JP5065850B2 - 無線通信方法及び無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信ネットワークを構成する無線通信方法及び無線通信装置に係わり、特に無線通信親局と複数存在する通信子局との間で通信する場合に好適な無線通信方法及び無線通信装置に関する。

無線通信ネットワークにおいて、無線通信親局と複数の通信子局との間で同一の通信チャンネルを用いて通信する場合のアクセス方式として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等を利用するキャリアセンス方式が知られている。この方式では、送信前に他の無線装置が送信しているか否かを確認し（キャリアセンスという）、他の無線装置が送信していない場合にのみ送信する。他の方式には、ポーリング方式があり、この方式では、通信親局が子局に対して送信を許可するポーリング信号を送信し、ポーリング信号に続いて許可された子局のみが送信する。

キャリアセンサ方式は、通信装置が多く存在する場合の問題や隠れ端末の問題が有り、パケット衝突が避けられない。また、ポーリング方式では、衝突の恐れは無いが、ポーリング信号がなければ送信できないため、送信待ち時間が増える問題がある。そこで、キャリアセンス方式とポーリング方式を併用したＨＣＣＡ方式（Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access）が無線ＬＡＮの標準化作業を行っているＩＥＥＥ８０２．１１で検討されている。

従来技術のキャリアセンス方式及びポーリング方式を組合せたＨＣＣＡ方式においては、複数の無線子局に対してどのようにポーリング信号を割当てるかのスケジューリングが非常に重要であり、〔特許文献１〕に記載のように、無線通信親局が送信するビーコン信号周期において、その期間内をタイムスロットに分割し、無線子局にタイムスロットを通信状況に応じて割当てるなど、いろいろな方法が検討されている。

又、〔特許文献２〕に記載のように、コンテンション期間として、送信すべきデータパケットを有する端末が、コンテンションウインドウをランダムに算出し、コンテンションウインドウをアクセスポイントへ送信する第１のステップと、コンテンションフリー時間として、アクセスポイントが、受信したコンテンションウインドウを端末毎に登録し、小さいコンテンションウインドウを有する端末から順にポーリングを送信する第２のステップを有するアクセス制御方法がある。

又、〔特許文献３〕に記載のように、各ノードが、伝送データと共に、次に要求する伝送データの転送量である次要求帯域幅を親局に送信するステップと、親局が次要求帯域幅に基づき、各ノードの伝送データを送信する集中制御方式がある。

特開２００７−０７４２１４号公報 特開２００６−１０８９６６号公報 特開２００４−１５８９６５号公報

〔特許文献１〕に記載の従来の技術は、スケジューリング管理を行うのは無線通信親局であるが、管理するための情報収集，通信制御が複雑になる恐れがある。音声信号を一定周期で通信する必要があるＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）を無線通信で実現するためには、このような複雑な手順が必要であるが、単に送信データを低遅延時間で確実に通信する目的であれば、キャリアセンス及びポーリング方式の組合せた単純な方式が可能である。

〔特許文献２〕，〔特許文献３〕に記載の従来の技術も、管理を行うのは無線通信親局であり、管理するための情報収集，通信制御が複雑になる恐れがある。

本発明の目的は、データ衝突の可能性が小さいポーリング方式の問題点である送信待ち時間を低減できるアクセス方式を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置は、ポーリング周期タイマからの周期毎に無線送信部によりポーリング信号を送信し、ポーリング信号の送信先の無線子局からのパケット、及びいずれかの無線子局からのポーリング信号を無線受信部で受信する無線親局と、ポーリング信号の送信先の無線子局からのパケットを前記無線親局が受信後は、他の子局が送信していないことをキャリアセンスしてポーリング要求を送信する複数の無線子局を備えたものである。

又、無線通信方法は、無線親局から設定された周期で無線送信部によりポーリング信号を送信し、ポーリング信号を無線受信部で受信したポーリング先の無線子局の無線送信部からパケットを送信後から無線親局から次のポーリング信号が送信されるまでのＣＳＭＡ期間は、複数の無線子局のいずれかが他の無線子局が送信していないことをキャリアセンスしてポーリング要求を送信するものである。

