JP5512448B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、送信データを複数に分割し、複数の無線チャネルを利用して並列に伝送する無線通信装置に係り、特に他の通信システムとの干渉を回避しつつ通信を維持することができ、通信の信頼性を向上させる無線通信装置に関する。

［先行技術の説明：図１３］
無線通信の高速化を図るために、送信データを分割して複数の無線チャネルを用いて伝送する方法が考案されている。
一般的な無線通信システムについて図１３を用いて説明する。図１３は、一般的な無線通信システムの構成を示す説明図である。
ここでは、送信局（親局）と受信局（子局）とが半二重通信可能な無線通信システムを示しており、例えば図１３に示すように、通信グループ１０５が、１つの送信局（１００）と、複数の受信局１（１０１），２（１０２），３（１０３）とを備え、送信局から受信局１，２，３に同報通信を行うものがある（１対３の同報通信）。また、送信局は、スペクトル管理サーバ１０４に接続されている。受信局の数はこれに限るものではない。

通信グループ１０５において、送信局は、送信データｂ１、ｃ１、及びｄ１を、それぞれ受信局１、受信局２、及び受信局３に対して無線回線で送信する
同報通信では、送信データｂ１、ｃ１、及びｄ１は同じ情報である。
また、図１３のシステムでは、高速データ通信を実現するため、各々の送信データは、送信局で３つに等分割され、３つの周波数を利用して並列に各受信局に伝送されるものとする。同報通信の場合、各受信局宛に用いられる３つの周波数は、全て共通となっている。

スペクトル管理サーバ１０４は、無線通信システム内で利用する周波数を集中的に管理するものであり、各通信に利用可能な周波数を割り当て、送信局に通知する。
上述した例では、同報通信で使用する３つの周波数は、スペクトル管理サーバ１０４から回線ａ１を介して送信局に通知される。
尚、スペクトル管理サーバ１０４は、送信局に搭載されていてもよい。
また、送信局から受信局１，２，３に利用周波数を周知するが、その手段については任意とし、ここでは規定しない。
更に、送信局ではなく、受信局１，２，３のどれか１つがスペクトル管理サーバ１０４との通信機能を搭載していてもよい。
また、通信システム内に複数の通信グループが存在する場合には、スペクトル管理サーバ１０４は、当該複数の通信グループの通信について無線チャネルの管理を行うことも可能である。

［他システムとの干渉］
ところで、他の無線通信システム１０６において、通信グループ１０５と同一の周波数を用いていた場合、干渉ｅ１が発生する。
干渉ｅ１としては、通信グループ１０５での通信が干渉源となって他の無線通信システム１０６に電波障害を与える場合（与干渉）と、他の無線通信システム１０６が干渉源となって通信グループ１０５の通信が電波障害を起こす場合（被干渉）とがある。
悪意のある他の無線通信システムからの妨害電波で通信を妨害される場合も被干渉に含まれる。

［関連技術］
無線通信装置に関する技術としては、特開２００５−２５２９３７号公報「無線通信装置及び無線通信方法」（出願人：原田工業株式会社、特許文献１）がある。
特許文献１には、有線通信部で生成されたパケットデータをＭＡＣフレームデータ単位に分割、変換して記憶して、当該ＭＡＣデータをバス経由で転送し、無線モジュールが、無線チャンネル毎のＭＡＣフレームデータ単位として別々に受信してそれぞれアナログ無線信号に変換し、変換後の複数のアナログ無線信号を、無線チャンネル毎に異なる偏波を有する電波として別々に送信する無線通信装置が記載されている。

特開２００５−２５２９３７号公報

しかしながら、従来の無線通信装置では、他のシステムとの干渉を回避しつつ、通信を維持することについて、十分な配慮が為されているとはいえないという問題点があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、他のシステムとの干渉を回避しつつ、通信を維持することができ、通信の信頼性を向上させることができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、通信開始前の制御情報の送受信用として予め決められた共通制御周波数を記憶し、共通制御周波数を含む複数の周波数は周波数管理サーバから利用が許可された許可周波数であり、複数の許可周波数の中から選択された複数の利用周波数を用いて、送信データを分割して、並列的に複数の受信局に送信する無線通信装置であって、所定時間内に複数の許可周波数の全てについて受信信号の電力レベルを検出するキャリアセンスを行うキャリアセンス部と、分割した送信データの送信を開始する前に、キャリアセンス部に複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を出力すると共に、該キャリアセンスの結果、共通制御周波数の利用が可能であれば、共通制御周波数を用いて複数の受信局へ複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、受信局から共通制御周波数で受信したキャリアセンスの応答に基づいて、複数の許可周波数の中から、共通制御周波数を含む複数の利用周波数と予備周波数とを決定して、受信局へ決定された複数の利用周波数を共通制御周波数で通知する制御部と、複数の利用周波数と予備周波数に対応する数の半二重無線伝送手段とを備え、制御部は、所定の伝送単位のデータを送信する毎に、キャリアセンス部に、送受信に用いられる複数の利用周波数と予備周波数について、キャリアセンスを行う指示を出力すると共に、複数の受信局に複数の利用周波数と予備周波数についてキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、キャリアセンス部におけるキャリアセンスの結果と、受信局から受信したキャリアセンスの応答に基づいて、複数の利用周波数と予備周波数について干渉の有無を判定し、判定の結果、複数の利用周波数のいずれかに干渉があり、予備周波数に干渉がない場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、予備周波数を新たな利用周波数とすると共に、停止した利用周波数を新たな予備周波数とし、停止した利用周波数で送信していたデータを新たな利用周波数で送信させ、判定の結果、複数の利用周波数のいずれかと予備周波数に干渉があった場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、停止した利用周波数で送信していたデータを停止した周波数以外の利用周波数に分配して送信させることを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信装置において、制御部は、所定の伝送単位のデータを送信する毎に行うキャリアセンスの指示の送信及び当該キャリアセンスの応答の受信に関して、該指示の送信及び該応答の受信を共通制御周波数のみで行う第１の方法と、該指示及び該応答の内、制御周波数及び予備周波数についてのキャリアセンスの指示の送信及び応答の受信を前記共通制御周波数で行い、共通制御周波数以外の利用周波数についてのキャリアセンスの指示の送信及び応答の受信を、個々の利用周波数毎に行う第２の方法と、該指示の送信及び該応答の受信を複数の利用周波数で重複して行う第３の方法のいずれかを用いて行い、利用周波数の停止により、複数の利用周波数のいずれかが変更される場合には、切り替え前の周波数と切り替え後の周波数の両方で、変更後の利用周波数を通知し、キャリアセンスの指示の送信と、キャリアセンスの応答と、変更後の利用周波数の通知は、当該無線通信装置が用いる変調方式の中で最もノイズ耐性の強い変調方式で行うことを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信装置において、所定の伝送単位のデータは複数のパケットを含み、所定の伝送単位のデータを送信する毎に行うキャリアセンスの指示は、直前に受信した所定の伝送単位のデータについて受信局に誤りパケット応答をさせるための請求を兼ね、キャリアセンスの応答は、請求に対する誤りパケット応答を兼ね、誤りパケット応答が誤り有りを示すときは、誤ったパケットを含む所定の伝送単位のデータを再送し、更に、キャリアセンス応答で、該誤ったパケットを送信した利用周波数が干渉有と判定されているときは、再送を別の利用周波数で行うことを特徴としている。
また、本発明は、上記無線通信装置を送信局とした場合に、送信局からの送信データを受信する受信局となる無線通信装置であって、送信局からの指示に基づいてキャリアセンスを行うキャリアセンス部と、送信局から通知された複数の許可周波数のそれぞれに対応し、各許可周波数での送受信を行う複数の半二重無線伝送手段と、複数の許可周波数と、送信局から通知された複数の利用周波数に基づいて予備周波数を認識し、予備周波数に対応する半二重無線伝送手段に、常時受信を行わせる制御部とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、通信開始前の制御情報の送受信用として予め決められた共通制御周波数を記憶し、共通制御周波数を含む複数の周波数は周波数管理サーバから利用が許可された許可周波数であり、複数の許可周波数の中から選択された複数の利用周波数を用いて、送信データを分割して、並列的に複数の受信局に送信する無線通信装置であって、所定時間内に複数の許可周波数の全てについて受信信号の電力レベルを検出するキャリアセンスを行うキャリアセンス部と、分割した送信データの送信を開始する前に、キャリアセンス部に複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を出力すると共に、該キャリアセンスの結果、共通制御周波数の利用が可能であれば、共通制御周波数を用いて複数の受信局へ複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、受信局から共通制御周波数で受信したキャリアセンスの応答に基づいて、複数の許可周波数の中から、共通制御周波数を含む複数の利用周波数と予備周波数とを決定して、受信局へ決定された複数の利用周波数を共通制御周波数で通知する制御部と、複数の利用周波数と予備周波数に対応する数の半二重無線伝送手段とを備え、制御部は、所定の伝送単位のデータを送信する毎に、キャリアセンス部に、送受信に用いられる複数の利用周波数と予備周波数について、キャリアセンスを行う指示を出力すると共に、複数の受信局に複数の利用周波数と予備周波数についてキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、キャリアセンス部におけるキャリアセンスの結果と、受信局から受信したキャリアセンスの応答に基づいて、複数の利用周波数と予備周波数について干渉の有無を判定し、判定の結果、複数の利用周波数のいずれかに干渉があり、予備周波数に干渉がない場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、予備周波数を新たな利用周波数とすると共に、停止した利用周波数を新たな予備周波数とし、停止した利用周波数で送信していたデータを新たな利用周波数で送信させ、判定の結果、複数の利用周波数のいずれかと予備周波数に干渉があった場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、停止した利用周波数で送信していたデータを停止した周波数以外の利用周波数に分配して送信させる無線通信装置としているので、他システムとの相互干渉の恐れがある環境であっても、干渉のない周波数を用いて確実に情報を伝送することができ、通信を維持し、通信の信頼性を向上させることができる効果がある。

