JP5452144B2 - 無線端末装置、無線通信システム、無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の領域に分散した無線端末装置が相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行って情報交換を行う無線通信ネットワークにおける無線通信技術に関する。

従来、特定の領域に分散した無線端末装置（以下「無線端末」と略す）が相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行って情報交換を行うメッシュネットワーク型の無線通信ネットワークシステムが知られている。例えば特許文献１に記載の従来技術が知られている。

図９に、従来知られている無線通信ネットワークシステム全体の構成の一例を示す。
同図において、Ａ〜Ｊは分散設置された無線端末を示す。自らが直接通信可能な距離は一般に有限であるので、各無線端末Ａ〜Ｊはシステムを構成する全ての無線端末とは直接通信することはできない。しかしながら、各無線端末Ａ〜Ｊは全て１台以上の無線端末と直接通信することは可能であり、他の無線端末を経由することでシステムを構成する全ての無線端末との通信を可能としている。

各無線端末Ａ〜Ｊは、それぞれ、存在通知データ、通信診断データ等を相互に送受信して通信路の信頼性を診断することで、例えば図９（ａ）に示されるようなシステム構成情報を生成し記憶する。

図９（ａ）に示されるシステム構成情報は、無線端末Ａが生成し記憶するシステム構成情報の一例であり、無線端末Ａの送信するデータが着信先の無線端末に到達するまでになされる通信回数と、その通信回数を最小通信回数として到達する着信先の無線端末との関係を示している。同図から、例えば、無線端末Ａが１回の通信でデータを転送可能な無線端末（つまり、無線端末Ａが直接通信可能な無線端末）は、無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄであることが分かる。また、無線端末Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、無線端末Ａが直接通信できない無線端末であり、他の無線端末が中継することで（複数回の通信で）、データを転送可能な無線端末であることが分かる。そして、他の無線端末が中継することでデータを転送するために、無線端末Ｅ，Ｆは少なくとも２回の通信を要し（中継回数１回以上）、無線端末Ｇ、Ｈ、Ｉは少なくとも３回の通信を要し、無線端末Ｊは少なくとも３回の通信を要することがわかる。

但し、無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄ以外の無線端末が全て無線端末Ａと直接通信できないものとは限らない。例えば、無線端末Ｅ，Ｆ等であれば、例えば周囲の通信環境が良好なとき等に無線端末Ａと直接通信できる場合もあり得る。しかし、ここでは、上記通信路の信頼性の診断の結果、信頼性が十分でなかったことから、無線端末Ｅ，Ｆへのデータ転送には他の無線端末の中継を要するものとして管理されている。

更に、各無線端末は、例えば図９（ａ）のような自端末のシステム構成情報に基づいて、少なくとも自端末が直接通信できる他の無線端末（以下、隣接する無線端末という場合もある）のシステム構成情報を、当該隣接する各無線端末に要求して取得して記憶する。

図９（ｂ）に、この様に取得し記憶したシステム構成情報の一例を示す。ここでは、一例として、無線端末Ａが取得し記憶する、隣接する各無線端末のシステム構成情報の一例が示されている。即ち、無線端末Ａは、図９（ａ）に示される自端末のシステム構成情報
の他に、図９（ｂ）に示される隣接無線端末Ｂ、Ｃ、Ｄのシステム構成情報をも記憶し管理することになる。そして、無線端末Ａは（勿論、他の各無線端末も）、システム構成情報を参照して、データの送出先を決定する。

一例として、無線端末Ａが無線端末Ｅを宛先とするデータを送出する場合を考える。図９（ｂ）を参照すると、無線端末Ｅへデータを転送するためには、無線端末Ｂからは１回の通信で転送可能であることがわかる。同様に、無線端末Ｃからは１回、無線端末Ｄからは２回の通信で転送可能であることがわかる。このことにより、無線端末Ａは、着信先が無線端末Ｅであるデータを無線端末ＢまたはＣのいずれかに送出する。無線端末ＢまたはＣは、このデータを中継し、これにより当該データは１回の中継で無線端末Ｅへ届くことになる。

また、図１０に、各無線端末で記憶するシステム構成情報の一例を示す。尚、ここでは無線端末Ａ，Ｂ，Ｅ，Ｇを例にするが、他の無線端末も同様にしてシステム構成情報を生成し記憶している。

図１０に示されるように、無線端末Ａの記憶するシステム構成情報は、上記図９（ａ）と図９（ｂ）に示されるシステム構成情報を合わせたものとなっている。他の無線端末Ｂ，Ｅ，Ｇも同様に、自端末のシステム構成情報及びその隣接無線端末のシステム構成情報を、自己が保持し管理するシステム構成情報としており、このシステム構成情報を参照して、データの送信先を決定することになる。

