JP6267666B2 - パケット通信用基地局および無線端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、パケット通信用基地局に関し、特に、端末装置から送信されたパケット情報に対してアクノリッジ情報を送信する技術に関する。

複数の端末装置が基地局との間で無線通信を行う通信システムが広く用いられている。一般に、このような通信システムでは、基地局がインターネット等の有線通信網に接続されている。各端末装置は、基地局にパケット情報を無線送信し、基地局はそのパケット情報を有線通信網に送信する。また、基地局は、有線通信網から受信したパケット情報を端末装置に無線送信する。これによって端末装置は、有線通信網に通信接続された装置との間で画像情報、音声情報、文字情報等の送受信を行う。

以下の特許文献１〜３には、本願発明に関連する通信技術が記載されている。特許文献１には、基地局装置と複数の端末装置とを備える通信システムが記載されている。この通信システムでは、データフレームの送受信タイミングを規定するビーコンフレームを、基地局装置が各端末装置に送信する。ビーコンフレームを受信した各端末装置は、ビーコンフレームに含まれる値に応じたタイミングでデータフレームを基地局に送信する。これによって、複数の端末装置は異なるタイミングでデータフレームを送信し、通信システムにおけるフレームの衝突が回避される。

特許文献２には、複数の無線通信装置の間で無線通信が行われる無線通信システムが記載されている。この文献には、いずれかの無線通信装置がマルチキャストフレームを送信した場合に、マルチキャストフレームを受信した各無線通信装置が送信元の無線通信装置に確認応答フレーム（アクノリッジフレーム）を送信する処理が記載されている。

特許文献３には、管理端末と、ネットワークによって管理端末に接続された複数のクライアント端末とを含む通信システムが記載されている。この通信システムでは、管理端末がクライアント端末に対して同期処理や帯域割当処理を実行させるためのパケットデータを送信する。各クライアント端末は、パケットデータに対して応答するためのパケットデータを管理端末に返信する。

特開２０１１−４９８２４号公報 特開２０１３−１９７９２８号公報 特開２０１２−１９９７４５号公報

複数の端末装置が基地局との間で無線通信を行う通信システムでは、各端末装置と基地局との間の同期処理を実行するためのビーコンパケット情報や、各種パケット情報を受信したことを送信元に伝えるためのアクノリッジパケット情報等、様々なパケット情報が送受信される。したがって、多くの端末装置を用いる場合には、パケット情報の通信に要される時間を確保することが困難となり、パケット情報の輻輳が生ずることがある。

本発明は、パケット情報の通信を行うための十分な時間を確保することを目的とする。

本発明は、動作タイミングを端末装置に認識させるビーコンを繰り返し送信するビーコン送信部と、前記ビーコンに応答して前記端末装置から送信されたパケット情報を受信する受信部と、前記パケット情報に含まれる端末識別情報を抽出する抽出部と、 前記端末識別情報が割り当てられた前記端末装置に対するアクノリッジ情報を、前記パケット情報が受信された後に送信される前記ビーコンに含ませる情報追加部と、 を備え、前記受信部は、前記ビーコンに応答して複数の前記端末装置のそれぞれから送信された前記パケット情報を受信し、前記抽出部は、各前記パケット情報に含まれる前記端末識別情報を抽出し、前記情報追加部は、各前記端末識別情報に対応するアクノリッジ情報を前記ビーコンに含ませ、前記情報追加部は、複数の前記端末識別情報のうち、予め定められた上限の個数までの前記端末識別情報について、アクノリッジ情報を１つの前記ビーコンに含ませ、前記パケット通信用基地局は、アクノリッジ情報を前記ビーコンに含ませなかった残りの前記端末識別情報に対応する前記端末装置について、アクノリッジパケット情報を生成するアクノリッジパケット生成部と、 前記アクノリッジパケット情報を前記ビーコンの送信タイミングとは異なるタイミングで送信するアクノリッジパケット送信部と、を備えることを特徴とする。

望ましくは、前記ビーコンについての１つの送信周期は、前記パケット通信用基地局が情報を送信する下りリンク時間帯と、前記パケット通信用基地局が情報を受信する上りリンク時間帯と、を含み、前記アクノリッジパケット送信部は、前記下りリンク時間帯内の時間帯であって前記ビーコンが送信された後の時間帯に、前記アクノリッジパケット情報を送信する。

望ましくは、前記ビーコンは、前記パケット通信用基地局が情報を送信する下りリンク時間帯と、前記パケット通信用基地局が情報を受信する上りリンク時間帯と、を規定するタイミング情報を含む。