第１の実施の形態に係る無線通信装置の構成ブロック図である。 第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始前の動作シーケンスを示す説明図である。 図２に示したシーケンスで用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。 第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始後の動作シーケンスを示す説明図である。 図４のシーケンスで用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。 第１の無線通信装置におけるデータ伝送及び利用周波数の切り替えに伴う無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。 第１の無線通信装置において予備用無線チャネルでも干渉が発生した場合の各周波数での動作状態を示す模式説明図である。 第２の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンスを示す説明図である。 誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル及び誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。 第２の無線通信装置における無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。 第３の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンスを示す説明図である。 第３の無線通信装置における無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。 一般的な無線通信システムの構成を示す説明図である。

［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る無線通信装置は、送信データを分割して複数の無線チャネルを用いて受信局に並列的に送信するものであって、一定のデータ伝送単位を送信する毎に、各受信局に各々の無線チャネルについて干渉の有無を検出するキャリアセンスを指示すると共に、自局でもキャリアセンスを行い、自局及び受信局のキャリアセンスの結果を集計して、各無線チャネルについて干渉の有無を判定し、干渉の可能性のある無線チャネルの利用を停止して、当該停止された無線チャネルで伝送していた送信データを、予め設定された予備の無線チャネルで伝送するものであり、干渉の恐れがある無線チャネルを用いずに確実にデータを送信することができ、通信を維持し、通信の信頼性を向上させることができるものである。

また、本実施の形態に係る無線通信装置は、予め設定された予備の無線チャネルについて常時キャリアセンスを行い、利用中の無線チャネルに干渉の可能性がある場合、予備の無線チャネルに干渉の可能性がなければ、予備の無線チャネルを用いて伝送し、予備の無線チャネルに干渉の可能性がある場合には、送信データを、利用中の他の無線チャネルに振り分けて伝送するものであり、干渉の恐れがある無線チャネルを用いずに確実にデータを送信することができ、通信を維持し、通信の信頼性を向上させることができるものである。

また、本発明の実施の形態に係る無線通信装置は、受信局が、受信パケット中の誤りの有無を検出し、送信局が、受信局から誤りがあったことを示すデータを受信した場合のみ、後続する次のデータ伝送単位についてのキャリアセンスを実行するものであり、キャリアセンスによる周波数利用効率の低下を軽減することができるものである。

［第１の実施の形態に係る無線通信装置］
本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置（第１の無線通信装置）は、図１３に示した無線通信システムと同様のシステム（本システム）において送信局又は受信局として用いられるものであり、以下、図１３のシステム構成で用いられるものとして説明する。
図１３に示すように、通信グループ１０５は、親局である送信局と、子局である受信局１，２，３を備え、送信局と受信局１，２，３との間で半二重通信を行う。また、無線チャンネルを管理するスペクトル管理サーバ１０４を備えている。尚、受信局の数はこれに限るものではない。
また、本システムにおいては、１つの周波数が１つの無線チャネルに割り当てられているものとする。

［第１の無線通信装置の構成：図１］
次に、第１の実施の形態に係る無線通信装置の構成について図１を用いて説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る無線通信装置の構成ブロック図である。第１の無線通信装置は、送信局又は受信局１，２，３として用いられる無線機である。
図１に示すように、第１の無線通信装置は、送受信処理部２００と、制御部２０１とを備えている。
制御部２０１は、装置全体の制御を行うものであり、記憶部と処理部とを備えており、処理部が、記憶部に記憶された処理プログラムを起動して各種の制御を行う。制御部２０１は、送受信処理部２００に対して、送受信の制御や使用する無線チャネルの指示を処理制御情報として出力する。

特に、本システムの特徴として、制御部２０１は、利用中及び予備の各無線チャネルについて干渉の有無を判断して、いずれかの無線チャネルで干渉がある場合には、干渉のない予備用の無線チャネル又は利用中の他の無線チャネルを用いて送受信するよう、送受信処理部２００を制御する。

また、本システムでは、半二重通信を行うため、同時に双方からデータを送信したり受信したりすることができない。そこで、各無線送受信装置では、時間を区切って送信又は受信の動作を行う。動作モードとして送信モードが設定されると送信動作を行い、受信モードが設定されると受信動作を行う。
制御部２０１は、送信局及び受信局１，２，３の送受信処理部２００に対して、送信モード／受信モードを時分割で切り替える指示を出力する。これにより、送信局及び受信局１，２，３は、時分割で通信の向きを切り替えて双方向通信を実現する。

また、無線通信装置の送受信処理部２００は、制御部２０１からの指示（処理制御情報）に従って送受信に伴う変復調や誤り検出、誤り訂正等の処理を行うものであり、分解／組み立て手段２０２と、フレーム処理手段２０３と、データ伝送手段２０４と、誤り検出手段２０８と、自動再送制御手段２０９とを備えている。

更に、データ伝送手段２０４は、利用する無線チャネル毎に設けられており、図１の例では、４系統（３つの利用無線チャネルと１つの予備用無線チャネル）のそれぞれに対応するデータ伝送処理手段２０４-1〜２０４-4を備えている。利用無線チャネル（利用無線周波数）及び予備用無線チャネル（予備周波数）は、制御部２０１から設定され、通常は利用無線チャネルで伝送を行うが、必要に応じて当該予備用無線チャネルで伝送を行うための動作を行う。予備系については、図中、破線で示している。
つまり、図１に示した無線機は、４系統の処理系を有する無線機となっている。

［送受信処理部２００の各部：図１］
無線通信装置の送受信処理部２００の各構成部分について説明する。
分解／組み立て手段２０２は、送信モードにおいては、電子メール、電子ファイル等のデータを、複数に分割する等分割処理を行い、分割されたデータを出力する。
また、受信モードでは、分割されたデータを１つのデータに組み立て、組み立て後のデータを出力する。

ここで、分解／組み立て手段２０２における分割数は、無線チャネルの数に相当しており、制御部２０１からの処理制御情報によって指示される。本システムでは、分割数を３とし、３つの周波数（無線チャネル）を利用して並列に伝送する構成としている。

フレーム処理手段２０３は、送信モードでは、分割されたデータ及び制御情報を、処理制御情報に基づいて、所定のフレームフォーマット構成を有する各チャネルを生成する。フレームフォーマットについては後述する。
ここでは、フレーム処理手段２０３は、３分割されたデータのそれぞれに対して、別々に、後述する動作シーケンスに従って８種類のチャネルを順次生成して、３系統のチャネル列を、利用中のデータ伝送手段２０４（通常は２０４-1〜２０４-3）に同時に出力する。

制御情報は、上位層に位置する電子メール等のアプリケーションで扱われる情報であり、メッセージ番号（電子メール等の通信単位に付与される番号）、電子メール等の送信データサイズ、同報通信の宛先数、送信元ＩＰアドレス、１つ又は複数の送信先ＩＰアドレスを含む。

また、フレーム処理手段２０３は、受信モードでは、各データ伝送手段２０４から出力された周波数毎の受信データ（チャネル列）から、分割されたデータと制御情報を抽出して、出力する。

更に、フレーム処理手段２０３は、受信モードにおいて、自動再送制御手段からの自動再送制御信号の情報を基に、後述する誤りパケット応答チャネル（図５（ｇ））における誤りパケット応答情報を作成し、同期情報、設定情報を付して、データ伝送手段２０４へ出力する。また、再送に関わるデータブロック番号、メッセージ番号も記憶、管理する。

データ伝送手段２０４は、誤り訂正手段２０５、変復調手段２０６、無線部２０７、及びキャリアセンス（電力検出）手段２１０を備えている。
誤り訂正手段２０５は、送信モードでは、チャネル列の情報に対し、誤り訂正符号化を行い、変復調手段２０６に誤り訂正符号化後のデータ列を出力する。
また、誤り訂正手段２０５は、受信モードでは、変復調手段２０６からの復調後の受信データ列に対し、誤り訂正処理を行い、誤り訂正後の受信データ列（受信チャネル列）を出力する。

変復調手段２０６は、送信モードでは、制御部２０１からの処理制御情報に含まれる変復調方式種別情報（ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）等の識別情報）によって指定される方式を用いて、誤り訂正符号化後のデータ列のデータを変調処理し、変調された信号を無線部２０７に出力する。
また、変復調手段２０６は、受信モードでは、無線部２０７からの出力であるベースバンド受信信号に対し、制御部２０１から指定される変復調方式種別情報に基づいて復調処理を行い、復調データを出力する。

無線部２０７は、送信モードでは、変調された信号に対して、制御部２０１からの処理制御情報に含まれる利用周波数情報に基づいて、送信フィルタ処理で帯域制限し、直交変調処理を行ってキャリア周波数にアップコンバートし、パワーアンプで増幅し、送信アンテナを通して、送信電波を送出する。

また、無線部２０７は、受信モードでは、制御部２０１からの利用周波数情報に基づいて、到来する電波を、受信アンテナ、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）を介して受信し、直交復調処理を行ってベースバンド周波数にダウンコンバートし、受信フィルタ処理で帯域制限し、ベースバンド受信信号を出力する。
ここで、無線部２０７内の上記各構成手段は、制御部２０１から指定される送信／受信周波数に基づいて、周波数を切り替えて送信／受信できる構成となっている。