無線通信ネットワーク内でシステム構成情報を生成し各無線端末で共有するためには、まず各無線端末において、自装置が直接通信できる周辺の無線端末を特定できる必要がある。各無線端末において直接通信可能な無線端末が特定できれば、それらの情報が無線端末間で順次交換されることにより、図９又は図１０に例示されるようなシステム構成情報を構築してゆくことができる。

ところで、２台の無線端末間でデータを送受する際に複数の周波数チャネルの中から任意のチャネルを選択して通信を行う従来技術としては、固定の制御チャネルを用いて送信側の無線端末と受信側の無線端末とがネゴシエーションを行う方法が一般的である。

具体的には、通話チャネルを開設したい無線端末が、キャリアセンスによって空きチャネルを発見し、固定の制御チャネルを用いて相手の無線端末にその旨通知をする。かかる方法によれば、全ての無線端末は、待機状態において固定の制御チャネルを設定して待ち受けをしている。無線端末は、通知されたチャネルが空き状態であることを確認した後に、通話チャネルを用いて応答する。

上記の方法は、制御チャネルの占有時間に対して通話チャネルの占有時間が圧倒的に長い通信に適している。
また、上記の通信方式のバリエーションとして、特許文献２や特許文献３には、制御チャネルを複数持つ方法や、制御チャネルでの信号衝突を防止する機能を有する方法等の多種の提案がなされている。

しかし、上記のバリエーションの方式のように、予め複数の制御チャネルを用意しておいたとしても、長時間に渡り制御チャネルを占有するシステム（無線端末）が存在する場合には、その効果を十分に得られるとは言い難い。すなわち、障害発生時や信号衝突の発生時に、長時間占有されている制御チャネルがある場合には、その制御チャネルへの切り替えはできなくなるという問題がある。

これに対して、データ送信側の無線端末において任意の空きチャネルを選択して送信を行い、データ受信側の無線端末においてチャネルを捕捉する方法についても一般的に用いられている。この方法によれば、受信側の無線端末は、全ての無線チャネルをサーチしながら、自端末宛の通信がないかを調査している。送信データの先頭には、受信側の無線端末におけるサーチ時間よりも長いプリアンブル信号が付加されている。受信側の無線端末は、プリアンブル信号の間に電波が存在することを検出した場合に、そのデータを受信する。かかる方法によれば、送信側の無線端末においては、データを送信する前にチャネルが空いていることを検出することは可能である。

また、特許文献４においては、実質的な干渉を防止するための技術として、中継機が、第１のチャネルで送信されたデジタルデータを含む信号を受信した場合には、第１のチャネルとは異なる第２のチャネルを用いてデジタルデータの転送を行う技術について提供されている。

特開２００３−８６２６号公報 特開平９−１８７０５９号公報 特開平９−９８４６９号公報 特表２００２−５３８６４０号公報

先に図８〜図１０を参照して説明した無線通信システムにおいては、制御チャネルを持たずに、任意のチャネルで通信を行う。上述の公知の技術では、任意のチャネルで通信を行う無線通信システムにおいて、データの送信側または受信側のいずれか一方で通信に利用するチャネルを判断しているため、他方（データの受信側または送信側）で発生している干渉を検出することはできない。

本発明は、制御チャネルを持たず、任意のチャネルで通信を行う無線通信システムにおいて、送信側及び受信側の無線端末の双方で通信に利用可能なチャネルを探索することにより、他のシステムの干渉による通信の障害の発生を効果的に防止することのできる技術を提供することを目的とする。

態様の一例では、無線通信ネットワーク内で、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線端末装置として実現され、以下の構成を有する。

間欠動作制御部は、自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのチャネル開設要求を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行する。

送信動作制御部は、送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を起動し、該識別符号に基づいて該他装置にチャネルを開設してデータ通信を開始し、データ通信完了後に前記休止状態に移行する。

チャネル決定部は、前記送信動作制御部において前記識別符号連続待受け動作を実行した場合には、前記他装置から識別符号を受信する前に、複数のチャネルの中から、前記受信動作状態において利用する第１のチャネルを決定しておく。そして、チャネル決定部は、送信動作制御部がチャネルを開設してデータ通信を開始する前に干渉により当該チャネルを用いた通信が正常に行われないことを検出すると、前記受信動作状態において利用するチャネルを、前記第１のチャネルとは異なる第２のチャネルに変更する。

態様の一例によれば、送信側及び受信側の無線端末の双方において、通信に利用可能なチャネルを探索することにより、他のシステムの干渉による通信の障害の発生を効果的に防止することができる。