望ましくは、前記ビーコンは、下りリンク情報であって、前記パケット通信用基地局が前記端末装置を宛先とする下りパケット情報を送信するタイミングを示す、下りリンク情報を含む。

前記端末装置を含み、前記パケット通信用基地局との間で無線通信を行う無線端末装置は、 前記ビーコンを受信するビーコン受信部と、前記ビーコンに含まれる前記タイミング情報に基づいて、前記上りリンク時間帯を求める時間帯決定部と、前記上りリンク時間帯に前記パケット情報を送信するパケット送信部と、を備えてもよい。

前記端末装置を含み、前記パケット通信用基地局との間で無線通信を行う無線端末装置は、 前記ビーコンを受信するビーコン受信部と、前記ビーコンに含まれる前記下りリンク情報に基づくタイミングで、前記下りパケット情報を受信する下りパケット受信部と、前記ビーコンが受信されてから前記下りパケット情報の受信が開始されるまでの間、前記端末装置に含まれる回路の電源電力をオフにする電源制御部と、を備えてもよい。

前記端末装置を含み、前記ビーコン送信部が、１つの送信周期内に周波数が異なる複数の前記ビーコンを送信し、前記受信部が、周波数が異なる複数の前記パケット情報を受信する、前記パケット通信用基地局との間で無線通信を行う無線端末装置は、前記ビーコンを受信するビーコン受信部と、前記パケット情報を送信するパケット送信部と、を備え、所定数の送信周期に亘って前記ビーコン受信部が前記ビーコンを受信しなかった場合に、前記ビーコン受信部は、前記ビーコンの受信周波数を変更し、かつ、前記パケット送信部は、前記パケット情報の送信周波数を変更してもよい。

本発明によれば、パケット情報の通信を行うための十分な時間を確保することができる。

本発明に係る通信システムの構成を示す図である。 ビーコンとタイムスロットとの関係を概念的に示す図である。 基地局でパケット情報が送受信されるタイミングを示す図である。 下りリンク情報を含むビーコンおよび下りパケット情報が基地局から送信されるタイミングを示す図である。 各周波数チャネルを用いてパケット情報の送受信が行われる場合のタイミングを示す図である。 下りリンク情報を含むビーコンおよび下りパケット情報が基地局から送信されるタイミングを示す図である。 各周波数チャネルのビーコンを同時に無線送信する処理を示す図である。 ビーコンとは別に、アクノリッジパケット情報を送信する処理を示す図である。 第２周波数チャネルに対する干渉波が到来した場合の処理を示す図である。 基地局のハードウエアの例を示す図である。 端末装置のハードウエアの例を示す図である。

（１）通信システムの動作の概要
図１には本発明に係る通信システムの構成が示されている。通信システムは、有線通信網１０、基地局１２および複数の端末装置１４を備える。有線通信網１０は、例えば、インターネット等の電気通信回線である。

基地局１２には、基地局識別情報としてのアドレスが割り当てられ、各端末装置１４には、端末識別情報としてのアドレスが割り当てられている。基地局１２と各端末装置１４との間のパケット情報の送受信は、それぞれに割り当てられたアドレスを用いて行われる。

基地局１２は、有線通信網１０と端末装置１４との間でパケット情報の中継を行う。すなわち、基地局１２は、端末装置１４から無線送信されたパケット情報を受信し、そのパケット情報を有線通信網１０に送信する。また、基地局１２は、有線通信網１０からパケット情報を受信し、そのパケット情報の宛先の端末装置１４にそのパケット情報を無線送信する。

端末装置１４から基地局１２に送信される画像情報、音声情報、文字情報等の実質的な情報は、上りパケット情報によって伝送される。また、基地局１２から端末装置１４に送信される実質的な情報は、下りパケット情報によって送信される。端末装置１４から基地局１２に上りパケット情報を送信し、基地局１２から端末装置１４に下りパケット情報を送信するタイミングを規定するため、基地局１２から各端末装置１４にビーコンが送信される。

基地局１２は、各端末装置１４に所定の送信周期でビーコンを繰り返し送信する。ビーコンは、各種パケット情報の送受信タイミングを規定するためのパケット情報である。ビーコンが送信されることによって、基地局１２と各端末装置１４との間でパケット情報を送受信するためのタイムスロットが設定される。