本発明によれば、パケットの衝突頻度が少なくかつ送信待ち時間の少ないアクセス方式を実現できる。さらに、ポーリング周期が固定であるため、子局側では受信開始時間が予測できるためパケットの有無を判定する同期処理の精度を向上させることが出来る。上記同期処理は特にデジタル変復調方式では演算量が一番多い処理であるが、子局はポーリング信号受信後の期間においては子局宛にはデータが送信されないために同期処理を休止することが可能であり、消費電力の低減に効果がある。

本発明の一実施例について図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施例の無線親局及び子局からなる無線ネットワーク構成図であり、図２は、本実施例のアクセス方法を示す図である。図１に示すように、親局１と複数の子局２との間で同様の無線通信ＣＨを用いて、親子間で時分割にて通信する無線ネットワークを形成している。

図２に示すように、親局１から特定の子局２ａにポーリング信号３ａを送信して、ポーリングされた子局２ａが送信パケット４ａを送信する。本実施例においては、ポーリング信号間の期間（フレーム５と呼ぶ）のフレームの長さ（ポーリング信号間隔という）を設定された時間に固定して親局１からポーリング信号を送信する。

このため、ポーリング信号３ａの後に子局２ａから送信パケット４ａが送信された後、次のポーリング信号３ｂまでの期間の長さは、親局子局間で特別な通信制御情報を伝達しなくても子局で判断できるため、この期間をＣＳＭＡ期間として全ての子局もしくは複数の子局がランダムに送信できるようにしている。

図２に示すように、親局１は、ポーリング信号３ｂに続けて子局２ａにＡｃｋ（受信確認信号）６ａを、子局２ｂに送信パケット４ｂを送信し、送信パケット４ｂを子局２ｂが受信した後、子局２ｂよりＡｃｋ６ｂを親局１に向けて返信する。Ａｃｋ６ｂの返信後から次のポーリング信号３ｃまでの期間はＣＳＭＡ期間であり、その期間には子局２ａは、送信すべきパケットがあれば自局宛のポーリング信号が来ることを待つことなく、他の子局が送信していないことをキャリアセンスしてポーリング要求７を送信する。受信した親局１は、ポーリング要求７により、次にポーリング信号３ｃの宛先を子局２ａとしてポーリング信号３ｃを送信し、子局２ａは送信パケット４ｃを送信することが可能となる。

ポーリング，パケットの送受信を連続して繰り返す従来のポーリング方式では、ポーリング周期は固定ではなく、平均周期をＴｐ、子局数をｍとすれば、平均待ち時間はＴｐ×ｍ／２となる。

これに対して、本実施例では、フレーム長さと平均周期Ｔｐが同一とすれば待ち時間はＴｐ／２＋ポーリング信号送信時間となり、子局数ｍが多ければ多いほどその効果は大きい。

本実施例では、ＣＳＭＡ期間を利用してポーリング要求を送信する手順について説明したが、各子局はフレーム５の長さが固定であり、ＣＳＭＡ期間の長さを推定できるので、パケットをキャリアセンスして送信することも可能である。

ポーリング信号に対してポーリング先の子局２に送信すべきパケットが存在しない場合には、図２に示すように、ポーリング信号３ｄに対してパケットが無いことを示す空パケット８を送信する。空パケット８の送信時間は、通常パケットの送信時間よりも短く、空パケット８の送信後から次のポーリング信号３ｅの開始までのＣＳＭＡ期間は長いために、子局２がパケットを送信可能か否かを判断し、可能であればパケットを送信するようにしているので、さらに送信時間を短縮することが出来る。

本実施例の無線通信装置である親局１，子局２の構成と動作について図３を用いて説明する。図３は、親局及び子局の構成図であり、親局，子局とも同様な構成であるが、動作が異なる。

図３に示すように、親局１及び子局２は、パケットデータを送受信するパケット送受信部１１と、パケット送受信部１１に接続され、ポーリングの送受信の管理を行うポーリング送受信管理部１４と、ポーリング送受信管理部１４に接続されたポーリングテーブル１３及びポーリング周期タイマ１２と、ポーリング送受信管理部１４に接続され、ポーリング信号やパケットの変調を行う変調、誤り符号部１５と、変調、誤り符号部１５に接続され、アンテナ１７に無線信号を送信する無線送信部１６と、アンテナ１７に接続され、無線信号を受信する無線受信部１８と、無線受信部１８に接続され、パケットが受信されたか否かを検出するキャリアセンス同期検出部１９と、キャリアセンス同期検出部１９に接続され、受信したパケット信号の変調を行う復調、誤り訂正部２０と、復調、誤り訂正部２０とパケット送受信部１１との接続線の途中に接続され、ポーリング送受信管理部１４に接続されたポーリングヘッダ解析部で構成される。キャリアセンス同期検出部１９，復調、誤り訂正部２０は、それぞれポーリング送受信管理部１４に接続されている。