無線端末の実施形態の構成図である。 受信端末の制御処理を示す動作フローチャートである。 送信端末の制御処理を示す動作フローチャートである。 間欠動作を示す動作タイミングチャートである。 送信端末においてシステム外ノイズを検出した場合の動作を示す動作タイミングチャートである。 無線フレームフォーマットの例を示す図である。 無線端末の実施形態を具体的に実現することのできる無線端末のハードウェア構成例を示す図である。 従来知られている無線通信ネットワークシステム全体の構成の一例を示す図である。 システム構成情報の例を示す図（その１）である。 システム構成情報の例を示す図（その２）である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、無線通信ネットワークを構成する無線端末の実施形態の構成図である。図２及び図３は、実施形態の制御動作を示す動作フローチャート、図４及び図５は、実施形態の制御動作を示す動作シーケンス図である。

まず、図１において、互いに番号が同じ部分は同じ処理を実行するが、理解を容易にするために、＃１が付いているものは受信側の無線端末（以下、「受信端末」と略す）の各処理部、＃２が付いているものは送信側の無線端末（以下、「送信端末」と略す）の各処理部を意味するものとする。

図１において、無線端末１００は、例えば１１０として示される無線通信ネットワークの各ノードＡ〜Ｊを構成し、受信端末１００（＃１）は例えばノードＢであり、送信端末１００（＃２）は例えばノードＡである。この無線通信ネットワーク１１０内で、各ノードＡ〜Ｊを構成する無線端末１００は、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有する（図９及び図１０参照）。無線端末１００は、システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う。そして、無線端末１００は、間欠動作制御部１０１、送信動作制御部１０２、チャネル決定部１０３、及びアンテナ１０４を有する。

図１の無線端末１００において、間欠動作制御部１０１は、図２の動作フローチャートで示される制御動作に基づいて、以下の受信動作状態と休止状態を繰り返し実行する。受信動作状態では、識別符号同報送信動作、チャネル開設要求受信動作、及び第１の通信データ交信動作が実行される。

まず、特には図示しない制御タイマ（タイマの設定時間をＴＩとする）がタイムアウト
することにより（図２のステップＳ１においてＹｅｓ）、チャネル決定部１０３により送信チャネルが変更され（図２のステップＳ２）、変更後のチャネルを用いてキャリアセンスを行って電波の検出を行うことにより、そのチャネルを利用する無線端末の有無を確認する（図２のステップＳ３）。

キャリアセンスによりキャリアが検出された場合には（図２のステップＳ４でＹｅｓ）、全てのチャネルについてのキャリアセンスが終了したか否かを判定する（図２のステップＳ５）。全てのチャネルについてキャリアセンスの実施が終了している場合には（図２のステップＳ５でＹｅｓ）、ステップＳ１の休止動作に戻る。ステップＳ５において、まだキャリアセンスを実施していないチャネルが存在すると判定した場合には（図２のステップＳ５でＮｏ）、ステップＳ２に戻り、チャネルを変更してキャリアセンスを実施する。

ステップＳ４において、キャリアが検出されなかった場合には（図２のステップＳ４でＮｏ）、識別符号送信動作を実行する（図２のステップＳ６）。この動作では、自装置の識別符号が、例えばビーコンフレームとして、アンテナ１０４を介して、他装置に向けて同報送信される。この動作は、図４において、Ｓ６として示され、短い期間で実行される。

図６（ａ）は、ビーコンフレームＰ１のデータ構成例を示す図である。ビーコンフレームＰ１は、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信元の無線端末１００を識別するための無線機識別情報と、送信元の無線端末１００が受信することが可能な受信レベルを示す受信可能レベル情報と、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。

ビーコンフレームＰ１の送信後、受信端末１００（♯１）においては、短い受信状態となり（図２のステップＳ７）、受信状態の期間内に、送信端末１００（♯２）からチャネル開設要求信号Ｐ２を待ち受ける（図２のステップＳ８）。チャネル開設要求信号Ｐ２のフォーマットの詳細については、送信端末１００（♯２）の動作説明において述べる。

期間内に送信端末１００（♯２）からのチャネル開設要求信号Ｐ２を受信しない場合（図２のステップＳ８でＮｏ）には、ステップＳ５に進む。期間内に送信端末１００（♯２）からのチャネル開設要求信号Ｐ２を受信し、これに伴うチャネル開設処理が正常に完了すると（図２のステップＳ８でＹｅｓ）、ステップＳ２において設定したチャネルを用いての通話状態となり、第１の通信データ交信動作が実行される（図２のステップＳ９）。第１の通信データ交信動作では、送信端末１００（♯２）との間で双方向の通信が行われる。第１の通信データ交信動作において受信端末１００（♯１）が送信端末１００（♯２）との間で送受するフレームのフォーマットの詳細については、送信端末１００（♯２）の動作説明において述べる。ステップＳ９の通話チャネルによる通信状態は、図４においてはＳ９として示される区間がこれに対応する。

通話チャネルの閉設要求があった場合（図２のステップＳ１０でＹｅｓ）には、第１の通信データ交信動作を終了させて、ステップＳ１に戻り、制御タイマをスタートさせるとともに、休止状態に移行させる。