誤り検出手段２０８は、送信モードでは、受信局からの誤りパケット応答がフレーム処理手段２０３から入力されると、誤りの有無を検出し、「誤り有り」であった場合には、自動再送制御手段２０９に誤り検出信号を出力する。誤りパケット応答情報には、受信局指定情報、データブロック番号、メッセージ番号が含まれる。
また、誤り検出手段２０８は、受信モードでは、送信局からの誤りパケット請求チャネルを受信した場合に、その中の誤りパケット請求情報に該当する受信パケットがフレーム処理手段２０３から入力されると、誤りの有無を検出して、誤りパケット応答情報をフレーム処理手段２０３に出力する。更に、誤り有りの場合には、自動再送制御手段２０９に誤り検出信号を出力する。

自動再送制御（ＡＲＱ；Automatic Repeat reQuest）手段２０９は、自動再送制御を行う手段であり、自動再送制御信号によってフレーム処理手段２０３と連携して動作する。
自動再送制御手段２０９は、送信モードでは、後述する誤りパケット請求チャネルでの誤りパケット請求情報に含まれる情報を記憶しており、誤り検出手段２０８から誤り検出信号が入力されると、再送データチャネルを生成し、該当パケットを再送する自動再送制御信号をフレーム処理手段２０３に出力する。

また、自動再送制御手段２０９は、受信モードでは、誤り検出手段２０８から誤り検出信号が入力された場合に、自動再送要求を行うため、受信局指定情報、データブロック番号、メッセージ番号を含む自動再送制御信号をフレーム処理手段２０３に出力する。

本システムでは、無線機は、受信モードにおいて、データブロック内の全てのパケットに対する誤り応答を返すことを前提としている。

キャリアセンス（電力検出）手段２１０は、送信したい周波数について干渉の有無をチェックするため、無線部２０７から入力される受信信号の電力レベルを検出する。
つまり、本システムの無線機では、送信したい周波数について、まず無線部２０７で受信を行い、キャリアセンス手段２１０で電力レベルを検出して、検出結果をフレーム処理手段２０３又は／及び制御部２０１に出力する。

キャリアセンス手段２１０は、キャリアセンスの結果（キャリアセンスデータ情報）を、後述するように軟値情報又は硬値情報として検出する。
そして、送信局では、キャリアセンス手段２１０は、軟値情報又は硬値情報のキャリアセンスの結果を、制御部２０１に出力する。
また、受信局では、キャリアセンス手段２１０が、キャリアセンスの結果をフレーム処理手段２０３に出力し、フレーム処理手段２０３で軟値情報又は硬値情報を含むキャリアセンス応答データが生成され、キャリアセンス応答チャネルとしてデータ伝送手段２０４を介して送信局宛に送信される。
キャリアセンスの処理については、後述する。

そして、第１の無線通信装置の特徴として、キャリアレベルが一定レベル以上の受信信号が検出された場合に、送信局の制御部２０１が、当該無線チャネルは干渉の危険性があるとして、その利用を停止し、予備用無線チャネルに干渉の危険性がなければ（空きチャネルがあれば）予備用無線チャネルに切り替えて送信するよう、送受信処理部に指示を出力する。
また、予備用無線チャネルも干渉の危険性がある場合には（空きチャネルがなければ）、残りの利用可能な無線チャネルに振り分けて送信を行うよう、指示を出力する。
これにより、本システムの無線機は、与干渉／被干渉（妨害含む）を回避することができるものである。
尚、本システムでは、キャリアセンスは送信局が主導で実行することを前提として説明するが、受信局やスペクトル管理サーバが主導で行ってもよい。または、センシング専用局を設けて、ここでキャリアセンスを司る構成としてもよい。

［キャリアセンス］
次に、本無線通信装置の特徴部分であるキャリアセンスについて説明する。
キャリアセンスのやり方として、送信局のみがキャリアセンスを行う単独センシングと、グループ内の全ての局（送信局及び受信局）がキャリアセンスを行う協調センシングとがある。
単独センシングでは、キャリアセンスを実行する送信局と干渉局（与干渉／被干渉の相手となる局）の間に遮蔽物等があって電波が遮断される場合、送信局から干渉局が検知できず、送信局が送信を開始してしまい干渉を引き起こす恐れがある（隠れ端末問題という）。

協調センシングでは、送信局に加え、各所に配置された受信局でもキャリアセンスを実行し、それらのセンシング結果を送信局が集約し、その結果から総合的に干渉局の有無を判断する。そのため、協調センシングでは隠れ端末問題は起こらない。

本システムでは、協調センシングを行い、送信局の制御部２０１が利用周波数の制御を行うものとして説明する。
各局から報告されるキャリアセンス結果（センシング情報）の種類としては、各局（送信局及び受信局）で測定した受信信号レベル（例えば３２ビットで表現される軟値情報）と、各受信局で受信信号レベルを所定の閾値と比較して干渉信号の有無を判定した結果（「０」又は「１」）で表現される硬値情報）とがある。いずれの情報を用いるかは予め各局に設定されている。

そして、送信局で各局のセンシング情報を集約（集計）して、干渉信号の有無を判定する。その際、軟値情報を用いる場合には、例えば、全ての局のセンシング情報に基づいて、その平均値や総和等を計算し、所定の閾値と比較することにより干渉信号の有無を判定する。つまり、平均値や総和が閾値以下であれば干渉なしと判定し、閾値を超えた場合には干渉有りと判定する。
また、硬値情報の場合には、集約したセンシング情報において、１つでも干渉信号有りを示すものがあれば、干渉信号有りと判断し、送信を行わないようにすることが考えられる。

［キャリアセンス時の動作：図１］
次に、キャリアセンス時の無線通信装置の動作を説明する。
キャリアセンス処理は、無線通信装置内の他の処理と同様に、制御部２０１の制御に基づいて各処理手段が動作することにより実行される。
まず、送信局は、通信開始前に受信局に対して後述するキャリアセンス請求チャネル（図３（ａ））を送信すると共に、送信局自身もキャリアセンスを実行する。キャリアセンス請求チャネルは、フレーム処理手段２０３で生成され、データ伝送手段２０４を介して送信される。キャリアセンス請求チャネルには、キャリアセンス対象周波数等を指示するデータが含まれる。

受信局では、キャリアセンス請求チャネルを受信すると、制御部２０１が、キャリアセンス手段２１０に対してキャリアセンス対象無線チャネルの周波数を指示し（本システムでは３つの利用無線チャネルと１つの予備用無線チャネル）、各キャリアセンス手段２１０が、各無線部２０７からの出力であるベースバンド受信信号の受信レベルを測定し、軟値情報又は硬値情報の測定結果を、キャリアセンスデータ情報としてフレーム処理手段２０３に出力する。

そして、受信局では、フレーム処理手段２０３が、後述するキャリアセンス応答チャネル（図３（ｂ））にキャリアセンスデータ情報である軟値情報又は硬値情報を挿入して、データ伝送手段２０４を介して送信局に送信する。

送信局では、受信局から送信されたキャリアセンス応答チャネルを受信して、フレーム処理手段２０３がキャリアセンスデータ情報を取り出して、制御部２０１に出力する。
また、送信局では、キャリアセンス手段２１０が、キャリアセンスデータ情報を制御部２０１に出力する。

送信局の制御部２０１は、自局で測定したキャリアセンスデータ情報と、複数の受信局から受信したキャリアセンスデータ情報とを集計して、上述したように予め設定された方法で協調センシングによる干渉信号の有無を判定する。
このようにして、本システムのキャリアセンス処理が行われるものである。

また、本実施の形態では、通信開始後に、データ伝送単位の送信が完了する毎にキャリアセンスを行うが、このときにはキャリアセンス請求チャネル及びキャリアセンス応答チャネルは、１つ又は複数の利用周波数で伝送される。予備用無線チャネルでは伝送されない。

［通信開始前の動作シーケンス：図２］
次に、第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始前の動作シーケンスについて図２を用いて説明する。図２は、第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始前の動作シーケンスを示す説明図である。
本システムでは、通信開始前には、３つの利用無線チャネル（周波数）Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の内、予めグループ内共通制御用周波数として設定されている周波数を用いてキャリアセンスを行い、送信局が、その結果に基づいて利用周波数を決定し、各受信局に通知する処理を行う。

図２の例では、グループ内共通制御用周波数をＦ１としている。従って、図２のシーケンスはＦ１のみで行われるものである。また、周波数Ｆ１はグループ内共通制御だけに用いられる専用周波数ではなく、通信開始後はデータ伝送用としても使用されるものである。
尚、ここでは、通信開始前においてグループ内共通制御用周波数Ｆ１は、利用可能であるものとする。
実運用においては、グループ内共通制御周波数として別の予備周波数を用意しておき、通信開始前に周波数Ｆ１での通信が干渉等により成立しない場合は、予備周波数でリトライする。グループ内共通制御用周波数、及び予備周波数は予めグループ内に周知されているものとする。

図２に示すように、送信局は、グループ内共通制御用周波数のＦ１を用いて、受信局１，２，３宛にキャリアセンス請求チャネルを送信する（３０５）。
各受信局１，２，３は、キャリアセンス請求チャネルを受信すると、指定された周波数についてキャリアセンスを実行する（３０６）。また、送信局は、自局においてもキャリアセンスを実行する（３０６）。キャリアセンスを行う周波数は、送信局がスペクトル管理サーバから利用を許可された周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４）である。
キャリアセンス実行の時間は、利用周波数帯域幅に応じて、他の無線通信システムからの電波が検知できる適切な長さに設定する。

そして、各受信局は、キャリアセンス実行後、キャリアセンスの結果であるキャリアセンスデータ情報を含むキャリアセンス応答チャネルを送信する。
本システムは、半二重通信である（送信局と受信局は同じ周波数Ｆ１を使用して送信する）ため、各受信局はキャリアセンス実行後、キャリアセンス応答チャネルを返すために送信状態に切り替わる（但し、受信モード状態は維持する）。

