、通信端末Ｂの１スロット長から見た通信端末Ａの１スロット長のタイミング（言い換えれば、通信端末Ｂのスロット区切り線からその後の通信端末Ａのスロット区切り線までの時間間隔）Ｔ４は０．９ｍｓであり、通信端末Ａのずらし量Δ_A （０）＝０であることを測定した。したがって、ステップ１２の処理では、通信端末Ａのずらし量Δ_A （０）から補正しても通信端末Ａの送信タイミングは変わらず、０．９ｍｓのタイミングである。

次に、ステップ１４の処理により空きスロットとずらし量を求めるが、２者間の通信であるから他の通信端末は通信端末Ａしか存在せず、当然に頻度の最も大きいタイミングは通信端末Ａの送信タイミングであり、ずらし量Δ_B ＝０．９ｍｓとなる。なお、ずらし量が１／２スロット長より短い場合は、ずらし量分送信タイミングを遅らせ、ずらし量が１／２スロット長より長い場合は、１スロット長からずらし量引いた値の分送信タイミングを早くするものとする。よってこの場合は０．１ｍｓ送信タイミングを早くすることとなる。また、スロット１００、１０１以外は空きスロットであることがわかる。ここでは、通信端末Ａの送信タイミングに最も近いスロット１０２を選ぶとする。

次に、ステップ１６の処理により、通信端末Ｂは、スロット１０２に０．１ｍｓ送信タイミングを早くして、「ずらし量Δ_B （０）＝０」という情報を含むデータを送信し、通信端末Ａとの通信に参加する。その後、図２のステップ２０へ移行する。

一方、通信端末Ａは、ステップ２０の処理により通信端末Ｂのデータを受信することで、通信端末Ｂの１スロット長のタイミングは０ｍｓでずらし量Δ_B （０）＝０であることを観測する。ステップ２２での補正後のタイミングは０ｍｓであるからステップ２４でΔ_A （１）＝０と求まる。ステップ２６では、Δ_A （０）＝０だから送信タイミングを変えずΔ_A （１）＝０の情報とともにデータを送信する。そして、ステップ２８の処理後ステップ２０へ戻る。

図４ｂは、通信端末Ｂがステップ２６の処理により送信タイミングを０．１ｍｓ早くデータを送信し、通信に加入したあとの状態である。このように通信端末Ａと通信端末Ｂの通信は同期されている。その後、通信端末Ａと通信端末Ｂは、新たに通信端末が検出されるなどの環境の変化がない限り、図２のフローチャートの処理を繰り返す。

以上のように、送信データにずらし量を含め、送信をずらすのが次回の送信時であるという方法により、通信端末Ａも通信端末Ｂも送信タイミングをずらしたために、通信端末Ａの送信と通信端末Ｂの送信が衝突してしまう、という問題を回避しつつ、基準局との通信によらずに同期をとることができる。

実施例２は、互いに同期がとれた通信をしている通信端末Ａ、Ｂ、Ｃのグループと、そのグループとは独立して通信をしている通信端末Ｄがある場合である。ここで、グループ間の通信は同期していて、通信端末Ｄが先に通信端末Ａ、Ｂ、Ｃのグループの存在に気づいたものとする。また、１フレーム長、１スロット長は実施例１と同様とする。

通信端末Ｄは、ステップ１０の処理により、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃの通信タイミングおよびずらし量を測定したところ、通信タイミングは図５ａに示すタイミングであり、ずらし量はいずれも０であった。通信端末Ｄの１スロット長を基準として、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃの送信タイミングＴ６はいずれも０．５ｍｓである。ずらし量０であるからステップ１２での補正をしても変わらず０．５ｍｓのタイミングであり、ステップ１４で通信端末Ｄのずらし量は０．５ｍｓとなる。したがって、ステップ１６により、送信を０．５ｍｓ遅らせてデータを送信すると、図５ｂのように通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間で同期が取れる。同期がとれている通信端末が３以上、多数存在しても、同様な処理により、新たな通信端末は、同期がとれている通信端末群に対して同期をとって加入することができる。