次に、図１の無線端末１００において、送信動作制御部１０２は、無線端末１００が送信端末１００（＃２）である場合において送信要求が発生したときに起動される。送信動作制御部１０２は、図３の動作フローチャートで示される制御動作に基づいて、以下の送信動作状態を実行し、その後、休止状態に戻る。

送信動作状態では、識別符号連続待受け動作、チャネル確立要求送信動作、及び第２の通信データ交信動作が実行される。
まず、送信端末１００（＃２）内での送信要求の発生により（図３のステップＳ２１）、送信動作制御部１０２である図３の送信動作の制御処理が起動され、識別符号連続待受け動作が起動される（図３のステップＳ２２）。この動作では、アンテナ１０４を介して他装置からの例えばビーコンフレームＰ１による識別符号を連続的に待ち受けて受信する状態が生成される。この動作は、図４において、送信要求Ｊにより起動されるＳ２２として示される。

ステップＳ２２の識別符号連続受信待受け動作中に信号を受信した場合には、受信した信号が図６（ａ）に示すようなビーコンフレームＰ１による識別符号であるか否かを判定する（図３のステップＳ２３）。ステップＳ２３の判定処理の詳細については、後述する。

受信した信号がシステム外のノイズ有りであると判定した場合には（図３のステップＳ２３でＹｅｓ）、受信チャネルの変更処理を実行する（図３のステップＳ２４）。図４においては、説明の簡単のため、チャネルが単一である場合の動作を示しているため、受信チャネルの変更処理の詳細については、図５を参照して詳しく説明することとする。

一方、受信した信号が所定のビーコンフレームＰ１による識別符号であると判定した場合には（図３のステップＳ２３でＮｏ）、受信した識別符号が示す受信端末１００（♯１）に対してチャネル開設要求信号Ｐ２を送信し、これに伴うチャネル開設処理が正常に完了すると（図３のステップＳ２５でＹｅｓ）、通話チャネル状態となり、第２の通信データ交信動作が実行される（図３のステップＳ２６）。第２の通信データ交信動作では、送信端末１００（♯２）と受信端末１００（♯１）との間でデータフレームＰ３の送受がなされ、双方向の通信が行われる。

図６（ｂ）は、チャネル開設要求信号が格納される要求フレームＰ２のデータ構成例を示す図である。この要求フレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信端末１００（＃２）を識別するための送信側無線機識別情報と、受信端末１００（＃１）を識別するための受信側無線機識別情報と、チャネル開設要求を示すコマンド情報と、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。送信側無線機識別情報としては、送信端末１００（＃２）自身の無線機識別情報が格納される。受信側無線機識別情報としては、送信端末１００（＃２）が受信したビーコンフレームＰ１から抽出された無線機識別情報（図６（ａ）参照）が格納される。

図６（ｃ）は、通信データが格納されるデータフレームＰ３のデータ構成例を示す図である。このデータフレームは、無線通信の単位となる無線フレームを識別するフレーム識別情報と、送信端末１００（＃２）を識別するための送信側無線機識別情報と、受信端末１００（＃１）を識別するための受信側無線機識別情報と、データ通信を示すコマンド情報と、通信データと、フレームデータの伝送誤りを検査するための検査符号を含む。

第２の通信データ交信動作終了の契機があると（図３のステップＳ２７でＹｅｓ）、通話チャネル閉設要求を受信端末１００（♯１）に送信し（図３のステップＳ２８）、通信終了の処理が正常に終了すると、通常状態である休止状態となり、処理を終了する。

なお、図４においては、送信端末１００（♯２）がチャネル閉設要求信号Ｐ４を送信する場合について示しているが、これには限らず、受信端末１００（♯１）がチャネル閉設要求信号Ｐ４を送信する構成もとり得る。上記の第２の通信データ交信動作から通話チャネル閉設要求信号を送信するまでの一連の動作は、図４においてはＳ２６〜Ｓ２８の区間
として示される。

送信端末１００（＃２）が受信端末１００（＃１）に対して送信するチャネル閉設要求信号Ｐ４についても、図６（ｂ）のデータ構成例と同様のデータ構成を有する。この場合、コマンド情報としては、チャネル閉設要求を示すコマンドが格納される。

上記のとおり、送信端末１００（♯２）は、自装置内において発生した送信要求により休止状態から識別符号連続待受け状態に移行すると、複数の受信チャネルの中から受信に利用するチャネルを選択しておく。送信端末１００（♯２）は、電波を受信すると、それが所定の他装置からのビーコンフレームであるか否かを判定する。ここで、所定の他装置とは、送信端末１００（♯２）が保有する図１０に示すシステム構成情報のうち、隣接無線端末のシステム構成情報に含まれる無線端末を言う。ビーコンフレームは、図６（ａ）に示すフォーマットのフレームを言う。送信端末１００（♯２）は、受信した信号が図６（ａ）に示すフォーマットのフレームであるか否か、及び図１０に示すシステム構成情報に含まれる無線端末から受信したビーコンフレームであるか否かの判定を行う。