また、キャリアセンス応答時には、受信局１，受信局２，受信局３は同じ周波数（Ｆ１）を使用するため、キャリアセンス応答チャネルを時分割で送信する。
ここで、受信局１，２，３からのキャリアセンス応答チャネルの送信タイミングについて説明する。
受信局１は、キャリアセンス実行完了からＴ１後にキャリアセンス応答チャネルを送信局に送信する（３０７）。

Ｔ１は、キャリアセンス実行完了から、受信局１がキャリアセンス応答を送信開始するまでの時間であり、受信局１における受信状態から送信状態への切り替え、及びキャリアセンス応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。キャリアセンス応答チャネルの送信が終了すると、受信局１は、再び受信状態に戻る。

送信局は、キャリアセンス実行完了後に受信モード状態となり、受信局からのキャリアセンス応答チャネルを待ち受ける。
そして、送信局は、キャリアセンス応答チャネルの受信タイミングに基づいてどの受信局からのキャリアセンス応答であるか判断する。
すなわち、受信タイミングｔ（キャリアセンス実行完了後から受信までの時間）が、Ｔ１＜ｔ≦Ｔ１＋Ｔ２（図２のＡ時点とＢ時点の間）であれば、受信局１からの応答と認識する（３０８）。
Ｔ２は、キャリアセンス応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージンを含んでいる。

また、受信局２は、受信局１の送信と干渉しないよう、キャリアセンス実行完了から（Ｔ１＋Ｔ２）経過後にキャリアセンス応答チャネルを送信局に送信する（３０９）。キャリアセンス応答チャネルの送信が終了すると、受信局２は、再び受信状態に戻る。
送信局は、キャリアセンス応答受信のタイミングｔが、Ｔ１＋Ｔ２＜ｔ≦Ｔ２×２（図２のＢ時点とＣ時点の間）であれば、受信局２からの応答と認識する（３１０）。

同様に、受信局３は、キャリアセンス実行完了から（Ｔ１＋Ｔ２×２）経過後にキャリアセンス応答チャネルを送信局に送信し（３１１）、受信状態に戻る。
送信局は、キャリアセンス応答受信のタイミングｔが、Ｔ１＋Ｔ２×２＜ｔ≦Ｔ２×３（図２のＣ時点とＤ時点の間）であれば、受信局３からの応答と認識する（３１２）。

そして、送信局は、上述したように、送信局自身、及び各受信局１，２，３でのキャリアセンス結果から、干渉がない利用可能な周波数（無線チャネル）を判定し、利用無線チャネルと予備無線チャネルを決定し、各受信局１，２，３に利用周波数設定チャネルで通知する（３１３）。

ここでは、利用無線チャネルとしてＦ１，Ｆ２，Ｆ３が設定され、予備無線チャネルとしてＦ４が設定されるものとする。
本例では、予備無線チャネルの数は１つ（Ｆ４）のみとして説明するが、複数の予備無線チャネルを準備することにより、通信の信頼性を一層向上できるものである。

［フレームフォーマット構成（１）：図３］
ここで、図２のシーケンスにおいて用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成について図３を用いて説明する。図３は、図２に示したシーケンスで用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。
［各チャネルの共通部分］
まず、図３（ａ）〜（ｃ）に示すチャネルの共通部分について説明する。
同期情報は、各チャネルの開始点を検出するための同期パターンである。尚、これに対して、受信信号の復調のための同期パターンは、変復調手段２０６で挿入される。
設定情報は、制御チャネル種別情報（キャリアセンス請求、キャリアセンス応答、利用周波数設定）と、データパケットに対する変復調方式種別情報（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の識別情報）を含む。尚、同期情報と設定情報は、後述する他の制御チャネルやデータチャネルでも同様であり、以降はこれら以外の情報について説明する。

（ａ）〜（ｃ）に示した制御情報に適用する変復調方式は固定となっており、例えば、最もノイズ耐性の強いＢＰＳＫが用いられる。これは、制御情報はデータパケットと比較し重要度が高いためである。また、これらの制御情報に対しても、誤り訂正手段２０５により誤り検出符号が付加された後、各チャネルのフィールドに詰められる。

［キャリアセンス請求チャネル：図３（ａ）］
図３（ａ）に示すように、キャリアセンス請求チャネルは、送信局が受信局にキャリアセンスの実行を指示するものであり、キャリアセンス請求元IPアドレス、キャリアセンス請求先数ncs、キャリアセンス請求先IPアドレス1,...,ncs、キャリアセンス対象周波数の数mcs、キャリアセンス対象周波数1,...,mcsを含む。
ここで、前述した通り、キャリアセンス請求は送信局が行うものとするため、キャリアセンス請求元ＩＰアドレスは、送信局のアドレスが設定される。

キャリアセンス請求先数ncsは、本システムではグループ内の全局による協調センシングを行うものとし、ncs=3（受信局数と同数）と設定する。したがって、請求先ＩＰアドレス1,...,ncsは、受信局１、受信局２、受信局３のアドレスが設定される。

キャリアセンス対象周波数の数mcsは、キャリアセンスする対象周波数を指示するためのものであり、通信開始前では、利用無線チャネル数（ここではＦ１，Ｆ２，Ｆ３の3つ）と予備用無線チャネル数（ここではＦ４の１つ）の和（本例ではmcs=4）が設定され、通信開始後はmcs=1が設定される。
キャリアセンス対象周波数1,...,mcsには、通信開始前は、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の値が設定され、通信開始後は、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４のいずれかの値が設定される。

尚、送信局のみでキャリアセンスを実行する単独センシングの場合には、ncs=0とし、請求先ＩＰアドレス1,...,ncs以降のフィールドは伝送しない。
また、キャリアセンスを実行しない場合には、それを識別するためncsに例えば-1を設定して伝送し、請求先ＩＰアドレス1,...,ncs以降のフィールドは伝送しない。

［キャリアセンス応答チャネル：図３（ｂ）］
図３（ｂ）に示すように、キャリアセンス応答チャネルは、受信局が送信局にキャリアセンスの結果を通知するものであり、キャリアセンス応答情報、及びキャリアセンスデータ情報1,...,mcsを含む。ここで、キャリアセンス応答情報には、受信局の識別番号（キャリアセンス請求チャネルのキャリアセンス請求先ＩＰアドレス1,...,ncsに設定される順番を示す番号）、及びキャリアセンス対象周波数の数mcs（送信局から指示される数と同じ）を含む。

キャリアセンスデータ情報1,...,mcsには、各受信局で測定したキャリアセンス対象周波数での受信信号レベル（例えば３２ビットで表現される軟値情報）、または各受信局で受信信号レベルを所定の閾値と比較して信号の有無を判定した結果（０又は１で表現される硬値情報）が入力される。

［利用周波数設定チャネル：図３（ｃ）］
図３（ｃ）に示すように、利用周波数設定チャネルは、送信局が受信局に利用周波数を通知するものであり、送信データサイズ、送信する電子メールやファイルを識別するためのメッセージ番号、利用チャネル数m、初期設定／設定変更情報、及び利用周波数1,...,mを含む。
ここで、送信データサイズは、分割前の送信データのサイズ（データ量）、利用チャネル数mは、並列伝送に利用する無線チャネル（周波数）の数であり、本例ではm=3を設定する。

初期設定/設定変更情報は、利用周波数設定チャネルが通信開始前の初期設定のためのものであるか、あるいは、後述するキャリアセンスの結果に基づいた無線チャネル設定の変更を行うためのものであるかを示す識別情報である。
利用周波数1,...,mは、キャリアセンスに基づいて判断した結果、利用することになった各無線チャネルの無線信号のキャリア周波数である。

［予備無線チャネルの周知方法］
ここで、各受信局への予備無線チャネルの周知方法について説明する。
受信局は、キャリアセンス請求チャネル（図３（ａ））と、利用周波数設定チャネル（図３（ｃ））とに基づいて、予備無線チャネルを認識する。
具体的には、受信局は、キャリアセンス請求チャネルに含まれるキャリアセンス対象周波数1,...,mcs（本例ではＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の４つの周波数）と、利用周波数設定チャネルに含まれる利用周波数1,...,m（本例ではＦ１，Ｆ２，Ｆ３の３つの周波数）の差分（本例では、Ｆ４）を予備無線チャネルとして認識する。

また、別の方法として、利用周波数設定チャネルに予備無線チャネルの数と各周波数の値を伝送するためのフィールドを追加してもよい。
各受信局では、送信局から随時指示される利用無線チャネルの変更に対応するため、予備無線チャネルについて常時受信状態（キャリアセンス実行含む）で動作するものとする。

［通信開始前の制御チャネル］
上述したように、通信開始前において、キャリアセンス請求チャネル、キャリアセンス応答チャネル、利用周波数設定チャネルは、グループ内共通制御用に割り当てられた周波数（ここではＦ１）のみで伝送される。これは、通信開始前、すなわち、データ伝送を開始する前にグループ内共通制御用周波数を用いて、キャリアセンスを行い、その結果に基づいて利用周波数を決定し、利用周波数を各受信局へ周知するためである。

［通信開始後の動作シーケンス（Ｆ１からＦ４に変更）：図４］
次に、第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始後の動作シーケンスについて、利用周波数がＦ１からＦ４に変更になる場合について図４を用いて説明する。図４は、第１の無線通信装置を用いたシステムにおける通信開始後の動作シーケンスを示す説明図である。尚、図４は、図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に続くシーケンスである。
図３に示したように、利用周波数設定チャネルによって、送信局から受信局１，２，３に利用周波数が通知されると、それ以降は利用周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で並行して同時に以下の通信が行われる。図４では、Ｆ１におけるシーケンスを示しているが、Ｆ１でのシーケンスは途中でＦ４に切り替わる。それ以外はＦ２，Ｆ３でも同じである。