実施例３は、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ間で通信を行っているグループに、新たにまだ通信を行っていない通信端末Ｄが加わり、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ間で通信をする場合である。１フレーム長、１スロット長は実施例１と同様である。以下、図１のフローチャートに示す処理により衝突することなく通信端末Ｄが通信に加入する様子を説明する。

通信端末Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ図２のフローチャートに従い通信をしていて、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ間での通信の同期をとろうとしている。通信端末Ｄはまだデータを送信していないので通信端末Ａ、Ｂ、Ｃは通信端末Ｄの存在を検出していない。

まだ通信を開始していない通信端末Ｄは、ステップ１０の処理により、通信端末Ａの送信終了後のタイミングｔ₁ から１フレームの間、通信端末Ｂ、Ｃ、Ａの順に受信データを測定することで、通信端末Ｂ、Ｃ、Ａの送信タイミングおよびずらし量を測定した。通信端末Ａの送信終了後のタイミングとしたのは、説明の容易さからそのように選んだのであって、実際には通信端末Ｄは、任意のタイミングで１フレームの間測定すればよい。その結果、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃの送信タイミングは、図６ａのようであった。通信端末Ｄを基準とする１スロット長においての送信タイミングは、通信端末ＡがＴ７（０ｍｓ）、通信端末ＢがＴ８（０．９ｍｓ）、通信端末ＣがＴ９（０．６ｍｓ）である。また、ずらし量は、Δ_A （０）＝０．５ｍｓ、Δ_B （０）＝０．６ｍｓ、Δ_C （０）＝０ｍｓであった。

次に、ステップ１２の処理によりずらし量から送信タイミングを補正する。すると、通信端末ＡがＴ７−Δ_A （０）で０．５ｍｓ、通信端末ＢがＴ８−（１−Δ_B （０））で０．５ｍｓ、通信端末ＣがＴ９−Δ_C （０）で０．６ｍｓとなり、これをヒストグラムとしてあらわすと図７のようになる。横軸は時間、縦軸は頻度である。次にステップ１４であるが、図７から頻度が最も高い０．５ｍｓが通信端末Ｄのずらし量Δ_D と求まる。また、Δ_B （０）＝０．６ｍｓ、Δ_C （０）＝０ｍｓであることから、通信端末Ｂの送信タイミングは０．４ｍｓ早くなり、通信端末Ｂの送信と通信端末Ｃの送信の間隔は１．１ｍｓ、つまり１スロット長以上になると予測できる。

次に、ステップ１６の処理では、ずらし量Δ_D ＝０．５ｍｓのタイミングで、「ずらし量Δ_D （０）＝０ｍｓ」という情報を含ませたデータを空きスロットに送信する。通信端末Ｂの送信と通信端末Ｃの送信の間に予測される空きスロット１００に対して、０．５ｍｓ遅らせてデータを送信する。このステップ１６の処理は、Δ_B （０）＝０．６ｍｓに基づき通信端末Ｂの送信タイミングが０．４ｍｓ早くなった後に行われる。そして、ステップ１６の処理後、Δ_C （０）＝０ｍｓから通信端末Ｃの送信タイミングは変更されず、次に、Δ_A （０）＝０．５ｍｓより、通信端末Ａの送信タイミングが０．５ｍｓ遅くなる。すると、図６ｂの状態となる。このように、図１のフローチャートの処理に従ったことで、衝突を起こさずに通信端末Ｄが通信に加入できた。その後通信端末Ｄはステップ２０へ移行し、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄがそれぞれ図２のフローチャートの処理に従い通信することで、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの通信はやがて同期される。同期をとりつつある通信端末の集団が、３以上、多数、存在しても、各通信端末において、自己の通信端末におけるスロットを基準とした他の通信端末のスロットのずれ量の度数分布を各通信端末毎に求めることになる。ある通信端末において観測される他の通信端末のスロットのずれ量とその度数との関係は、図３ａ−３ｂに示すようになる。この度数分布から、前述したような方法によ、自己の通信端末の送信タイミングと、次回の送信タイミングのずれ量が決定されることになる。