より具体的には、以下の場合には、所定の他装置から受信したビーコンフレームではないと判定して、システム外のノイズを検出する。
（１）受信電波は検出したが、図６（ａ）に示すビーコンフレームのフォーマットのうち、先頭のフィールドのフレーム識別符号を検出できない。
（２）先頭のフィールドのフレーム識別符号については検出したが、後続のフィールドの無線機識別符号及び受信可能レベル情報に異常値が格納されている。
（３）図６に示すビーコンフレームのフォーマットのうち、検査符号に格納されている値により、データの正当性を確認できない。
（４）上記の（１）、（２）及び（３）が所定回数連続して検出される。
（５）上記の（１）、（２）及び（３）が所定の期間に渡り連続して検出される。
（６）図１０に示す隣接無線端末のシステム構成情報に含まれる無線端末からのビーコンフレームを受信したと認識できない。

なお、上記の（３）に示す方法で使用する検査符号としては、例えば、巡回符号やパリティ符号等が挙げられる。これらの検査符号を用いてデータの正当性を確認する方法については、公知の技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

次に、図５等を参照して、図３のステップＳ２３において、送信端末１００（♯２）が、受信した信号が図６（ａ）に示すビーコンフレームによる識別符号であるか否かを判定する方法について説明する。

ビーコンフレームを送信端末１００（♯２）に送信する受信端末１００（♯１）は、周期ＴＩで休止状態から短い送信期間への移行に先立ち、キャリアセンスを行って周囲の無線端末のチャネルの利用状況を調査して、複数のチャネルの中から送信に利用するチャネルを設定する（図５のＳ３区間）。設定したチャネルを用いて、送信期間（図５のＳ６区間）内にビーコンフレームを同報送信する。図５においては、受信端末１００（♯１）は、まず「Ｆ０」のチャネルを用いてビーコンフレームを同報送信している。

受信端末１００（♯１）は、送信したビーコンフレームに対し、短い受信状態の間（図５のＳ７区間）にチャネル開設要求信号を受信しない場合には、再度キャリアセンスを行い、送信チャネルを変更する。図５に示す例では、受信端末１００（♯１）は、送信チャネルとしては「Ｆ０」と「Ｆ１」とを利用する場合を示し、ここでは、送信チャネルを「Ｆ０」から「Ｆ１」に変更している。以降は、受信端末１００（♯１）は、変更後の送信チャネル「Ｆ１」を用いてビーコンフレームを同報送信し、送信したビーコンフレームに
対して、短い受信状態の間にチャネル開設要求信号を受信しない場合には、休止状態に戻る。

送信要求の発生により休止状態から識別符号連続待受け状態へと移行した送信端末１００（♯２）は、複数のチャネルの中からあるチャネルを選択して受信チャネルとする。図５に示す例では、送信端末１００（♯２）は、チャネル「Ｆ０」及び「Ｆ１」のうち、「Ｆ０」を受信チャネルとして設定し、識別符号連続待受け動作を起動している（図５のＳ２２（Ｆ０）区間）。

送信端末１００（♯２）が、上記の（１）〜（６）の方法により、設定した受信チャネルと一致する周波数のシステム外ノイズを検出した場合には、受信チャネルを他のチャネルに切り替えて、識別符号連続待受け状態を継続させる。図５に示す例では、受信チャネルを「Ｆ０」から「Ｆ１」に切り替えて、識別符号連続待受け状態を継続させる（図５のＳ２２（Ｆ１）区間）。

受信チャネルを「Ｆ１」に切り替えたことにより、送信端末１００（♯２）は、チャネル「Ｆ０」で受信端末１００（♯１）が送信したビーコンフレームについては、反応しない。上記と同様に、受信端末１００（♯１）は、チャネル「Ｆ０」で送信したビーコンフレームに対して短い受信状態の間にチャネル開設要求を受信しないときには、送信チャネルを「Ｆ１」に変更し、送信チャネル「Ｆ１」を用いてビーコンフレームの同報送信を行う。

送信端末１００（♯２）は、データ送信先の無線端末を検出するまで、すなわち、正当な無線端末からのビーコンフレームを受信するまで、識別符号連続待受け状態にある（図５のＳ２２区間）。送信端末１００（♯２）が設定した受信チャネルと、受信端末１００（♯１）がビーコンフレームの送信に利用した送信チャネルとが互いに一致する場合には、送信端末１００（♯２）は、そのビーコンフレームを受信することができる。ビーコンフレームを受信した送信端末１００（♯２）は、受信端末１００（♯１）に対してチャネル開設要求信号Ｐ２を送信する。以降は、図４においても説明したとおり、送信端末１００（♯２）は、通話チャネル状態となり、第２の通信データ交信動作を実行し、チャネル閉設要求信号Ｐ４により通信終了の処理を実行して受信端末１００（♯１）との通信を完了させる（図５のＳ２６〜Ｓ２８区間）。