図３に示すように構成された親局１側の動作について説明する。図３において、ポーリング周期タイマ１２は、周期Ｔｐ間隔でポーリング送受信管理部１４にポーリング送信タイミングとなったことを通知する。ポーリング送受信管理部１４は、図４に示すように、親局識別情報２３ａ及びポーリング宛先２３ｂを含んだポーリング信号３を生成する。ポーリングテーブル１３から宛先とすべき子局２が、ポーリング宛先２３ｂとして決定される。ポーリング送受信管理部１４で生成されたポーリング信号は、変調、誤り符号部１５で送信信号に変調され、無線送信部１６，アンテナ１７を介して送信される。

このとき、有線等により無線装置外部とパケットを送受信するパケット送受信部１１に、送信すべきパケットが存在した場合には、ポーリング信号に続いてパケットがポーリング信号と同様に送信される。

送信後は、ポーリング先の子局２からパケットが送信されるのを待つために親局１は受信動作に入る。キャリアセンス同期検出部１９において、アンテナ１７，無線受信部１８を介して受信される信号からパケットが受信されたか否かを検出する。

子局２からのパケット信号の先頭には、同期信号を含むプリアンブル信号が付加されているため、キャリアセンス同期検出部１９では、プリアンブル信号の有無を検出する。同期信号の検出後は、パケット信号が受信されるため、復調、誤り訂正部２０にて復調し、パケット送受信部１１に格納し、無線装置外部にパケットとして送信する。

パケット受信後の経過時間は、ポーリング周期タイマ１２で計測され、次のポーリング開始時間となるまでのＣＳＭＡ期間では、親局１は子局２からのパケットやポーリング要求信号が受信されるか否か不明であるため、引き続き受信動作を行う。

ポーリング要求信号の先頭にもプリアンブル信号が付加されるために、同期信号の検出によりポーリングした子局２以外からのパケットあるいはポーリング要求信号を受信することが出来る。

ポーリング要求信号の受信時には、復調、誤り訂正部２０からポーリング送受信管理部１４にポーリング要求が転送され、ポーリングテーブル１３に記録される、次にポーリング信号を送信する子局２の宛先をポーリング要求の送信元子局に変更し、ポーリング周期タイマ１２で計測される次のポーリングタイミングに、上述した手順によりポーリング要求のあった子局宛のポーリング信号を送信する。

このように、無線通信の親局１においては、ポーリングテーブル１３にポーリングすべき子局を登録し、設定された固定の周期でポーリング信号を送信し、突発的にポーリング要求が発生するとポーリングテーブルを変更することでポーリング順序を変更できる。このように、親局１は、特別な通信制御情報を送受信することなく、ポーリング期間とＣＳＭＡ期間を両立することができる。なお、ポーリング周期は、ポーリング周期タイマ１２の設定を変えることにより変更することができる。

次に、図３に示すように構成された子局２側の動作を説明する。ポーリング周期タイマ１２は、ポーリング信号が親局１から送信される時刻を予め予測できるので、その時刻の前に子局は受信動作に入る。キャリアセンス同期検出部１９は、アンテナ１７，無線受信部１８を介して受信される信号から、同期信号を受信するまで同期検出を行う。

同期検出後に受信されるポーリング信号を復調、誤り訂正部２０で復調し、ポーリングヘッダ解析部２１に転送する。ポーリングヘッダ解析部２１では、ポーリング宛先２３ｂが自局宛であれば、ポーリング信号に続くパケットを受信し、パケット受信後に送信すべきパケットが存在すれば子局２から送信する。

電源の立上後の段階では、子局２のポーリング周期タイマ１２は、親局１のポーリング周期タイマ１２と時間同期は取れてはいないが、ポーリング信号の受信時にタイマをリセットすることにより同期を取ることができる。このようにすることにより、ポーリング信号の受信時期が予め分っていれば同期検出の精度を向上することができ、ノイズなどによる同期の誤検出を無くすことができる。