実施例４は、通信端末Ａ、Ｂがあり、新たに通信端末Ｃが加入することで、通信端末Ａ、Ｂ間では通信をしないが、通信端末Ａ、Ｃ間と通信端末Ｂ、Ｃ間では通信をする場合である。１フレーム長、１スロット長は実施例１と同様である。また、通信端末Ａ、Ｂはそれぞれ図２のフローチャートに従い動作をしていて、通信端末Ｃはまだデータを送信していないので通信端末Ａ、Ｂは通信端末Ｃの存在を検出していない状態である。このような場合において、図１、２のフローチャートに従うことで通信の同期がなされる様子を説明する。

通信端末Ｃは、ステップ１０の処理により、通信端末Ｂの送信終了から０．２ｍｓ遅れたタイミングであるｔ₂ から１フレーム長の間、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃの通信タイミングおよびずらし量を測定したところ、通信タイミングは図８ａに示すタイミングであり、ずらし量はいずれも０であった。通信端末Ｃの１スロット長を基準として、通信端末Ａの送信タイミングＴ１０は０．３ｍｓ、通信端末Ｂの送信タイミングＴ１１は０．８ｍｓである。ずらし量０であるからステップ１２での補正をしても送信タイミングは変わらず、ステップ１４で通信端末Ｄのずらし量は、送信タイミングＴ１０、送信タイミングＴ１１のうちずらし量の小さい０．３ｍｓとなる。

次に、ステップ１６において、空きスロットに０．３ｍｓ遅らせてΔ_C （０）＝０の情報とともに送信すると、図８ｂの状態となる。このように、通信端末ＡとＣの通信は同期がとれている。その後、通信端末Ｃはステップ２０へ移行する。

次に、通信端末Ａの動作について説明する。通信端末Ａは、ステップ２０の処理により、新たに加入した通信端末Ｃの送信タイミングＴ１２は０ｍｓ、ずらし量は０であることを測定する。通信端末Ａのずらし量は０で、通信端末Ｃのずらし量は０であるから、ステップ２２による送信タイミングの補正はなく、ステップ２４においてΔ_A （１）＝０となり、ステップ２６で送信タイミングをずらさずΔ_A （１）＝０の情報とともにデータを送信する。そして、ステップ２８の処理後ステップ２０へ戻る。

次に、通信端末Ｂの動作について説明する。通信端末Ｂは、ステップ２０の処理により、新たに加入した通信端末Ｃの送信タイミングＴ１３は０．５ｍｓ、ずらし量は０であることを測定する。通信端末Ｂのずらし量は０で、通信端末Ｃのずらし量は０であるから、ステップ２２による送信タイミングの補正はなく、ステップ２４においてΔ_B （１）＝０．５ｍｓとなり、ステップ２６で送信タイミングをずらさずΔ_B （１）＝０．５ｍｓの情報とともにデータを送信する。そして、ステップ２８の処理後ステップ２０へ戻る。

次に、ステップ２０へ移行した通信端末Ｃの動作について説明する。通信端末Ｃは、ステップ２０の処理により、通信端末Ａの送信タイミングＴ１４は０ｍｓ、通信端末Ｂの送信タイミングＴ１５は０．５ｍｓ、ずらし量Δ_A （１）＝０、Δ_B （１）＝０．５ｍｓであることを測定する。通信端末Ｃのずらし量は０で、ずらし量Δ_A （１）＝０、Δ_B （１）＝０．５ｍｓであるから、ステップ２２により通信端末Ａの送信タイミングは補正がなく、通信端末Ｂの送信タイミングは０ｍｓに補正される。よって、ステップ２４においてΔ_C （１）＝０となり、ステップ２６で送信タイミングをずらさずΔ_C （１）＝０の情報とともにデータを送信する。そして、ステップ２８の処理後ステップ２０へ戻る。