図５についても図４と同様に、送信端末１００（♯２）がチャネル閉設要求信号Ｐ４を送信する場合について示しているが、これには限らず、受信端末１００（♯１）がこの信号を送信する構成とすることもできる。

なお、図５に示す例においては、受信端末１００（♯１）は、周期ＴＩの間に、送信チャネルを「Ｆ０」から「Ｆ１」に切り替え、ビーコンフレームの同報送信を行っているが、これに限定されるものではない。システムの構成によっては、受信端末１００（♯１）は、ある周期ＴＩ内では１つの送信チャネルを選択してそのチャネルを利用してビーコンフレームの同報送信を行い、チャネル開設要求信号を受信しなかった場合には、次の周期ＴＩにおいて異なる送信チャネルを選択して同様の処理を実行する構成としてもよい。

また、上記においては２種類のチャネルを用意しておき、１つを選択する場合について説明しているが、チャネル数は、２以上であれば、任意に設定することが可能である。設定するチャネルについては、周波数割り当て以外の任意のチャネルを利用してもよい。

図７は、上述した無線端末１００の実施形態を具体的に実現することのできる無線端末１５００のハードウェア構成例を示す図である。
図７において、無線端末１５００は、図１の無線端末１００に対応し、アンテナ１５０１、送受信切替部１５０２、無線送信回路１５０３、無線受信回路１５０４、メモリ１５０５、コントローラ１５０６、タイミング回路１５０７、タイマ１５０８、インタフェース回路１５０９、電源（電池）１５１０、電源ライン１５１１、スイッチ１５１２、１５１３を含む。

メモリ１５０５、コントローラ１５０６、タイミング回路１５０７、タイマ１５０８、及びインタフェース回路１５０９は例えば、無線端末１５００の通信制御用の専用演算プロセッサである通信制御部１５２０によって実現される。

図７に示される構成を有する無線端末１５００において、送信時には、送信データがセンサやパソコンなどの外部の情報処理装置からインタフェース回路１５０９に転送されて、メモリ１５０５に書き込まれる。その後、メモリ１５０５内の送信データは、コントローラ１５０６による制御に基づいて、必要に応じて符号化された後、無線フレームに組み立てられ、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれる。その結果得られる無線フレーム送信データは、無線送信回路１５０３によって、送受信切替部１５０２を介してアンテナ１５０１から送信される。受信時には、アンテナ１５０１及び送受信切替部１５０２を介して受信された無線フレーム受信データは、無線受信回路１５０４によって、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に受信される。その後、コントローラ１５０６による制御に基づいて、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に受信された無線フレーム受信データから受信データが取り出され、必要に応じて復号された後、インタフェース回路１５０９を介して外部の情報処理装置に転送される。

無線送信回路１５０３において、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データは、特には図示しない読出し回路によって順次読み出されながら、特には図示しない変調器により、変調送信データに変換される。変調送信データは、特には図示しないデジタル−アナログ変換器により、変調送信信号に変換される。変調送信信号は、特には図示しない直交変調器により、中間周波数送信信号に変換される。中間周波数送信信号は、特には図示しない可変減衰器でレベル調整等された後、特には図示しないアップコンバータにて無線周波数送信信号に変換される。無線周波数送信信号は、最終段の特には図示しない送信アンプにて増幅され、送受信切替部１５０２を介してアンテナ１５０１から送信される。

無線受信回路１５０４において、アンテナ１５０１から送受信切替部１５０２を介して受信された無線周波数受信信号は、特には図示しない低雑音アンプによって増幅された後、特には図示しないダウンコンバータにて中間周波数受信信号に変換される。中間周波数受信信号は、特には図示しない可変減衰器でレベル調整等された後、特には図示しない直交復調器により、変調受信信号に変換される。変調受信信号は、特には図示しないアナログ−デジタル変換器により、変調受信データに変換される。変調受信データは、特には図示しない復調器により、無線フレーム受信データに変換される。この無線フレーム受信データは、特には図示しない書込み回路によって、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に順次書き込まれる。

図７の構成において、コントローラ１５０６が、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第１の制御プログラムを実行することにより、図１の間欠動作制御部１０１による前述の図２の動作フローチャートの動作を実現する。このとき、例えば制御タイマによる制御時間ＴＩ（図２等参照）の制御は、コントローラ１５０６が、タイミング回路１５０７にタイマ１５０８の動作を制御させることにより行う。