また、本実施例のアクセス方式では、フレーム期間中に子局が受信すべきプリアンブル信号は、フレームの先頭期間であり、その後には受信動作をする必要が無い。同期検出においては、相関処理などの演算量の多い処理が必要であるが、フレーム先頭期間に受信処理を動作させればよいことから、消費電力を低減できる効果がある。

子局側のポーリングテーブル１３には、子局２で受信されるポーリング信号のポーリング宛先２３ｂに格納された情報を登録しておく。このようにすることにより、自局宛のポーリング信号がいくつのフレーム後に送信されるかを判断することが出来る。従って、子局数をｍとすれば、ポーリング周期Ｔｐの子局数ｍ倍の時間ごとに、ポーリング信号が送信されるので、Ｔｐ×ｍ周期で子局は受信動作をすればよく、さらに消費電力を低減することが可能である。

次に子局２に外部からパケットが転送されて、送信すべきパケットが発生した場合の動作について説明する。他の子局宛のポーリング信号，パケットが送信された後のＣＳＭＡ期間の開始は、キャリアセンス同期検出部１９において受信信号の強度が低下することにより判別できる。ポーリング送受信管理部１４は、その時刻とポーリング周期タイマ１２のタイマ値からＣＳＭＡ期間にパケットを送信できるか否か判断し、送信可能であればパケットを送信する。送信不可であれば、ポーリング要求を出来るか否か判定し、要求可能であればポーリング要求を送信する。

ポーリング要求の送信後には、上述したような親局の動作により自局宛のポーリング信号が送信されるので、パケットを次のフレームで送信することができる。このように、子局側において、通信制御情報がなくてもポーリング期間とＣＳＭＡ期間の判別が可能であり、簡便な方法にて送信待ち時間を少なくすることができる。

以上の説明では、子局２に送信すべきパケットが発生した場合、最初のＣＳＭＡ期間で、パケットやポーリング要求を送信する例について説明したが、本実施例では、次のように制御することができる。

上述したように子局２にもポーリングテーブル１３があり、自局宛のポーリング信号の到着時刻を推定することが出来る。例えば、次のフレームで自局宛のポーリング信号が来るのであれば、その前のＣＳＭＡ期間でポーリング要求を送信したとしても送信までの待ち時間は同じである。

このように、ポーリングテーブル１３を利用してポーリング要求を送信するタイミングを決めると無駄な送信を避けることができる。また、パケットにて送信するデータには伝送遅延を少なくすべきものと、ある程度の遅延は許容できるものがある場合も有り、遅延を許容できるデータは、定期的なポーリング信号を待って送信する、或いは数フレーム待って送信するように、ポーリングテーブル１３を用いて制御することが出来る。

このようにすることにより、遅延許容パケットの後に許容できないパケットが発生した場合には順序を変えて送信することも可能となる。また、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、パケット衝突の可能性があるが、本実施例によれば、ＣＳＭＡ期間に送信するデータを減らすことが可能であるため、衝突の確率が低下し、より信頼性の高い無線装置とすることができる。なお、このようなパケット送信タイミングの制御は、親局においても同様に行える。

次に図４，図５を用いて本実施例の信号の構成を説明する。図４は、プリアンブル信号２２とポーリング信号３の構成を示す図である。親局１から、ポーリング信号３の前にプリアンブル信号２２が付加されて送信される。ポーリング信号３には親局識別情報２３ａとポーリング宛先２３ｂを格納する領域が有り、ポーリング信号３を受信した子局は、ポーリング宛先２３ｂの情報により自局宛のポーリング信号か否かを判断することが出来る。親局識別情報２３ａは、親局１が複数存在する場合に、子局が通信すべき親局を判別するために利用するものである。

図５は、パケット構成を示す図であり、パケットは、ヘッダ部２４とペイロード部２５に分かれている。本実施例では、ペイロード部２５をブロック２６で分割して、各ブロック２６はブロック情報３０，データ格納部３１及び受信側で誤りを検出するためのＣＲＣ３２で構成している。