その後、通信端末Ｂがステップ２６の処理により送信タイミングをΔ_B （１）＝０．５ｍｓ遅らせると、図８ｃのようになる。このように、通信端末Ａと通信端末Ｂの間で通信をしていなくても、双方と通信する通信端末Ｃを介することで、通信端末Ａ、Ｂ、Ｃ間で同期が取れる。

この場合において、通信端末Ａに代えて、相互に通信を行っている多数の通信端末群Ａと、その通信端末群とは通信を行っていないが、相互に通信を行っている多数の通信端末群Ｂが存在する時に、新たに通信端末Ｃが、その両群に通信加入する場合も同様である。通信端末Ｃが通信端末群Ａに加入する場合には、実施例３で述べたように、他の通信端末のずれ量の同数分布から自己の送信タイミングと次回のずれ量とを決定する、多数の通信端末群に加入する同期手順が実行される。同様に、通信端末群Ｂに加入する場合には、実施例３で述べたように、他の通信端末のずれ量の同数分布から自己の送信タイミングと次回のずれ量とを決定する、多数の通信端末群に加入する同期手順が実行される。この手順が交互に実行されるが、通信端末群Ａに属する各通信端末、通信端末群Ｂに属する各通信端末も、他の通信端末のスロットのずれ量の度数分布を求めて、前述したようにその度数分布から自己の通信端末の送信タイミングと次回のずれ量を決定する。このような同期手順が各通信端末で繰り替えされることにより、通信端末群Ａの各通信端末、通信端末Ｃ、通信端末群への各通信端末は、最終的には、すべての通信端末のずれ量が零となる状態に収束することになる。すなわち、通信端末群Ａと通信端末群Ｂとは、通信端末Ｃを介して、同期をとることになる。

このような、同期手順が進行するにつれて、通信環境が変化して、通信端末群Ａからある通信端末が脱退したり、新たな通信端末が加入したり、また、通信端末群Ａの一部の通信端末が通信端末群Ｂの一部の通信端末と通信を行うように変化したり、さらに、さらに別の通信端末群Ｄが、これらの群に加入するような場合であっても、上記の処理により、完全同期に向けて処理が実行される。全系が完全同期になる前に、通信環境が変化したとしても、本発明では、常に、ある通信端末から見て通信可能な全ての通信端末が完全に同期をとる方向に作用することになるので、その時点の最も効率の良い通信環境が実現することになる。

実施例５は、本発明による通信端末であり、図７はその通信端末の構成を示すブロック図である。受信装置２００、ＣＰＵ２０１、記憶装置２０２、送信装置２０３により構成され、記憶装置２０２には、制御プログラムが記憶されている。データ送信手段は、送信装置２０３およびステップ１６、２６の処理手順、データ受信手段は受信装置２００、送信タイミング決定手段は、ステップ１０、２０の処理手順、ずらし量決定手段は、ステップ１２、２２、１４、２４、の処理手順、送信タイミング変更手段は、ステップ１６、２６で実現される。

この通信端末の動作について以下で説明する。
通信端末は記憶装置２０２に記憶された１フレーム長、１スロット長で時分割多元接続方式により通信を行う。また、データを送信していないときは、データを受信する。ステップ１０、２０の処理は、受信装置２００により受信したデータを制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１で処理する。また、ステップ１２、２２の処理は、制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１で処理する。同じく、ステップ１４、２４の処理は、制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１で処理する。ステップ１６、２６の処理は、制御プログラムに基づくＣＰＵ２０１での処理と、送信装置２０３により処理される。ステップ２８の処理もまた、制御プログラムに基づきＣＰＵ２０１で処理する。また、記憶装置２０２は、各ステップにおいて使用される送信タイミング、ずらし量、および補正された送信タイミングを記憶しておくためにも用いる。