コントローラ１５０６は、ステップＳ６で識別符号のビーコンフレームを同報送信する
ときには、図６（ａ）に例示されるフォーマットでビーコンフレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。また、コントローラ１５０６は、ステップＳ８やＳ９でチャネル開設要求や通信データの受信に対する応答を返信するときには、図６（ｂ）に例示されるフォーマットで応答フレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。これらの書込み動作の後、コントローラ１５０６は、スイッチ１５１２をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線送信回路１５０３への電力の給電を開始させる。これにより、無線送信回路１５０３が、前述したようにして、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データを順次読み出しながら送信する。

また、コントローラ１５０６は、ステップＳ８でチャネル開設要求信号の要求フレームを待ち受けたり、ステップＳ９でデータフレームを受信したりするときには、スイッチ１５１３をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線受信回路１５０４への電力の給電を開始させる。これにより、無線受信回路１５０４が、前述したようにして受信動作を実行し、受信した無線フレーム受信データを、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に書き込む。コントローラ１５０６は、この無線フレーム受信データの内容を判定することにより、必要なフレームデータが受信されたか否かを判別する。

コントローラ１５０６は、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第２の制御プログラムを実行することにより、図１の送信動作制御部１０２による前述の図３の動作フローチャートの動作を実現する。

コントローラ１５０６は、ステップＳ２２で識別符号を連続的に待ち受ける動作を実行したり、ステップＳ２３及びＳ２５、Ｓ２６でチャネル開設や通信データの送信に対する応答を受信するときには、スイッチ１５１３をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線受信回路１５０４への電力の給電を開始させる。これにより、無線受信回路１５０４が、前述したようにして受信動作を実行し、受信した無線フレーム受信データを、メモリ１５０５内の受信バッファ領域に書き込む。コントローラ１５０６は、この無線フレーム受信データの内容を判定することにより、必要なフレームデータが受信されたか否かを判別する。

また、コントローラ１５０６は、ステップＳ２３及びＳ２５、Ｓ２６でチャネル開設要求やそれに続くチャネル制御のための要求データ等を送信するときには、図６（ｂ）に例示されるフォーマットで要求フレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。また、コントローラ１５０６は、ステップＳ２６で通信データを送信するときには、図６（ｃ）に例示されるフォーマットでデータフレームを生成し、メモリ１５０５の送信バッファ領域に書き込む。これらの書込み動作の後、コントローラ１５０６は、スイッチ１５１２をオンして、電源ライン１５１１を介して電源（電池）１５１０から無線送信回路１５０３への電力の給電を開始させる。これにより、無線送信回路１５０３が、前述したようにして、メモリ１５０５内の送信バッファ領域に書き込まれた無線フレーム送信データを順次読み出しながら送信する。

コントローラ１５０６は、メモリ１５０５内のプログラム領域に記憶された第３の制御プログラムを実行することにより、図１のチャネル決定部１０３による前述の動作を実現する。

コントローラ１５０６は、ステップＳ２３でシステム外ノイズを検出し、ステップＳ２４で受信チャネルを変更するときには、メモリ１５０６のデータ領域に記憶された受信チャネルの中から選択したチャネルを受信チャネルとして設定する。

以上説明したように、任意のチャネルで通信を行う無線通信システムによれば、データを受信する側の無線端末においてキャリアセンスを行い、他の無線端末との間で干渉のないチャネルを設定してそのチャネルを利用して識別符号を同報送信するとともに、データを送信する側の無線端末においては、識別符号を受信する際に利用するチャネルについて干渉の有無を判断する。受信側及び送信側の両方において、利用するチャネルに干渉の有無を判断して通信可能なチャネルの探索を行うことにより、他のシステムの干渉による通信の障害の発生を効果的に防止する。

１００、１５００ 無線端末
１０１ 間欠動作制御部
１０２ 送信動作制御部
１０３ チャネル決定部
１０４、１５０１ アンテナ
１５０２ 送受信切替部
１５０３ 無線送信回路
１５０４ 無線受信回路
１５０５ メモリ
１５０６ コントローラ
１５０７ タイミング回路
１５０８ タイマ
１５０９ インタフェース回路
１５１０ 電源（電池）
１５１１ 電源ライン
１５１２、１５１３ スイッチ

Claims (17)