各ブロック２６毎にＣＲＣ３２が存在するため、ブロック単位で誤りの有無を判別することが出来る。そのため、受信確認信号のＡｃｋを送信側に返信する場合には、受信したブロック番号を送信することにより、再送信するパケットには誤ったブロックを送信することができ、再送信するパケットの長さを少なくすることが出来る。

このようにすることにより、送信時間を短縮し、ＣＳＭＡ期間を長くすることが出来るため、送信効率を向上させることが出来る。

図５に示す、ヘッダ部２４とペイロード部２５の変調率あるいは誤り訂正符号化率は同じではなく、ヘッダ部２４には、より伝送誤り率の少ない方式を採用する。

バースト的なノイズが発生した場合、ヘッダ部２４が誤ると各ブロック２６に誤りが無くても宛先が不明となるため、子局２では受信することが出来ない。一方、ヘッダ部２４に誤りが無くブロック２６が誤った場合には、宛先が分るため、該当する子局２では正しく受信されたヘッダ及びブロックを受信格納し、誤ったブロックをＡｃｋ信号にて再送要求を送信することが出来る。

規格であるＩＥＥＥ８０２．１１では、パケットは同一の変調、誤り訂正符号化率を採用している。これは、ペイロード部２５を本実施例のようにブロック化していないので、変えても意味が無いためである。また、ヘッダとペイロードの変調を同一にして、ブロック化する場合には、ブロック２６内のブロック情報３０にヘッダと同様の宛先情報が必要となり、余分な情報が必要となるため伝送効率が低下する。

本実施例の無線通信は、無線通信の変調方式に依存するものではないため、アナログ及びデジタル両方の変調方式を採用する無線装置に適用でき、通信周波数が時間的に変動する周波数ホッピング方式の通信方式にも適用できる。

次に、変調方式にＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）を用いた例について説明する。本例の目的は、パケット衝突の少ないポーリング方式のアクセス方法において問題となる送信待ち時間を簡単な通信手順により解決することにある。上述した実施例では、ポーリング周期の一部期間にＣＳＭＡ方式を採用した。ＣＳＭＡ方式では、パケット衝突が発生しないように、乱数にて待ち時間を発生させて衝突を回避していたが、完全には回避できない。

図６，図７は、本例のポーリング信号の構成とアクセス方式を示す図である。親局１からポーリング信号３ａを送信した後、ＩＦＳ（Inter−Frame−Space）期間３４の後にポーリング先の子局２ａからパケット４ａを送信する。パケット４ａの送信後から次のポーリング信号３ｂまでの期間が、ＣＳＭＡ方式でアクセス可能なＣＳＭＡ期間である。

このＣＳＭＡ期間において、子局２ｂに送信パケットが発生した場合には、ポーリング要求を送信するが、その待ち時間であるＣＷは子局２ｂ内で発生させた乱数により、毎回変動するようにする。このようにすることにより、複数の子局でポーリング要求が発生しても、ＣＷが異なり、送信開始時間が異なるため、先にポーリング要求が送信された後は、他の子局はキャリアセンスによりその存在を判別でき、衝突の可能性が低下する。

しかし、複数の子局２でＣＷが同一の値となる可能性や、子局相互の信号の減衰が大きいと、相手子局が不明となる隠れ端末が存在することになり、完全には衝突を回避することは出来ない。

図８から図１０は、本例のＯＦＤＭ方式でのキャリア配置、及びポーリング要求信号時に使用するキャリア配置を示す図である。

図８は、ポーリング信号やパケット通信時に使用するキャリア配置であり、ＯＦＤＭでは図８に示すように等間隔で複数キャリア３６を周波数上に配置する。一方、ポーリング要求では、複数キャリアのうちの一つのキャリアを送信する。使用するキャリア周波数は、送信すべきパケットが発生した段階で、乱数により決定し、使用するキャリアを可変にしている。このようにすることにより、仮に送信する時間タイミングが複数の子局で合致した場合でも、使用するキャリアが異なる可能性が高いので、より衝突の可能性を低減することができる。

ＯＦＤＭ方式では、キャリア毎に送信データを変調しているので、１本のキャリアでは送信速度が低下するため、ポーリング要求信号の送信時間が長くなる恐れがある。ポーリング要求に必要な情報は、要求元の子局２のアドレスであるが、使用するキャリアの位置に情報を持たせることにより送信時間を低減することができる。１キャリアの信号をＯＦＤＭ方式で復調すれば、そのキャリア位置を判別できる。すなわち、ポーリング要求信号では他のキャリアに比べて使用キャリア強度が大きいからである。