送信局は、各受信局に対し、回線設定チャネルを送信する（３１４）。
回線設定チャネルの構成については後で説明するが、送信元ＩＰアドレス、宛先数、送信先ＩＰアドレスが含まれている。無線通信ネットワーク（無線通信システム）内の全ての受信局は、回線設定チャネルを受信し、自己のＩＰアドレスが送信先ＩＰアドレスに含まれていれば、送信対象であることを認識してその後の通信を継続し、含まれていなければ、その後の通信は無視する。
ここでは、受信局１、受信局２、受信局３が、送信局からの送信対象（宛先）となっている。

次に、送信局は、各受信局にデータチャネルを送信する（３１５）。データチャネルには、１データブロック分のデータパケットが含まれている。

１データブロック分のデータパケットの送信が終了する毎に、自動再送制御動作として、シーケンス３１６〜３２２が実行される。
送信局は、送信したデータパケットが伝送誤りが無く正確に送信できているかを確認するため、各受信局に誤りパケット請求チャネルを送信する（３１６）。
キャリアセンス応答時と同様に、半二重通信であるため、各受信局は誤りパケット請求チャネルを受信すると、誤りパケット応答チャネルを返すために送信状態に切り替わる（但し、受信モード状態は維持する）。

誤りパケット応答時には、キャリアセンス応答時と同様に、受信局１、受信局２、受信局３は、同じ周波数を使用するため、誤りパケット応答チャネルを時分割で送信局に送信する必要があり、キャリアセンス応答時と同様に予めシステム内で各受信機での送信タイミングが設定されている。
ここでは、まず、受信局１が、誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ３後に誤りパケット応答チャネルを送信局に送信する（３１７）。Ｔ３には、受信から送信状態への切り替え、及び誤りパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間が含まれる。誤りパケット応答チャネルの送信が終了すると、受信局１は、再び受信状態に戻る。

送信局は、キャリアセンス応答受信時と同様に、誤りパケット応答チャネルの受信タイミングに基づいて、どの受信局からの応答であるかを認識する（３１８，３２０，３２２）。

受信局２は、送信局で受信局１からの応答を受信し終わってから送信するため、誤りパケット請求チャネルを受信完了してからＴ３＋Ｔ４後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（３１９）。Ｔ４は、誤りパケット応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージンを含んでいる。パケット応答チャネルの送信が終了すると、受信局２は、再び受信状態に戻る。

同様に、受信局３は、誤りパケット請求チャネルを受信完了してからＴ３＋Ｔ４×２後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（３２１）。
そして、送信局では、受信した誤りパケット応答チャネルに基づいて、誤りパケットの有無を検出し、誤りがあった場合には（３２３）、当該データの再送を行う（３３６）。

次に、各周波数について干渉の有無を確認するために、キャリアセンスシーケンス３２４〜３３１を実行する。
送信局は、現時点での利用周波数である周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の内の１つ又は複数の周波数を用いて、キャリアセンス実行を指示するキャリアセンス請求チャネルを送信し、時分割でキャリアセンス応答チャネルを受信する。周波数Ｆ４は、この時点では予備周波数であるため、キャリアセンス請求チャネルを送信せず、応答も受信しない。

ここで、キャリアセンス請求／応答チャネルの送受信の方法について説明する。
第１の方法は、周波数Ｆ１のみを用いて、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４についてのキャリアセンス請求チャネルを送信し、Ｆ１のみでキャリアセンス応答チャネルを受信するものである。
つまり、第１の方法では、他の利用周波数であるＦ２，Ｆ３ではキャリアセンス請求の送信及びキャリアセンス応答は行わない。

第２の方法は、周波数Ｆ１で、周波数Ｆ１と予備周波数Ｆ４についてのキャリアセンス請求チャネルを送信し、Ｆ１とＦ４についてのキャリアセンス応答チャネルを受信すると共に、周波数Ｆ２でＦ２についてのキャリアセンス請求／応答チャネルの送受信を行い、周波数Ｆ３でＦ３についてのキャリアセンス請求／応答チャネルの送受信を行うものである。

第３の方法は、利用周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を用いて、それぞれ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４についてのキャリアセンス請求／応答チャネルの送受信を行うものである。
この方法は、全ての利用周波数を用いて重複して送受信を行うため冗長ではあるが、信頼性を向上させることができるものである。
本システムでは、送信局と受信局との間で、どの方法でキャリアセンス請求／応答チャネルの送受信を行うかが予め取り決められている。また、図３（ａ）（ｂ）に示したフレームフォーマットは、上記第１〜第３の方法のいずれにも対応可能な汎用的なフォーマットとなっている。

受信局１，２，３は、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の内の１つ又は複数の周波数で受信したキャリアセンス請求チャネルに従って、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４についてキャリアセンスを実行し、キャリアセンス請求チャネルを受信した周波数を用いて、受信局毎にタイミングをずらして時分割でキャリアセンス応答を送信する。
そして、送信局は、自己のキャリアセンス結果と受信したキャリアセンス結果とに基づいて、利用無線チャネルＦ１，Ｆ２，Ｆ３と予備無線チャネルＦ４についての干渉の有無を調べる。

キャリアセンスの結果、干渉がないと判定した場合は、次のデータブロックについてデータチャネル送信（３１５）〜キャリアセンス応答チャネル受信（３３１）を繰り返す。

一方、キャリアセンスの結果、周波数Ｆ１が干渉チャネルであることが分かった場合の処理について以下に説明する。
送信局の制御部２０１は、各周波数Ｆ１〜Ｆ４について干渉の有無を判定し、周波数Ｆ１について干渉チャネルであると判断すると、予備用無線チャネルであるＦ４が干渉チャネルであるかどうかを判断し、Ｆ４に干渉がなければ、空きチャネルありとして、利用周波数をＦ１からＦ４に変更するための利用周波数設定チャネルを各受信機に送信する（３３３）。

具体的には、送信局は、利用周波数設定チャネルで、利用周波数を、「Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３」から「Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４」に変更することを通知する。
その際、利用周波数設定チャネルは、切り替え前の周波数と切り替え後の周波数の両方で送信され、ここでは、Ｆ１とＦ４を用いて送信される。各受信局は、Ｆ４が予備無線チャネルであることを既に認識しており、常時Ｆ４で受信状態となっている。周波数Ｆ１に干渉の危険性があっても、Ｆ４で冗長的に伝送することにより、確実に利用周波数の変更を伝達することができるものである。

また、送信局は、利用周波数設定チャネルの初期設定／設定変更情報を「設定変更」と設定して伝送することにより、各受信局は、利用周波数が変更され、また、この通信は継続されることを認識する。

更に確実性を高めるため、別の動作シーケンスを実行中の周波数Ｆ２，Ｆ３も使用して利用周波数設定チャネルを同時伝送することにより冗長的を高めることができる。
周波数Ｆ２，Ｆ３は、それぞれ別の動作シーケンスを実行中であるため、各種チャネル伝送に対し同期を取る必要があるが、本システムの場合、送信局の制御部２０１が、全ての周波数における動作シーケンスを司っており、送信タイミングを制御できるため、利用周波数間で同期を取ることが可能である。
すなわち、周波数Ｆ２，Ｆ３での動作シーケンスにおいて、それぞれデータブロック伝送が終了するタイミングまで待ってから利用周波数設定チャネルを伝送すれば、各利用周波数間での干渉を発生することなく伝送することが可能である。

これにより、送信局、受信局１、受信局２、受信局３において、利用周波数をＦ１からＦ４に変更する（３３４）。
利用されなくなったＦ１はその後、予備無線チャネルとして扱われ、送信局及び受信局１，２，３は、Ｆ１に対しても常時受信（キャリアセンス実行含む）を行う。

そして、送信局は、各受信局での周波数切り替え処理に要する時間を考慮した所定の時間が経過した後、回線設定チャネルを周波数Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を用いて各受信局に伝送する（３３５）。
回線設定チャネルの内容としては、Ｆ２，Ｆ３では、通信開始時で伝送した内容と同じ情報であり、Ｆ４については、送信データサイズが動作シーケンスにおける送信残り分のデータサイズに設定される。

また、シーケンス３２３で誤りパケットがあった場合、送信局は、再送データチャネルにより、該当するデータブロックを再送する（３３６）。
ここで、送信局は、全受信局に対してデータを再送し、各受信局では、自己が再送を要求したパケットが送られてきた場合のみ受信データを有効にして、再送要求していない受信データが送られてきた場合には、無視する。
また、誤りパケット応答受信において、パケット誤りが無い場合、送信局は、次のデータブロック情報を持つデータチャネルを送信し、その後、自動再送制御及びキャリアセンスのシーケンス３１６〜３３１を実行する。

そして、所定の通信が完了すると、送信局は、受信局１，２，３に対して回線解除チャネルを送信して、通信を終了する（３３７）。
このようにして、本システムにおける動作シーケンスが行われるものである。

［フレームフォーマット構成（２）：図５］
次に、図４のシーケンスにおいて用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成について図５を用いて説明する。図５は、図４のシーケンスで用いられる各チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。
図３に示した制御チャネルと同様に、図５の各チャネルにも同期情報と各チャネルの種別を示す設定情報が含まれ、これについては説明を省略する。
また、図５に示した各チャネルは、各々の無線チャネル（利用周波数）毎に生成され、伝送される。

［回線設定チャネル：図５（ｄ）］
回線設定チャネルは、送信局から受信局に回線設定情報を通知するものであり、図５（ｄ）に示すように、送信データサイズ、送信元ＩＰアドレス、宛先数n、送信先ＩＰアドレス1,...,nから構成される。
ここで、送信データサイズには、各々の無線チャネル（利用周波数）毎に伝送されるデータのサイズ、すなわち、分割後の送信データサイズが設定される。送信元ＩＰアドレスは送信局のアドレスであり、宛先数nは３、送信先ＩＰアドレス1,...,nには、受信局１，２，３のＩＰアドレスが、それぞれ送信先ＩＰアドレス1,2,3として設定される。