1. 無線通信ネットワーク内で、自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線端末装置であって、
   自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのチャネル開設要求を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行する間欠動作制御部と、
   送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を起動し、該識別符号に基づいて該他装置にチャネルを開設してデータ通信を開始し、データ通信完了後に前記休止状態に移行する送信動作制御部と、
   前記送信動作制御部において前記識別符号連続待受け動作を実行した場合には、前記他装置から識別符号を受信する前に、複数のチャネルの中から、前記受信動作状態において利用する第１のチャネルを決定しておくチャネル決定部と
   を含み、
   前記チャネル決定部は、前記送信動作制御部がチャネルを開設してデータ通信を開始する前に干渉により当該チャネルを用いた通信が正常に行われないことを検出すると、前記受信動作状態において利用するチャネルを、前記第１のチャネルとは異なる第２のチャネルに変更することを特徴とする無線端末装置。
2. 前記チャネル決定部は、受信した信号から前記識別符号を含むフレームの先頭を認識できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
3. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレーム中に、所定の範囲外の値が設定されたフィールドが含まれると判断する場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
4. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレーム中の検査符号に基づき、該フレームの正当性が確認できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
5. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレームが、前記システム構成情報に含まれる他装置以外の装置から送信されたものであると判断する場合には、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
6. 前記チャネル決定部は、受信した信号から前記識別符号を含むフレームの先頭を認識できない場合、受信した前記識別符号を含むフレーム中に、所定の範囲外の値が設定されたフィールドが含まれると判断する場合、あるいは受信した前記識別符号を含むフレーム中の検査符号に基づき、該フレームの正当性が確認できない場合のいずれかが所定の回数連続して検出される場合には、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
7. 前記チャネル決定部は、受信した信号から前記識別符号を含むフレームの先頭を認識できない場合、または受信した前記識別符号を含むフレーム中に、所定の範囲外の値が設定されたフィールドが含まれると判断する場合、若しくは受信した前記識別符号を含むフレーム中の検査符号に基づき、該フレームの正当性が確認できない場合のいずれかが所定の期間内に連続して検出されるときは、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１記載の無線端末装置。
8. 無線通信ネットワーク内で、複数の無線端末装置が、各々自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記無線端末装置は、
   自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのリンク確立要求を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行する間欠動作制御部と、
   送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を起動し、該識別符号に基づいて該他装置との間でリンクを確立し、その後に前記休止状態に移行する送信動作制御部と、
   前記送信動作制御部において前記識別符号連続待受け動作を実行した場合には、前記他装置から識別符号を受信する前に、複数のチャネルの中から、前記受信動作状態において利用する第１のチャネルを決定しておくチャネル決定部と
   を含み、
   前記チャネル決定部は、前記送信動作制御部がチャネルを開設してデータ通信を開始する前に干渉により当該チャネルを用いた通信が正常に行われないことを検出すると、前記受信動作状態において利用するチャネルを、前記第１のチャネルとは異なる第２のチャネルに変更することを特徴とする無線通信システム。
9. 前記チャネル決定部は、受信した信号から前記識別符号を含むフレームの先頭を認識できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
10. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレーム中に、所定の範囲外の値が設定されたフィールドが含まれると判断する場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
11. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレーム中の検査符号に基づき、該フレームの正当性が確認できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
12. 前記チャネル決定部は、受信した前記識別符号を含むフレームが、前記システム構成情報に含まれる他装置以外の装置から送信されたものであると判断する場合には、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
13. 無線通信ネットワーク内で、複数の無線端末装置が、各々自装置の送出するデータが宛先装置に到達するまでに要する中継回数に関する情報を含むシステム構成情報を保有し、該システム構成情報に基づいて相互に直接又は中継を介して無線によるデータ通信を行う無線通信方法において、
    前記無線端末装置は、
    自装置の識別符号を他装置に向けて同報送信する識別符号同報送信動作を実行しその直後に他装置からのリンク確立要求を待ち受ける受信動作状態と、休止状態とを、繰り返し実行し、
    送信要求の発生時に、他装置からの識別符号を連続的に待ち受ける識別符号連続待受け動作を起動し、該識別符号に基づいて該他装置との間でリンクを確立し、その後に前記休止状態に移行し、
    前記識別符号連続待受け動作を実行した場合には、前記他装置から識別符号を受信する前に、複数のチャネルの中から、前記受信動作状態において利用する第１のチャネルを決定しておき、
    前記送信動作制御部がチャネルを開設してデータ通信を開始する前に干渉により当該チャネルを用いた通信が正常に行われないことを検出すると、前記受信動作状態において利用するチャネルを、前記第１のチャネルとは異なる第２のチャネルに変更することを特徴とする無線通信方法。
14. 受信した信号から前記識別符号を含むフレームの先頭を認識できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１３記載の無線通信方法。
15. 受信した前記識別符号を含むフレーム中に、所定の範囲外の値が設定されたフィールドが含まれると判断する場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１３記載の無線通信方法。
16. 受信した前記識別符号を含むフレーム中の検査符号に基づき、該フレームの正当性が確認できない場合に、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１３記載の無線通信方法。
17. 受信した前記識別符号を含むフレームが、前記システム構成情報に含まれる他装置以外の装置から送信されたものであると判断する場合には、前記受信動作状態において利用するチャネルの変更を行うことを特徴とする請求項１３記載の無線通信方法。

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