図２には、ビーコン１６とタイムスロットＳとの関係が概念的に示されている。横軸は時間ｔを示す。図２に示される例では、基地局がビーコン１６を送信するタイミングは、タイムスロットＳの開始タイミングとなっている。ビーコン１６の送信周期Ｔｐは、時系列で連なる複数のタイムスロットＳのそれぞれの時間長となる。

各タイムスロットＳには、基地局から端末装置にパケット情報を送信するための下りリンク時間帯ＤＳと、端末装置から基地局にパケット情報を送信するための上りリンク時間帯ＵＳが含まれる。ビーコン１６には、下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳを規定するタイミング情報が含まれる。ビーコン１６を受信した端末装置は、ビーコン１６に含まれるタイミング情報に基づいて下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳを認識する。

（２）基本的な通信処理
（２−１）タイムスロットの設定
図３には、基地局でパケット情報が送受信されるタイミングが示されている。基地局は、時刻をカウントするクロックを備えており、クロックによるカウントに応じたタイミングで動作する。基地局は、送信周期Ｔｐでビーコン１６を繰り返し送信する。図３に示される例では、１つのビーコンが送信されてから、次のビーコン１６が送信されるまでの時間帯に１つのタイムスロットが設定される。すなわち、ビーコン１６が繰り返し送信されることで、タイムスロットＳ（ｊ）、Ｓ（ｊ＋１）、Ｓ（ｊ＋２）、・・・・・・が設定される。ここで、ｊは正の整数である。

基地局は、各ビーコン１６を生成および送信するに際して、タイミング情報をビーコン１６に含ませる。タイミング情報は、遅延時間δ、送信周期Ｔｐおよび下りリンク比ηを含む。遅延時間δは、タイムスロットの開始時刻からビーコン１６が送信されるまでの遅延時間である。図３に示されている例では遅延時間δは０である。下りリンク比ηは、１より小さい正の数である。送信周期Ｔｐが一定の値として各端末装置に記憶されている場合には、タイミング情報には、必ずしも送信周期Ｔｐが含まれていなくてもよい。

端末装置は、時刻をカウントするクロックを備えており、次のような処理によって下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳを認識する。すなわち、端末装置は、ビーコン１６を受信すると、タイムスロットの開始時刻からη・Ｔｐが経過するまでの時間帯を下りリンク時間帯ＤＳであると認識し、下りリンク時間帯ＤＳの終端時刻から（１−η）・Ｔｐが経過するまでの時間帯を上りリンク時間帯ＵＳであると認識する。

ここで、タイムスロットの開始時刻は、ビーコン１６が端末装置で受信された時刻から遅延時間δだけ前の時刻である。ただし、基地局からビーコン１６が送信されてから端末装置でビーコン１６が受信されるまでの伝搬時間は０と近似できるものとしている。このようにして、各端末装置は、ビーコン１６を受信するごとにタイムスロット内の下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳを認識する。

（２−２）上りパケット情報の送受信
各端末装置は、上りパケット情報を基地局に送信する場合には、上りリンク時間帯ＵＳに上りパケット情報を送信する。図３には、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８が、基地局で受信されたことが示されている。また、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の上りリンク時間帯ＵＳに、３つの端末装置から送信された３つの上りパケット情報１８が、基地局で受信されたことが示されている。さらに、タイムスロットＳ（ｊ＋２）内の上りリンク時間帯ＵＳに、１つの端末装置から送信された１つの上りパケット情報１８が、基地局で受信されたことが示されている。

基地局は、上りパケット情報１８に含まれる情報と同一の情報を含むパケット情報を生成し、有線通信網に送信する。

また、基地局は、上りパケット情報１８を受信すると、次のタイムスロットに送信するビーコン１６に、上りパケット情報１８の送信元の端末装置を宛先としたアクノリッジ情報を含ませる。アクノリッジ情報は、上りパケット情報１８を受信したことを送信元の端末装置に通知する情報である。基地局は、上りパケット情報１８から送信元のアドレスを抽出し、送信元のアドレスを宛先アドレスとしてアクノリッジ情報に含ませる。

複数の端末装置から上りパケット情報１８が送信された場合、基地局は、複数の端末装置から送信された複数の上りパケット情報１８のそれぞれから送信元のアドレスを抽出する。そして、送信元の各端末装置を宛先とする各アクノリッジ情報を、次のタイムスロットで送信する１つのビーコン１６に含ませる。この場合、基地局は、各アクノリッジ情報に送信元の端末装置のアドレスを宛先アドレスとして含ませる。