［データチャネル、再送データチャネル：図５（ｅ）］
データチャネル、再送データチャネルは、データを送信するものであり、図５（ｅ）に示すように、メッセージ番号、データブロック番号、データブロックサイズ、最終データブロック識別情報、パケットサイズ、データパケットを含む。尚、設定情報に初送であるか再送であるかの種別を記載する。
データパケットには、データブロック当りのパケット数（データブロックサイズ／パケットサイズ）分のパケットが詰められる。また、各パケットはパケット番号、パケットデータ、誤り検出符号を含む。

［誤りパケット請求チャネル：図５（ｆ）］
誤りパケット請求チャネルは、送信局が受信局に、受信データ中の誤りパケットの有無を通知するよう要求するものであり、図５（ｆ）に示すように、誤りパケット請求情報を含む。誤りパケット請求情報には、応答を要求する受信局指定情報、データブロック番号、メッセージ番号が含まれる。

［誤りパケット応答チャネル：図５（ｇ）］
誤りパケット応答チャネルは、誤りパケット請求チャネルに応じて、受信局が送信局に受信データ中の誤りパケットの有無を通知するものであり、図５（ｇ）に示すように、誤りパケット応答情報を含む。誤り誤りパケット応答情報には、データブロック番号、メッセージ番号、及び誤りパケット情報（データブロック番号で指定されるデータブロック内の全パケットの誤り有無情報）が含まれる。

［回線解除チャネル：図５（ｈ）］
図５（ｈ）に示すように、回線解除チャネルは、送信局が受信局に回線解除を通知するものであり、同期情報と設定情報で構成される。

［第１の無線通信装置における各周波数での動作（１）：図６］
次に、第１の無線通信装置におけるデータ伝送及び利用周波数の切り替えに伴う無線チャネル毎の動作状態を図６を用いて説明する。図６は、第１の無線通信装置におけるデータ伝送及び利用周波数の切り替えに伴う無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。
図６では、各利用周波数において、時間の経過に伴って、データ伝送、自動再送制御（ＡＲＱ）、キャリアセンスが実行される様子を示している。尚、ここでは、通信開始前のキャリアセンス、利用周波数設定処理については省略し、図示していない。
また、図６では、図及び説明を簡単にするためにｔ１，ｔ２，ｔ３の時間単位で、各利用周波数が同期して動作しているように記載されているが、実際の処理では、各利用周波数毎に独立した動作シーケンス（通信）を実行するため、必ずしも同期して動作する必要はない。

図６に示すように、まず、利用周波数としてＦ１，Ｆ２，Ｆ３が設定され、送信局及び受信局は、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３でデータ送信及び受信（初送、当該データブロックの１回目の伝送）を行う。予備用周波数のＦ４ではデータ伝送は行わず、常時受信状態でキャリアセンスの指示があった場合にキャリアセンスを行う。

データ伝送はデータブロック単位の伝送であり、１データブロックの伝送が終了する毎に、送信局及び受信局は、自動再送制御（ＡＲＱ）及び次のデータ伝送のためのキャリアセンスを実行する。
上述したように、送信局は、自動再送制御及びキャリアセンス実行中はデータ送信を停止し、キャリアセンス実行中は、キャリアセンス対象周波数の送信を全て停止した状態で、他の無線通信システムからの電波を受信する。

そして、区間ｔ１のキャリアセンスにおいて、周波数Ｆ１で干渉ありを検出した場合、送信局の制御部２０１は、当該区間のキャリアセンスにおけるＦ４での干渉の有無を判定し、干渉なしであれば、空き状態と判断して、Ｆ１で伝送していた情報をＦ４で伝送するよう、利用周波数を切り替える。
また、図６の例では、区間ｔ１、利用周波数Ｆ１でのデータ伝送において干渉により誤りパケットが発生したため、区間ｔ２、利用周波数Ｆ４でのデータ伝送において再送を行っている。

区間ｔ２以降は、周波数Ｆ１を予備用無線チャネルとし、Ｆ１は、受信局では常時受信状態となる。予備用無線チャネルのＦ１では、キャリアセンス請求受信、キャリアセンス応答送信は行わない。
利用周波数Ｆ２，Ｆ３では、自動再送制御（ＡＲＱ）及びキャリアセンスの結果、誤りパケットの発生や干渉が無かったため、区間毎にデータ伝送（初送）を実行している。

［第１の無線通信装置における各周波数での動作（２）：図７］
次に、予備用無線チャネルにおいても干渉が発生した場合の送信局における各周波数での動作状態について図７を用いて説明する。図７は、第１の無線通信装置において予備用無線チャネルでも干渉が発生した場合の各周波数での動作状態を示す模式説明図である。
図７に示すように、区間ｔ１において、利用周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３でデータブロックを伝送し、ＡＲＱ及びキャリアセンスを実行する。また、Ｆ４ではキャリアセンスを実行する。
その結果、送信局で、周波数Ｆ１とＦ４に干渉が発生したことを検出する。また、Ｆ１の伝送データには誤りパケットが発生していたとする。この場合、Ｆ４は利用できないため、空きチャネルはないと判断する。

この場合、送信局の制御部２０１は、Ｆ１をＦ４に切り替えることはできないので、Ｆ２とＦ３の干渉の有無を判断し、干渉が発生していなければ、Ｆ１で伝送することになっているデータを、Ｆ２とＦ３に振り分けて伝送する。
図７の例では、区間ｔ１においてＦ１で伝送したデータブロックは、区間ｔ２において周波数Ｆ２を用いて再送される。Ｆ２で次に伝送されるはずであったデータブロックは、区間ｔ３で伝送される。

本システムでは、このように制御することにより、伝送効率は低下するものの、干渉が発生した無線チャネルを用いることなくデータブロックを確実に伝送することができ、システム全体の通信の信頼性を向上させることができるものである。

［第１の実施の形態の効果］
本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置によれば、送信データを分割して複数の無線チャネルを用いて並列的に送信するものであり、１データブロックのデータを伝送する毎に、各受信局に、複数の利用無線チャネルと予備用無線チャネルについてキャリアセンスを行う指示を送信すると共に、自局でも利用無線チャネルと予備用無線チャネルについてキャリアセンスを行い、各局のキャリアセンスの結果を集計して、各利用無線チャネルと予備用無線チャネルの干渉の有無を判定し、利用無線チャネルのいずれかに干渉があり、予備用無線チャネルに干渉がなかった場合、干渉が発生した利用無線チャネルの利用を停止し、停止した無線チャネルで送信しているデータを、予備用無線チャネルを用いて送信するようにしているので、干渉の恐れがある無線チャネルを利用せずに確実にデータを送信することができ、通信を維持し、通信の信頼性を向上させることができる効果がある。

また、第１の無線通信装置によれば、利用無線チャネルのいずれかに干渉があり、予備用無線チャネルにおいても干渉があった場合、干渉が発生した利用無線チャネルの利用を停止し、停止した無線チャネルで送信しているデータを、干渉が発生していない利用無線チャネルに振り分けて送信するようにしており、干渉の恐れがある無線チャネルを用いずに確実にデータを送信することができ、通信を維持し、通信の信頼性を向上させることができる効果がある。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置（第２の装置）について説明する。

［周波数利用効率について］
第２の装置について説明する前に、無線通信システムでの周波数利用効率について説明する。
キャリアセンス実行中は、無線通信装置は、キャリアセンス対象周波数での送信を停止して他の無線通信システムからの受信電力を測定する必要がある。したがって、キャリアセンスを一定時間間隔で周期的に実行した場合、送信できない時間が周期的に発生し、データ全体を送信するための伝送時間が増加してしまい、周波数利用効率が低下する。そのため、キャリアセンス実行間隔及び１回当りの実行時間を適切に選ぶ必要がある。
更に、送信局では、自動再送を行う際には次のデータ送信を停止するため、自動再送制御時間も伝送効率の低下を招くものである。

そこで、第２の実施の形態に係る無線通信装置（第２の無線通信装置）では、自動再送制御（ＡＲＱ）及びキャリアセンスの適用による周波数利用効率の低下を軽減するため、誤りパケット請求チャネルと、キャリアセンス請求チャネルとを一体化したフレームフォーマット（誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル）及び誤りパケット応答チャネルと、キャリアセンス応答チャネルとを一体化したフレームフォーマット（誤りパケット／キャリアセンス応答チャネル）を用いて、制御チャネルの伝送時間及び処理を簡略化したシーケンスを実行するようにしている。
尚、第２の無線通信装置の構成は、図１に示した第１の無線通信装置の構成と同じであるが、自動再送制御とキャリアセンスの制御が異なっている。

［第２の無線通信装置における動作シーケンス：図８］
次に、第２の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンスについて図８を用いて説明する。図８は、第２の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンス（図では「実施例２における動作シーケンス」と記載）を示す説明図である。
図８に示すシーケンスは、図４に示したシーケンスと同様に周波数Ｆ１における動作を示し、利用周波数をＦ１からＦ４に切り替えるものである。また、図８のシーケンスは、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）から続いているものである。
また、図４に示したシーケンスと異なる点は、図４の自動再送制御シーケンス３１６〜３２２と、キャリアセンスシーケンス３２４〜３３１が、図８では、自動再送制御／キャリアセンス共通シーケンス３４０〜３４７に置き換わっている点のみであるため、ここでは、図８の自動再送制御／キャリアセンス共通シーケンス３４０〜３４７についてのみ説明する。その前後の動作については、図４の動作シーケンスと同じであり、説明は省略する。