ポーリング要求を受信した親局１では、キャリア位置を復調し、次のポーリング信号ではポーリング宛先を子局アドレスではなく、キャリア位置をポーリング宛先として送信する。ポーリング要求を送信した子局２では、キャリア位置は当然わかるため、子局２はキャリア位置により自身に対するポーリング要求であることを認識することが出来る。

このようにするために、図６に示すポーリング信号３では、宛先種別３３は、ポーリング宛先２４に格納する情報が、子局アドレスかキャリア位置なのかを表す情報となっており、このようにすることにより、１キャリアを利用した信号によりポーリング要求を実現することが出来る。

このように、本実施例によれば、要求時の使用キャリアが１本と少なく、その位置も変動するためＣＳＭＡ期間で衝突する可能性が少ない。

また、ＣＳＭＡ期間に送信するのが、ポーリング要求だけであれば、さらに衝突の可能性が少なくなる。ＣＳＭＡ期間ではパケットを送信しないことの他、ポーリング信号に対応して子局２から送信するパケットが、他の子局が隠れ端末などにより誤って送信された場合でも、衝突が発生するのは１本のキャリアであり、他のＯＦＤＭ方式で使用するキャリアには影響は無く、誤り訂正符号化を採用することにより、１キャリアのデータ誤りは訂正可能なため上場に通信することが可能である。

上述の実施例では、ポーリング要求を１本のキャリアで実現したが、これは２本にすることも可能であり、２本の位置をランダムに可変すればより衝突が発生する確率を低減することができる。

図１１，図１２は、本実施例のＯＦＤＭ方式採用時の変調、誤り符号部１５と復調、誤り訂正部２０の構成を示す図である。

図１１に示すように、変調、誤り符号部１５は、ポーリング送受信管理部１４に接続された切替器４０と、ポーリング送受信管理部１４と切替器４０の間に接続される誤り符号器３９と、切替器４０に接続されるマッパー４１と、マッパー４１に接続されるシリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）４２と、シリアル／パラレル変換器４２に接続されるＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）４３と、ＩＦＦＴ４３に接続されるガードルインターバル４４で構成される。

又、図１２に示すように、復調、誤り訂正部２０は、無線受信部１８に接続されたＧＩ除去部４５と、ＧＩ除去部４５に接続されたＦＦＴ（フーリエ変換）４６と、ＦＦＴ４６に接続されたパラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）４７と、パラレル／シリアル変換器４７に接続されたデマッパー４８と、デマッパー４８に接続された誤り訂正器４９で構成される。パラレル／シリアル変換器４７とデマッパー４８間はポーリング送受信管理部１４に接続され、誤り訂正器４９は、パケット送受信部１１に接続されている。

ポーリング信号３あるいはパケット４の送信時には、それらのデータは、誤り符号器３９で符号化され、切替器４０を介してデジタルデータをＩＱの周波数領域情報に変換するマッパー４１に入力される。シリアル／パラレル変換器４２にて、ＩＦＦＴ４３に入力されるデータが作成され、ＩＦＦＴ４３で時間信号に変換され、ガードインターバル４４が付け加えられて、無線送信部１６に出力される。

ポーリング要求７を送信する場合には、使用するキャリア位置のＩＱデータが値を持ち、他のキャリデータのマッパー４１の出力値は全て０となる。このような状態でＩＦＦＴ４３で逆フーリエ変換すれば１キャリアの信号となる正弦波信号が出力される。

一方、図１２に示すように、無線受信部１８で受信され復調、誤り訂正部２０に入力されたデータは、ＧＩ除去４５によりＦＦＴ基数と同数の時間データがＦＦＴ４６に入力されて周波数領域データに変換される。周波数領域データは、パラレル／シリアル変換器４７によりシリアルデータに変換され、ポーリング信号３及びパケット４の場合は、デマッパー４８，誤り訂正符号４９にて復調される。

ポーリング要求７の場合は、ポーリング送受信管理部１４に転送されてキャリア毎の強度を比較してキャリア位置を判定する。受信データがポーリング要求７であるか否かは、その信号の受信タイミングにより判別することが出来る。