ビーコン１６を受信した端末装置は、自らを宛先とするアクノリッジ情報がビーコン１６に含まれるときは、そのアクノリッジ情報によって、先に送信した上りパケット情報１８が基地局で受信されたことを認識する。

（２−３）下りパケット情報の送受信
基地局は、特定の端末装置を宛先として下りパケット情報を送信する場合、宛先の端末装置のアドレスとスロット指定数Ｍとを対応付けた下りリンク情報をビーコンに含ませる。スロット指定数Ｍは、そのスロット指定数Ｍを含むビーコンが送信されたタイムスロットの次のタイムスロットから起算して第Ｍ番目のタイムスロットに下りパケット情報を送信することを示す。

図４には、下りリンク情報を含むビーコン１６Ｌが基地局から送信され、さらに、下りパケット情報２０が基地局から送信されるタイミングが示されている。図３に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

基地局は、タイムスロットＳ（ｊ）内の下りリンク時間帯ＤＳにおいて、下りリンク情報を含むビーコン１６Ｌを送信する。そして、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ）内の下りリンク時間帯ＤＳにおいて、下りパケット情報２０を送信する。

下りリンク情報を含むビーコン１６Ｌを受信した端末装置のうち、その下りリンク情報に自らのアドレスが含まれていた端末装置は、スロット指定数Ｍに従い、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ）内の下りリンク時間帯ＤＳに基地局から送信された下りパケット情報２０を受信する。

なお、下りリンク情報に自らのアドレスが含まれていた端末装置は、ビーコン１６Ｌを受信したタイムスロットＳ（ｊ）の次のタイムスロットＳ（ｊ＋１）から、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ−１）までの間、パケット情報を受信する回路の電源電力をオフにして待機してもよい。これによって、端末装置における消費電力が低減される。

（２−４）通信システムによって得られる効果
通信システムでは、基地局からビーコンが繰り返し送信される。端末装置は、ビーコンを受信することで、タイムスロット内における下りリンク時間帯および上りリンク時間帯を認識する。基地局から端末装置には、下りリンク時間帯にパケット情報が送信され、端末装置から基地局には、上りリンク時間帯にパケット情報が送信される。これによって、基地局がパケット情報を送信している間に、端末装置が基地局にパケット情報を送信することが回避される。

また、ビーコンには、端末装置から送信された上りパケット情報に対するアクノリッジ情報が含まれる。これによって、基地局から端末装置に送信されるパケット情報の数が低減され、基地局と端末装置との間で通信を行うための十分な時間が確保される。

（３）複数の周波数チャネルによる通信
（３−１）タイムスロットの設定
基地局および各端末装置は、複数の周波数チャネルでパケット情報の送受信を行ってもよい。以下の説明では、３つの周波数チャネルが用られる場合について取り上げるが、用いられる周波数チャネルの数は任意である。図５（Ｆ１）〜（Ｆ３）には、それぞれ、第１周波数チャネルＦ１、第２周波数チャネルＦ２、および第３周波数チャネルＦ３のそれぞれを用いてパケット情報の送受信が行われる場合のタイミングが示されている。図３および図４に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

基地局は、第１周波数チャネルＦ１のビーコン１６−１を送信周期Ｔｐで繰り返し送信する。また、基地局は、第１周波数チャネルＦ１のビーコン１６−１の送信を開始してから遅延時間δ１後に、第２周波数チャネルＦ２のビーコン１６−２を送信する。さらに、基地局は、第１周波数チャネルＦ１のビーコン１６−１の送信を開始してから遅延時間δ２後に、第３周波数チャネルＦ３のビーコン１６−３を送信する。以下の説明では、第１周波数チャネルＦ１、第２周波数チャネルＦ２、および第３周波数チャネルＦ３におけるビーコン１６−３を、それぞれ、第１周波数ビーコン１６−１、第２周波数ビーコン１６−２および第３周波数ビーコン１６−３とする。

このようにして、基地局は、第１周波数ビーコン１６−１、第２周波数ビーコン１６−２および第３周波数ビーコン１６−３を送信周期Ｔｐで繰り返し送信する。各周波数についてビーコンが送信されてから、次のビーコンが送信されるまでの時間帯に１つのタイムスロットが設定される。タイムスロットは、総ての周波数チャネルについて共通である。また、各タイムスロット内の下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳもまた、総ての周波数チャネルについて共通である。