本発明は、たとえば複数の自動車間で位置や速度といった情報を共有するための通信システムに応用することが考えられる。

フローチャート。 フローチャート。 タイミング分布を示すヒストグラム図。 実施例１の通信タイミングを示す図。 実施例２の通信タイミングを示す図。 実施例３の通信タイミングを示す図。 実施例３でのタイミング分布を示すヒストグラム図。 実施例４の通信タイミングを示す図。 実施例５の通信端末の構成を示すブロック図。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：通信端末
Ｔ２：１スロット長
１００、１０１、１０２：スロット

Claims (7)

1. 時分割多元接続方式により通信を行う複数の第１の通信端末で構成された通信システムを同期させる通信同期方法において、
   前記第１の通信端末が送信するデータには、次回のデータ送信時に、送信タイミングをずらす量であるずらし量の情報が含まれていて、
   自己の前記第１の通信端末の前記ずらし量は、前回のデータ送信時の自己の前記第１の通信端末の前記ずらし量と、他の前記第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで測定した他の前記第１の通信端末の送信タイミングおよび他の前記第１の通信端末の前記ずらし量により求め、
   前記第１の通信端末がデータ送信する際、前回のデータ送信時に求めた前記ずらし量に基づき送信タイミングを変更すること、
   を特徴とする通信同期方法。
2. 前記通信システムに第２の通信端末が加入するとき、
   前記第２の通信端末は、前記第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで測定した、前記第１の通信端末の送信タイミングおよび前記第１の通信端末の前記ずらし量から、前記第２の通信端末の前記ずらし量を求め、
   前記第２の通信端末は、前記第２の通信端末の前記ずらし量だけ送信タイミングをずらしてデータを送信して前記通信システムに加入し、
   前記第２の通信端末加入時の送信データには、前記ずらし量は０であるという情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の通信同期方法。
3. 前記ずらし量は、送信タイミングおよびずらし量から１フレーム後の送信タイミングを予測し、予測される送信タイミングを自己の通信端末の１スロット長を基準に見た場合に最多頻度である送信タイミングに合わせるような量であり、
   前記ずらし量が１／２スロット長以下であれば、前記ずらし量だけ送信タイミングを遅らせ、
   前記ずらし量が１／２スロット長より大きければ、１スロット長から前記ずらし量を引いた値だけ送信タイミングを早める、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信同期方法。
4. 前記最多頻度である送信タイミングが複数ある場合には、複数の前記最多頻度である送信タイミングのうちずらし量が最小の量となるものを前記ずらし量とすることを特徴とする請求項３に記載の通信同期方法。
5. 前記ずらし量は、送信タイミングおよびずらし量から１フレーム後の送信タイミングを予測し、予測される送信タイミングを１スロット長を基準に見た場合の、送信タイミングの平均値に合わせるような量であり、
   前記ずらし量が１／２スロット長以下であれば、前記ずらし量だけ送信タイミングを遅らせ、
   前記ずらし量が１／２スロット長より大きければ、１スロット長から前記ずらし量を引いた値だけ送信タイミングを早める、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信同期方法。
6. 前記平均値は、相加平均による値であることを特徴とする請求項５に記載の通信同期方法。
7. 時分割多元接続方式により通信を行う通信端末において、
   前記通信端末は、次回のデータ送信時の、送信タイミングをずらす量であるずらし量の情報が含まれた送信データを送信するデータ送信手段と、
   他の前記通信端末の送信データを１フレームの間受信するデータ受信手段と、
   前記データ受信手段により受信した他の前記通信端末の送信データの受信タイミングから各前記通信端末の送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、
   前記送信タイミング決定手段により求めた各前記通信端末の送信タイミングと、他の前記通信端末の送信データに含まれた各前記通信端末のずらし量から、自己の前記通信端末のずらし量を決定するずらし量決定手段と、
   前記ずらし量決定手段により求めたずらし量に基づき自己の前記通信端末の送信タイミングを変更する送信タイミング変更手段と、
   を有することを特徴とする通信端末。

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