ポーリング要求７の受信は、親局１で受信できれば良く、親局１ではポーリング信号の送信後にはポーリング宛先からのパケット送信を待つ。その後のＣＳＭＡ期間には、ポーリング要求が送信されため、親局１では容易に受信信号の種別を判断することが出来る。

そして、ポーリング要求７では、特定キャリアの強度が他のキャリア強度と異なるかを判定すればよいため、データの特別な復調は必要ない。このため、ポーリング信号３及びパケット４の先頭に付加されるプリアンブル信号を送信する必要は無い。従って、単純な処理にて送信処理を実現することが出来る。受信側においても、ＣＳＭＡ期間では同期検出を行う必要が無く、受信強度が一定値以上であればポーリング要求と判断し、一定期間ごとにＦＦＴ処理すればよい。ポーリング要求の開始時間は、上述したようにランダムであるが、終了時間は次のポーリング信号送信の直前である。従って、この間には複数回のＦＦＴ処理が可能なデータが受信される可能性があり、複数回のキャリア強度を比較することにより、ノイズ混入による誤判定を防止することが出来る。

本実施例によれば、親局からポーリング信号及びデータを送信し、ポーリング信号の送信周期を固定しているため、ポーリング先の子局の送信後から次のポーリング信号までの長さ（ＣＳＭＡ期間）を他の子局が知ることができ、他の子局が送信データを保持していた場合には、そのＣＳＭＡ期間に送信可能か判断し可能であればキャリアセンス後に送信する。このようにすれば、ポーリング先子局以外に送信すべきデータが発生した場合にも当該子局宛のポーリング信号を待つこと無しに送信できるために伝送遅延の要因の一つである送信待ち時間を低減できる。

又、ＣＳＭＡ期間にポーリング先の子局以外の子局がポーリング要求信号を通信親局に送信し、次の親局からのポーリング信号宛先を要求信号送信元の子局にして送信し、その子局がデータを送信することも可能である。ＣＳＭＡ期間は衝突の可能性があるが、送信データよりポーリング要求信号が短いため衝突の確率が小さくなるため送信待ち時間は増えるがより通信の信頼性が向上する。

又、親局でポーリングする子局のテーブルを格納し、順に子局へポーリング信号を送信するが、ＣＳＭＡ期間を利用して送信した子局のポーリング順を最後方に変更することで、各子局の送信権を平均化することができる。また、各子局においては全てのポーリング信号を受信し子局内にも親局と同様のポーリングテーブルを生成し、子局に送信データが発生した場合には自局内のポーリングテーブルから次の自局宛モーリング信号までの時間を推定することが出来るので、その待ち時間が許容範囲内であれば次のポーリング信号を待って送信し、共用できない場合にはＣＳＭＡ期間を利用して送信することでＣＳＭＡ期間での無用なデータ衝突を回避することが出来る。

又、送信するパケットはペイロード部よりパケットの宛先などを格納するヘッダ部のＢＥＲ（伝送誤り率）が低くなるように変調速度及び誤り訂正符号化率を変えて送信し、ペイロード部は固定長のブロック単位毎に分割しブロック単位毎に伝送誤りの有無を判定する。受信側ではブロック毎の伝送誤りの有無を送信側に返信し、送信側からパケットを再送する場合にはそのペイロードデータは伝送誤りのあるブロックを送信することで、バースト的に発生するノイズに対して伝送誤りが発生しても該当するデータを送信すればよいため伝送効率が良い。

本発明の一実施例である無線ネットワーク構成図。 本実施例のアクセス方法を示す図。 親局及び子局の構成図。 本実施例の信号の構成図。 本実施例の信号の構成図。 ポーリング信号の構成図。 ポーリング信号のアクセス方法を示す図。 ＯＦＤＭ方式でのキャリア配置を示す図。 ＯＦＤＭ方式でのポーリング要求信号時のキャリア配置を示す図。 ＯＦＤＭ方式でのポーリング要求信号時のキャリア配置を示す図。 本実施例のＯＦＤＭ方式採用時の変調，誤り符号部の構成図。 本実施例のＯＦＤＭ方式採用時の復調，誤り訂正部の構成図。