端末装置は、第１周波数チャネルＦ１、第２周波数チャネルＦ２および第３周波数チャネルＦ３から１つの周波数チャネルを選択する。端末装置は、自らが選択した周波数チャネルで受信されたビーコンに基づいて、各タイムスロット内の下りリンク時間帯ＤＳおよび上りリンク時間帯ＵＳを認識し、パケットの送受信を行う。

（３−２）上りパケット情報
端末装置は、上りパケット情報を基地局に送信する場合には、自らが選択した周波数チャネルにおいて、上りリンク時間帯ＵＳに上りパケット情報を送信する。基地局は、上りリンク時間帯ＵＳにおいて、異なる周波数の上りパケット情報を同時に受信可能である。

図５（Ｆ１）〜（Ｆ３）には、それぞれ、第１周波数チャネルＦ１〜第３周波数チャネルにおいて、端末装置から上りパケット情報が送信され、上りパケット情報が基地局で受信されるタイミングが示されている。すなわち、図５（Ｆ１）には、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８−１が、基地局で受信されたことが示されている。また、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８−１が、基地局で受信されたことが示されている。さらに、タイムスロットＳ（ｊ＋２）内の上りリンク時間帯ＵＳに、１つの端末装置から送信された１つの上りパケット情報１８−１が、基地局で受信されたことが示されている。

図５（Ｆ２）には、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、３つの端末装置から送信された３つの上りパケット情報１８−２が、基地局で受信されたことが示されている。また、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８−２が、基地局で受信されたことが示されている。さらに、タイムスロットＳ（ｊ＋２）内の上りリンク時間帯ＵＳに、１つの端末装置から送信された１つの上りパケット情報１８−２が、基地局で受信されたことが示されている。

図５（Ｆ３）には、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８−３が、基地局で受信されたことが示されている。また、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の上りリンク時間帯ＵＳに、１つの端末装置から送信された１つの上りパケット情報１８−３が、基地局で受信されたことが示されている。さらに、タイムスロットＳ（ｊ＋２）内の上りリンク時間帯ＵＳに、２つの端末装置から送信された２つの上りパケット情報１８−３が、基地局で受信されたことが示されている。

（３−３）下りパケット情報
図６（Ｆ１）には、下りリンク情報を含む第１周波数ビーコン１６−１Ｌが基地局から送信され、さらに、下りパケット情報２０−１が基地局から送信されるタイミングが示されている。図５に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

基地局は、タイムスロットＳ（ｊ）内の下りリンク時間帯ＤＳにおいて、下りリンク情報を含む第１周波数ビーコン１６−１Ｌを送信する。そして、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ）内の下りリンク時間帯ＤＳにおいて、第１周波数チャネルＦ１の下りパケット情報２０−１を送信する。

タイムスロットＳ（ｊ）内の下りリンク時間帯ＤＳにおいて、第１周波数ビーコン１６−１Ｌを受信した端末装置のうち、下りリンク情報に自らのアドレスが含まれていた端末装置は、スロット指定数Ｍに従い、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ）内の下りリンク時間帯ＤＳに基地局から送信された第１周波数チャネルＦ１の下りパケット情報２０−１を受信する。

なお、下りリンク情報に自らのアドレスが含まれていた端末装置は、第１周波数ビーコン１６−１Ｌを受信したタイムスロットＳ（ｊ）の次のタイムスロットＳ（ｊ＋１）から、タイムスロットＳ（ｊ＋Ｍ−１）までの間、パケット情報を受信するための回路の電源電力をオフにして待機してもよい。これによって、端末装置における消費電力が低減される。

図６（Ｆ３）には、下りリンク情報を含む第３周波数ビーコン１６−３Ｌが基地局から送信され、さらに、基地局から下りパケット情報２０−３が送信されるタイミングが示されている。この場合の基地局および端末装置の動作は、図６（Ｆ１）に示された第１周波数チャネルＦ１での動作と同様である。

（３−４）異なる周波数チャネルのビーコンを同時に送信する処理
上述の実施形態では、第１周波数ビーコン１６−１、第２周波数ビーコン１６−２および第３周波数ビーコン１６−３が異なるタイミングで送信される。基地局の送信回路の構成によっては、これらのビーコンを同時に送信してもよい。図７には、第１周波数ビーコン１６−１、第２周波数ビーコン１６−２および第３周波数ビーコン１６−３を送信周期Ｔｐで繰り返し同時に無線送信する場合に、各パケット情報が送受信されるタイミングが示されている。図５に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