図８に示すように、第２の無線通信装置を用いたシステムでは、１データブロック分のデータパケットの送信が終了する毎に、以下の自動再送制御／キャリアセンス動作シーケンス３４０〜３４７が実行される。
送信局は、送信したデータパケットが伝送誤りが無く正確に送信できているか、また利用周波数に干渉が発生していないかを確認するため、各受信局に誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルを送信する（３４０）。

誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル送受信完了からＴ３′後、送信局、受信局１、受信局２、受信局３において、キャリアセンスが実行される（３４１）。ここで、Ｔ３′は、受信局において誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルの中の誤りパケット部を生成のためのデータ処理に要する時間である。

図４に示したキャリアセンス応答時及び誤りパケット応答時と同様に、各受信局はキャリアセンス実行後、送信状態に切り替わって誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを送信する（但し、受信モード状態は維持する）。
各受信局１，２，３は、誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを時分割で送信し、最初に応答する受信局１は、キャリアセンス実行完了からＴ１後に、誤りパケット／キャリアセンス応答を送信開始する（３４２）。Ｔ１は、受信から送信状態への切替え、及び誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルの中のキャリアセンス応答部を生成するためのデータ処理に要する時間である。

その後、受信局２，３は、順次設定されたタイミングで誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを送信する。その際の時間間隔はＴ５とする（３４４，３４６）。
Ｔ５は、誤りパケット／キャリアセンス応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージンを含んでいる。

送信局は、各受信局から誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを受信し（３２３，３４５，３４７）、誤りパケットの有無及び各周波数における干渉の有無を検出する。
このようにして、第２の無線通信装置を用いたシステムにおいて、誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル及び誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを用いた自動再送制御／キャリアセンス共通シーケンスが行われるものである。

［フレームフォーマット構成例（３）：図９］
次に、第２の無線通信装置で用いられるフレームフォーマット構成について図９を用いて説明する。図９は、誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル及び誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルのフレームフォーマット構成を示す説明図である。
［誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル：図９（ａ）］
誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルは、送信局が受信局に、誤りパケットを検出して応答すると共に、キャリアセンスを実行して結果を応答することを指示する制御チャネルである。
図９（ａ）に示すように、誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルは、図３及び図５に示したチャネルと同様に、同期情報及び設定情報（誤りパケット／キャリアセンス請求であることを示す識別符号）に続き、図５（ｆ）に示した誤りパケット請求チャネルと同じ情報が含まれ、更に、図３（ａ）に示したキャリアセンス請求チャネルと同じ情報が含まれている。

［誤りパケット／キャリアセンス応答チャネル：図９（ｂ）］
誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルは、受信局が送信局に、誤りパケット／キャリアセンス請求に応じて、誤りパケットの情報とキャリアセンス結果とを通知する制御チャネルである。
図９（ｂ）に示すように、誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルでは、同期情報及び設定情報に続き、図５（ｇ）に示した誤りパケット応答チャネルと同じ情報を含み、更に、図３（ｂ）に示したキャリアセンス応答チャネルと同じ情報を含んでいる。
誤りパケット／キャリアセンス請求チャネル及び誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルを用いたシーケンスを自動再送制御／キャリアセンス共通シーケンスとする。

［第２の無線通信装置における各周波数での動作：図１０］
次に、自動再送制御／キャリアセンス共通シーケンスを行う第２の無線通信装置を用いたシステムにおける無線チャネル毎の動作状態について図１０を用いて説明する。図１０は、第２の無線通信装置における無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。
図６，７に示した第１の無線通信装置の動作では、ＡＲＱとキャリアセンスを別々に実行しているのに対し、図１０に示すように、第２の無線通信装置では、ＡＲＱとキャリアセンスを一体化して実行している。これにより、周波数の利用効率が向上するものである。
また、予備用無線チャネルであるＦ４においては、ｔ１区間においてデータ伝送を行わないので、ＡＲＱ／キャリアセンスではなく、キャリアセンスのみを行っている。

［第２の実施の形態における周波数利用効率について］
次に、自動再送制御（ＡＲＱ）／キャリアセンス共通シーケンスを適用した場合の周波数利用効率について説明する。
周波数利用効率[bps/Hz]は、スループット[bps]を利用周波数帯域幅[Hz]で除算したものであり、利用周波数帯域幅は一定であるため、自動再送要求（ＡＲＱ）及びキャリアセンス実行によるオーバーヘッド時間（T_OH）を比較することにより、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置における周波数利用効率が比較できるものである。

第１の無線通信装置において、自動再送制御及びキャリアセンスを１回実行するのに要するオーバーヘッド時間T_OHは、受信局数=3とすると以下のようになる。
T_OH＝(T1＋T2×受信局数)＋(T3＋T4×受信局数)＋Tcs
＝(T1＋(T2t＋Tm)×受信局数)＋(T3＋(T4t＋Tm)×受信局数)＋Tcs
＝ T1＋T3＋(T2t＋T4t＋2×Tm)×3＋Tcs ・・・ （式１）
ここで、T1は、キャリアセンス実行完了から受信局１がキャリアセンス応答を送信開始するまでの時間であり、受信局での受信から送信状態への切り替え、及びキャリアセンス応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。
T2は、キャリアセンス応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間(T2t)に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン(Tm)を含んでいる。

また、T3は、誤りパケット請求チャネル受信完了から受信局１が誤りパケット応答を送信開始するまでの時間であり、受信局での受信から送信状態への切り替え、及び誤りパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。
T4は、誤りパケット応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間(T4t)に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン(Tm)を含んでいる。
Tcsはキャリアセンス実行時間とする。

尚、誤りパケット請求チャネル、キャリアセンス請求チャネルの伝送時間は、小さいため無視している。（式１）より、第１の無線通信装置の場合、オーバーヘッド時間（T_OH）に含まれるマージンは、6Tmとなる。

これに対して、第２の無線通信装置において自動再送制御及びキャリアセンスを１回実行するのに要するオーバーヘッド時間T_OHは、受信局数=3とすると以下となる。
T_OH＝T1＋T3′＋T5×受信局数＋Tcs
＝T1＋T3′＋(T5t＋Tm)×受信局数＋Tcs
＝T1＋T3′＋(T5t＋Tm)×3＋Tcs ・・・ （式２）
T3′は、受信局において誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルの中の誤りパケット部を生成のためのデータ処理に要する時間である。
また、T5は、誤りパケット／キャリアセンス応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間(T5t)に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン(Tm)を含んでいる。
他の値は、式１の場合と同じである。

誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルの伝送時間は、小さいため無視している。（式２）より、第２の無線通信装置の場合、含まれるマージンは3Tmとなり、第１の無線通信装置に比べて小さいことがわかる。

また、チャネルフォーマットで比較しても、第２の無線通信装置で用いられる誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルの長さは、第１の無線通信装置で用いられる誤りパケット応答チャネルとキャリアセンス応答チャネルの長さよりも同期情報と設定情報の分だけ短くなっている。
更に、（式２）のT3′は、受信局の送受切り替え時間を含まない分、（式１）のT3より小さな値となる。
このように、自動再送制御（ＡＲＱ）／キャリアセンス共通シーケンスを適用した第２の実施の形態では、自動再送制御及びキャリアセンスを行うことによるオーバーヘッドを低減し、伝送効率の低下を軽減することができるものである。

［第２の実施の形態の効果］
本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置によれば、自動再送制御（ＡＲＱ）請求チャネルと、キャリアセンス請求チャネルとを一体化した自動再送制御／キャリアセンス請求チャネルを用い、また、自動再送制御（ＡＲＱ）応答チャネルと、キャリアセンス応答チャネルとを一体化した自動再送制御／キャリアセンス応答チャネルを用いて、自動再送制御（ＡＲＱ）とキャリアセンスとを共通シーケンスで実行するようにしているので、自動再送制御やキャリアセンスを実行することによる伝送効率の低下を軽減することができる効果がある。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態に係る無線通信装置（第３の無線通信装置）について説明する。
第３の無線通信装置は、周波数利用効率の低下を一層軽減するものであり、送信局として動作する場合、受信局からの誤りパケット応答が、受信パケットの誤り有りを示す場合（すなわち、干渉により誤りが発生している可能性がある場合）のみ、後続する次のデータブロックの伝送に対してキャリアセンスを実行するようにしている。
但し、予備用無線チャネルについては、常時キャリアセンスを行うようにする。
また、第３の無線通信装置の構成は、図１に示した第１の無線通信装置と同じであるが、自動請求制御及びキャリアセンスの制御が異なっている。

［第３の無線通信装置における動作シーケンス：図１１］
次に、第３の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンスについて図１１を用いて説明する。図１１は、第３の無線通信装置を用いたシステムにおける動作シーケンス（図では実施例３における動作シーケンス）を示す説明図である。
図１１に示す動作シーケンスは、Ｆ１における動作を示すものであり、図４及び図８と同様に、図２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）から続いているものである。

第３の無線通信装置を用いたシーケンスでは、自動再送制御とキャリアセンスのシーケンスが図４及び図８と異なっているため、その部分を説明する。自動再送制御とキャリアセンスのシーケンス以外は、図８と同じであるため、説明を省略する。
図１１に示すように、送信局は、１データブロック分のデータパケットの送信（３１５）が終了すると、各受信局１，２，３に誤りパケット請求チャネルを送信する（３６０）。
各受信局は、送信局に誤りパケット応答チャネルを送信し（３６１，３６３，３６５）、送信局は、それらを受信する（３６２，３６４，３６６）。誤りパケット応答の送受信タイミングは、図４と同じである。