符号の説明

１ 親局
２ 子局
３ ポーリング信号
４ パケット
５ フレーム
６ Ａｃｋ
７ ポーリング要求
８ 空パケット
９ ＣＳＭＡ期間
１０ 送受信パケットデータ
１１ パケット送受信部
１２ ポーリング周期タイマ
１３ ポーリングテーブル
１４ ポーリング送受信管理部
１５ 変調、誤り符号部
１６ 無線送信部
１７ アンテナ
１８ 無線受信部
１９ キャリアセンス同期検出部
２０ 復調、誤り訂正部
２１ ポーリングヘッダ解析部
２２ プリアンブル信号
２３ａ 親局識別情報
２３ｂ ポーリング宛先
２４ ヘッダ部
２５ ペイロード部
２６ ブロック
２７ 宛先アドレス
２８ 送信元アドレス
２９ データ種別
３０ ブロック情報
３１ データ格納部
３２ ＣＲＣ

Claims (7)

1. 無線親局と複数の無線子局との間でパケット通信によりデータ通信を行う無線通信方法であって、
   前記無線親局は、設定されたポーリング周期で無線送信部により前記複数の無線子局のうちいずれかの無線子局へポーリング信号を送信し、
   前記複数の無線子局それぞれは、該ポーリング信号を無線受信部で受信したポーリング先の無線子局の無線送信部からパケットを送信後から前記無線親局から次のポーリング信号が送信されるまでのＣＳＭＡ期間の長さを、前記無線親局のポーリング周期から求め、該ＣＳＭＡ期間内に前記無線親局への無線送信が可能か判断し、送信可能と判断した場合には、いずれか他の無線子局が送信していないことをキャリアセンスして前記無線親局へポーリング要求又はパケットを送信する無線通信方法。
2. 無線親局と、前記無線親局とパケット通信によりデータ通信を行う複数の無線子局と、からなる無線通信システムであって、
   前記無線親局は、ポーリング周期タイマからのポーリング周期毎に、前記複数の無線子局のうちいずれかの無線子局へポーリング信号を送信する無線送信部と、該ポーリング信号の送信先の無線子局からのパケット、及びいずれかの無線子局からのポーリング信号を受信する無線受信部と、を備え、
   前記複数の無線子局それぞれは、前記ポーリング信号の送信先の無線子局からのパケットを前記無線親局が受信後から前記無線親局から次のポーリング信号が送信されるまでのＣＳＭＡ期間の長さを、前記無線親局のポーリング周期から求め、該ＣＳＭＡ期間内に前記無線親局への無線送信が可能か判断し、送信可能と判断した場合には、いずれか他の無線子局が送信していないことをキャリアセンスしてポーリング要求又はパケットを送信することを特徴とする無線通信システム。
3. 前記複数の無線子局は、送信データの許容される伝送遅延時間に基づいて、該送信データを前記ＣＳＭＡ期間に送信すべきか、または、前記無線親局からの前記ポーリング要求に対する応答で送信すべきかを判断する請求項１に記載の無線通信方法。
4. 前記無線親局は、ポーリングを行う前記無線子局の順序が定められたポーリングテーブルを参照して前記複数の無線子局のうちいずれかの無線子局へポーリング信号を送信し、
   前記複数の無線子局それぞれは、受信されたポーリング信号の宛先情報を自局の前記ポーリングテーブルに記録し、該ポーリングテーブルに記録された宛先情報から自局がポーリング信号の宛先になるまでの時間を求めて受信動作を行う請求項１又は３に記載の無線通信方法。
5. 前記パケットはヘッダ部とペイロード部からなり、前記ペイロード部を複数のブロックから構成し各ブロックに誤り検出符号を付加する請求項１，３，４のいずれかに記載の無線通信方法。
6. 前記ポーリング要求送信時には、ＯＦＤＭ方式の１つのキャリア位置を用いて通信し、
   前記パケットの送信時には、前記ＯＦＤＭ方式の複数のキャリア位置を用いて通信するものである請求項１に記載の無線通信方法。
7. 前記ポーリング要求送信時には、ＯＦＤＭ方式の１つのキャリア位置を用いて通信し、
   前記パケットの送信時には、前記ＯＦＤＭ方式の複数のキャリア位置を用いて通信するものである請求項２に記載の無線通信システム。

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