第１周波数チャネルＦ１、第２周波数チャネルＦ２、および第３周波数チャネルＦ３のそれぞれにおいて、１つのビーコンが送信されてから、次のビーコンが送信されるまでの時間帯に１つのタイムスロットが設定される。各周波数チャネルでのビーコンの送信タイミングを除き、基地局および端末装置において実行される処理は、図５に示されている実施形態と同様である。

（３−５）アクノリッジパケット情報
上記のように、基地局は、上りパケット情報を受信すると、次のタイムスロットで送信するビーコンに、上りパケット情報の送信元の端末装置を宛先としたアクノリッジ情報を含ませる。上りパケット情報が複数の端末装置から送信された場合、基地局は、送信元の各端末装置を宛先とする各アクノリッジ情報を１つのビーコンに含ませる。

しかし、１つのビーコンに含ませることのできるアクノリッジ情報の個数には上限がある。そのため、１つの上りリンク時間帯に受信された上りパケット情報の個数が所定の上限を超えた場合には、次のタイムスロットで送信する１つのビーコンに、総てのアクノリッジ情報を含ませることができない。そこで、基地局は、上りリンク時間帯の次のタイムスロットにおいて、ビーコンとは別に、ビーコンに含ませることのできなかったアクノリッジ情報を含むアクノリッジパケット情報を送信する。

図８（Ｆ１）には、第１周波数チャネルＦ１について、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに第１周波数ビーコン１６−１とは別に、アクノリッジパケット情報２２−１を送信することが示されている。図８（Ｆ３）には、第３周波数チャネルＦ３について、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに第３周波数ビーコン１６−３とは別に、アクノリッジパケット情報２２−３を送信することが示されている。ここでは、１つのビーコンに含ませることのできるアクノリッジ情報の個数が５であるものとする。図５に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

図８（Ｆ１）に示されている例では、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、７つの端末装置から送信された７つの上りパケット情報１８−１が、基地局で受信されている。１つのビーコンに含ませることのできるアクノリッジ情報の個数は５であるため、２つの上りパケット情報１８−１に対応するアクノリッジ情報を、第１周波数ビーコン１６−１に含ませることができない。

基地局は、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに、５つの上りパケット情報１８−１に対応する各アクノリッジ情報を含ませた第１周波数ビーコン１６−１を送信する。さらに、基地局は、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに、残りの２つの上りパケット情報１８−１に対応する各アクノリッジ情報を含ませたアクノリッジパケット情報２２−１を送信する。この場合、基地局は、第１周波数ビーコン１６−１に続いて、アクノリッジパケット情報２２−１を送信するタイミングを示す予告情報を、第１周波数ビーコン１６−１に含ませてもよい。第１周波数ビーコン１６−１を受信した端末装置は、それに含まれる予告情報が示すタイミングに応じて、アクノリッジパケット情報２２−１を受信する。

図８（Ｆ３）に示されている例では、タイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳに、６つの端末装置から送信された６つの上りパケット情報１８−３が、基地局で受信されている。１つのビーコンに含ませることのできるアクノリッジ情報の個数は５であるため、１つの上りパケット情報１８−３に対応するアクノリッジ情報を、第３周波数ビーコン１６−３に含ませることができない。

基地局は、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに、５つの上りパケット情報１８−３に対応する各アクノリッジ情報を含ませた第３周波数ビーコン１６−３を送信する。さらに、基地局は、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳに、残りの１つの上りパケット情報１８−３に対応するアクノリッジ情報を含ませたアクノリッジパケット情報２２−３を送信する。この場合、基地局は、第３周波数ビーコン１６−３に続いて、アクノリッジパケット情報２２−３を送信するタイミングを示す予告情報を、第３周波数ビーコン１６−３に含ませてもよい。第３周波数ビーコン１６−３を受信した端末装置は、それに含まれる予告情報が示すタイミングに応じて、アクノリッジパケット情報２２−３を受信する。

基地局は、受信された上りパケット情報の個数に応じて、タイムスロットＳ（ｊ＋１）に送信する下りリンク比ηを決定してもよい。例えば、上りパケット情報の個数が多い程、下りリンク比ηを大きくしてもよい。基地局は、タイムスロットＳ（ｊ＋１）に送信する下りリンク比ηを、タイムスロットＳ（ｊ）に送信された下りリンク比ηよりも大きくしてもよい。これによって、タイムスロットＳ（ｊ＋１）内の下りリンク時間帯ＤＳが、タイムスロットＳ（ｊ）内の下りリンク時間帯ＤＳよりも長くなり、アクノリッジパケット情報を送信するための時間が確保される。