ここからは、受信した誤りパケット応答が誤り無しを示している場合と、誤り有りを示している場合に分けて説明する。
送信局は、誤りパケット応答が誤りパケット無しを示している場合（３６７）、次の１データブロック分のデータチャネルを送信し（３６８）、誤りパケット請求チャネルを送信する（３６９）。第３の無線通信装置の特徴として、誤りパケットが無い場合にはキャリアセンスは実行せず、データチャネルの送信、誤りパケット請求チャネル送信、誤りパケット応答チャネル受信の動作を繰り返す（３６２〜３６６）。

また、受信局からの誤りパケット応答を受信して（３７１，３７３，３７５）、受信した誤りパケット応答が誤りパケット有りを示すものであった場合（３６７）、送信局は、再送データチャネルを送信する（３７７）。
誤りパケット有りであったことから、周波数Ｆ１で干渉が発生している可能性があり、送信局は各周波数についてキャリアセンスを実行する。つまり、送信局は、誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルをＦ１，Ｆ２，Ｆ３で各受信局に送信し（３７８）、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４でキャリアセンス実行（３７９）が行われ、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルの送受信３８０〜３８５が実行される。
尚、Ｆ４についてのキャリアセンスの指示及びその結果も、誤りパケット／キャリアセンス請求チャネルで指示され、誤りパケット／キャリアセンス応答チャネルで応答される。

送信局の制御部２０１は、自局と各受信局からのキャリアセンス結果を集計して、周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４についての干渉の有無を判断する。周波数Ｆ１に干渉が発生していると判断した場合、予備用無線チャネルのＦ４に干渉が発生していなければ、利用周波数をＦ１からＦ４に切り替える利用周波数チャネル設定（設定変更）を送信し（３９０）、Ｆ１で送信していたデータをＦ４を用いて送信する。
また、Ｆ４で干渉が発生して、Ｆ２，Ｆ３で干渉が発生していなければ、Ｆ１で送信すべきデータを、Ｆ２とＦ３に振り分けて送信する。
このようにして、第３の無線通信装置を用いたシーケンスが行われる。

［第３の無線通信装置における各周波数での動作：図１２］
次に、第３の無線通信装置を用いたシステムにおける無線チャネル毎の動作状態について図１２を用いて説明する。図１２は、第３の無線通信装置における無線チャネル毎の動作状態を示す模式説明図である。
図１２に示すように、第３の無線通信装置では、区間ｔ１で利用周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を用いてデータ伝送を行うと、その直後にはＡＲＱのみを行い、キャリアセンスは行わない。

そして、区間ｔ１でのＡＲＱの結果、全ての周波数で誤りパケットなしであった場合、区間ｔ２でもキャリアセンスは行わない。つまり、次のデータパケットを送信すると、ＡＲＱのみを行い、キャリアセンスは行わない。

また、いずれかの周波数で誤りパケットがあった場合、次の区間ではＡＲＱだけではなくキャリアセンスも行う。
図１２の例では、区間ｔ２のＡＲＱで周波数Ｆ１で誤りパケットが検出されており、区間ｔ３では、次のデータパケット伝送後、全ての利用周波数においてＡＲＱ／キャリアセンスを行う。
そして、図１２の例では、干渉が発生したＦ１からＦ４に利用周波数を切り替え、区間ｔ４において、周波数Ｆ４を用いて誤りパケットが発生したデータの再送を行う。

このように、第３の無線通信装置では、受信データに誤りパケットがなければキャリアセンスに伴う制御チャネルの送受信を行わないようにすることで、キャリアセンスによるオーバーヘッド時間の一層の低減を可能とするものである。
尚、ここでは、一旦誤りパケット有りになるとそれ以降はＡＲＱだけでなくキャリアセンスを行うようにしているが、「パケット有り」の検出後、所定回数連続して「誤りなし」を検出した場合には、再びＡＲＱのみを行うようにしてもよい。これにより、更なるオーバーヘッド時間の低減を図ることができるものである。

［第３の実施の形態の効果］
本発明の第３の実施の形態に係る無線通信装置によれば、データブロックの送信後、キャリアセンス請求を送信せず、誤りパケット請求のみを送信し、受信局からの誤りパケット応答が「誤りパケット有り」であった場合に、次のデータブロック送信後にキャリアセンス請求を送信するようにしているので、受信局において受信データに誤りパケットがなく、利用無線チャネルに干渉がないと考えられる場合にはキャリアセンスを行わず、誤りパケットがあった場合には干渉の有無を確認するためキャリアセンスを行って、干渉があれば利用周波数を変更するようにしているので、通信の信頼性を確保しつつ、キャリアセンスによるオーバーヘッド時間を短縮し、周波数利用効率の低下を少なくすることができる効果がある。

本発明は、他の通信システムとの干渉を回避しつつ通信を維持することができ、通信の信頼性を向上させる無線通信装置に適している。

１００…送信局、 １０１，１０２，１０３…受信局、 １０４…スペクトル管理サーバ、 １０５…通信グループ、 １０６…他無線通信システム、 ２００…送受信処理部、 ２０１…制御部、 ２０２…分割／組み立て手段、 ２０３…フレーム処理手段、 ２０４…データ伝送手段、 ２０５…誤り訂正手段、 ２０６…変復調手段、 ２０７…無線部、 ２０８…誤り検出手段、 ２０９…自動再送制御手段

Claims (4)

1. 通信開始前の制御情報の送受信用として予め決められた共通制御周波数を記憶し、前記共通制御周波数を含む複数の周波数は周波数管理サーバから利用が許可された許可周波数であり、前記複数の許可周波数の中から選択された複数の利用周波数を用いて、送信データを分割して、並列的に複数の受信局に送信する無線通信装置であって、
   所定時間内に前記複数の許可周波数の全てについて受信信号の電力レベルを検出するキャリアセンスを行うキャリアセンス部と、
   前記分割した送信データの送信を開始する前に、前記キャリアセンス部に前記複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を出力すると共に、該キャリアセンスの結果、前記共通制御周波数の利用が可能であれば、前記共通制御周波数を用いて前記複数の受信局へ前記複数の許可周波数についてのキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、前記受信局から前記共通制御周波数で受信したキャリアセンスの応答に基づいて、前記複数の許可周波数の中から、前記共通制御周波数を含む複数の利用周波数と予備周波数とを決定して、前記受信局へ前記決定された複数の利用周波数を前記共通制御周波数で通知する制御部と、
   前記複数の利用周波数と前記予備周波数に対応する数の半二重無線伝送手段とを備え、
   前記制御部は、所定の伝送単位のデータを送信する毎に、前記キャリアセンス部に、前記送受信に用いられる前記複数の利用周波数と前記予備周波数について、キャリアセンスを行う指示を出力すると共に、前記複数の受信局に前記複数の利用周波数と前記予備周波数についてキャリアセンスを行う指示を一斉に送信し、
   前記キャリアセンス部におけるキャリアセンスの結果と、前記受信局から受信したキャリアセンスの応答に基づいて、前記複数の利用周波数と前記予備周波数について干渉の有無を判定し、
   判定の結果、複数の利用周波数のいずれかに干渉があり、予備周波数に干渉がない場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、予備周波数を新たな利用周波数とすると共に、停止した利用周波数を新たな予備周波数とし、停止した利用周波数で送信していたデータを新たな利用周波数で送信させ、判定の結果、複数の利用周波数のいずれかと予備周波数に干渉があった場合には、干渉があった利用周波数の利用を停止し、停止した利用周波数で送信していたデータを停止した周波数以外の利用周波数に分配して送信させることを特徴とする無線通信装置。
2. 制御部は、所定の伝送単位のデータを送信する毎に行うキャリアセンスの指示の送信及び前記キャリアセンスの応答の受信に関して、
   該指示の送信及び該応答の受信を共通制御周波数のみで行う第１の方法と、
   該指示及び該応答の内、制御周波数及び予備周波数についてのキャリアセンスの指示の送信及び応答の受信を前記共通制御周波数で行い、前記共通制御周波数以外の利用周波数についてのキャリアセンスの指示の送信及び応答の受信を、個々の利用周波数毎に行う第２の方法と、
   該指示の送信及び該応答の受信を前記複数の利用周波数で重複して行う第３の方法のいずれかを用いて行い、
   利用周波数の停止により、前記複数の利用周波数のいずれかが変更される場合には、切り替え前の周波数と切り替え後の周波数の両方で、変更後の利用周波数を通知し、
   前記キャリアセンスの指示の送信と、前記キャリアセンスの応答と、前記変更後の利用周波数の通知は、当該無線通信装置が用いる変調方式の中で最もノイズ耐性の強い変調方式で行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 所定の伝送単位のデータは複数のパケットを含み、
   前記所定の伝送単位のデータを送信する毎に行うキャリアセンスの指示は、直前に受信した前記所定の伝送単位のデータについて前記受信局に誤りパケット応答をさせるための請求を兼ね、前記キャリアセンスの応答は、前記請求に対する誤りパケット応答を兼ね、
   前記誤りパケット応答が誤り有りを示すときは、誤ったパケットを含む所定の伝送単位のデータを再送し、更に、前記キャリアセンス応答で、該誤ったパケットを送信した利用周波数が干渉有と判定されているときは、前記再送を別の利用周波数で行うことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の無線通信装置を送信局として備えた無線通信システムにおける、前記送信局からの送信データを受信する受信局の無線通信装置であって、
   前記送信局からの指示に基づいてキャリアセンスを行うキャリアセンス部と、
   前記送信局から通知された複数の許可周波数のそれぞれに対応し、前記各許可周波数での送受信を行う複数の半二重無線伝送手段と、
   前記複数の許可周波数と、前記送信局から通知された複数の利用周波数に基づいて予備周波数を認識し、前記予備周波数に対応する半二重無線伝送手段に、常時受信を行わせる制御部とを備えたことを特徴とする無線通信装置。

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