このように、基地局は、上りリンク時間帯において上りパケット情報を送信した複数の端末装置に対する複数のアクノリッジ情報の総てを、１つのビーコンに含ませることができない場合には、ビーコンとは別に、アクノリッジパケット情報を送信する。これによって、基地局と端末装置との間の通信が確実に行われる。

なお、１つのアクノリッジパケット情報に含ませることのできるアクノリッジ情報の個数には上限がある。そのため、アクノリッジパケット情報にも含ませることができないアクノリッジ情報が生じ得る。この場合、基地局は、さらに残ったアクノリッジ情報を、アクノリッジパケット情報を送信した後に送信するビーコンに含ませてもよい。

（３−６）周波数チャネルの変更
基地局は、第１周波数ビーコン、第２周波数ビーコンおよび第３周波数ビーコンのそれぞれを繰り返し送信する。一方、各端末装置は、自らが選択した周波数チャネルのビーコンを受信する。通信システムに干渉波が到来すると、基地局と各端末装置との間の通信が干渉波によって妨げられ、端末装置がビーコンを受信することが困難となる。端末装置は、連続する所定数のタイムスロットに亘ってビーコンを受信できなかった場合、周波数チャネルを変更してビーコンを受信する。

図９には、連続する２つのタイムスロットＳ（ｊ）およびタイムスロットＳ（ｊ＋１）において、第２周波数チャネルＦ２に対する干渉波が到来した場合に、基地局で送受信されるパケット情報のタイミングが示されている。この例では、端末装置は、連続する２つのタイムスロットに亘ってビーコンを受信できなかった場合に、周波数チャネルを変更する。図５に示されている符号が示す事項と同一の事項については同一の符号を付して、その説明を省略する。

第２周波数チャネルＦ２を選択している端末装置は、干渉波の到来によって、タイムスロットＳ（ｊ）およびＳ（ｊ＋１）で第２周波数ビーコン１６−２を受信できない。この場合、端末装置は、タイムスロットＳ（ｊ＋２）では、周波数チャネルを第２周波数チャネルＦ２から、第１周波数チャネルＦ１または第３周波数チャネルＦ３に変更する。

例えば、第２周波数チャネルＦ２を選択していた３つの端末装置は、タイムスロットＳ（ｊ）では、干渉波２４の影響によって第２周波数ビーコン１６−２を受信できない。そのため、本来であれば、第２周波数チャネルＦ２におけるタイムスロットＳ（ｊ）内の上りリンク時間帯ＵＳで送信されるはずであった上りパケット情報Ａ、ＢおよびＣは、各端末装置から送信されない。

図９には、その３つの端末装置のうち２つが、周波数チャネルを第１周波数チャネルＦ１に変更した例が示されている。これら２つの端末装置は、タイムスロットＳ（ｊ＋２）で第１周波数ビーコン１６−１を受信し、その上りリンク時間帯ＵＳにおいて、第１周波数チャネルＦ１の上りパケット情報１８−Ｂおよび１８−Ｃを送信する。これによって、第２周波数チャネルＦ２におけるタイムスロットＳ（ｊ）に代えて、第１周波数チャネルＦ１におけるタイムスロットＳ（ｊ＋２）で上りパケット情報１８−Ｂおよび１８−Ｃが２つの端末装置から送信される。

また、第２周波数チャネルＦ２を選択していた３つの端末装置のうち残りの１つは、周波数チャネルを第３周波数チャネルＦ３に変更する。この端末装置は、タイムスロットＳ（ｊ＋２）で第３周波数ビーコン１６−３を受信し、その上りリンク時間帯ＵＳにおいて、第３周波数チャネルＦ３の上りパケット情報１８−Ａを送信する。これによって、第２周波数チャネルにおけるタイムスロットＳ（ｊ）に代えて、第３周波数チャネルにおけるタイムスロットＳ（ｊ＋２）で上りパケット情報１８−Ａが１つの端末装置から送信される。

なお、上記では、連続する所定数のタイムスロットに亘ってビーコンを受信できなかった場合に、端末装置が、周波数チャネルを変更する処理について説明した。端末装置は、あるタイムスロットにおいてビーコンを受信できなくとも、アクノリッジパケット情報を受信できた場合には、周波数チャネルを変更しなくてもよい。この場合、連続する所定数のタイムスロットに亘ってビーコン、およびアクノリッジ情報のいずれもが受信できなかった場合に、端末装置は周波数チャネルを変更する。

このような処理によれば、ある周波数チャネルにおける、あるタイムスロットにおいて基地局と端末装置との間の通信が干渉波等によって妨げられた場合であっても、端末装置は、後続のタイムスロットにおいて周波数チャネルを変更する。これによって、基地局と端末装置との間の通信が確実に行われる。

また、基地局は、いずれかの周波数チャネルで、あるタイムスロット内で通信状況が良好でないことを検出した場合には、次のタイムスロットまたはそれ以降のタイムスロットにおいて、通信状況が良好でない周波数チャネルのビーコンの送信条件を変更してもよい。基地局は、例えば、干渉波の受信強度、端末装置から送信されるパケット情報の受信強度、端末装置から送信されるパケット情報の有無等を検出することで通信状況の検出を行う。また、ビーコンの送信条件としては、タイムスロットの開始時刻からの遅延時間δ、１つのタイムスロット内の下りリンク時間帯でビーコンを送信する回数等がある。例えば、ある周波数チャネルで通信状況が良好でないことが検出された場合、その周波数チャネルのビーコンについて、１タイムスロットにおける送信回数を、他の周波数チャネルのビーコンに比べて多くすることで、通信状況が良好でない周波数チャネルのビーコンが優先的に送信される。

このような処理によれば、あるタイムスロットにおいて、基地局と端末装置との間の通信が干渉波の到来によって妨げられた場合であっても、後続のタイムスロットにおいてビーコンの送信条件が変更される。これによって、基地局と端末装置との間の通信が確実に行われる。

（４）基地局のハードウエア
図１０には、基地局１２のハードウエアの例が示されている。基地局１２は、有線通信インターフェース２４、無線回路２６、情報処理部２８、および記憶部３０を備える。有線通信インターフェース２４は、情報処理部２８を有線通信網に接続する。有線通信インターフェース２４は、情報処理部２８から出力されたパケット情報を有線通信網に送信し、有線通信網から受信されたパケット情報を情報処理部２８に出力する。無線回路２６は、情報処理部２６から出力されたパケット情報を無線送信し、無線信号によって受信されたパケット情報を情報処理部２８に出力する。

情報処理部２８は、プロセッサ等の演算処理デバイスによって構成される。情報処理部２８は、記憶部３０に記憶されたプログラムを実行し、上りパケット取得部４２、ビーコン生成部３２、下りパケット生成部３６、アクノリッジパケット生成部３８、有線通信パケット生成／取得部４０、チャネル制御部４６および通信状況検出部４５を構成する。また、情報処理部２８は、記憶部３０に記憶されたプログラムを実行し、パケット情報を送受信するための処理を実行する。

上りパケット取得部４２は、無線回路２６と共に、上りパケット情報を受信する受信部を構成する。すなわち、上りパケット取得部４２は、無線回路２６によって受信され、情報処理部２８に出力された上りパケット情報を取得する。また、上りパケット取得部４２は、上りパケット情報の送信元のアドレスを抽出するアドレス抽出部４４を備える。

ビーコン生成部３２は、無線回路２６と共に、ビーコンを送信するビーコン送信部を構成する。すなわち、ビーコン生成部３２はビーコンを生成し、無線回路２６に出力する。無線回路２６はビーコンを送信する。ビーコン生成部３２は、アクノリッジ情報、下りリンク情報等、付加的な情報をビーコンに含ませる情報追加部３４を備えている。

下りパケット生成部３６は、無線回路２６と共に、下りパケット情報を送信する下りパケット送信部を構成する。すなわち、下りパケット生成部３６は、下りパケット情報を生成し、無線回路２６に出力する。無線回路２６は下りパケット情報を送信する。

アクノリッジパケット生成部３８は、無線回路２６と共に、アクノリッジパケット情報を送信するアクノリッジパケット送信部を構成する。すなわち、アクノリッジパケット生成部３８は、アクノリッジパケット情報を生成し、無線回路２６に出力する。無線回路２６はアクノリッジパケット情報を送信する。

有線通信パケット生成／取得部４０は、有線通信インターフェース２４から出力されたパケット情報を取得する。また、有線通信パケット生成／取得部４０は、有線通信網に送信するパケット情報を生成し、有線通信インターフェース２４に出力する。チャネル制御部４６は、無線回路２６で送受信されるパケット情報の周波数チャネルを切り換える。通信状況検出部４５は、無線回路２６で受信され、無線回路２６から出力されたパケット情報、干渉波等に基づき、通信状況を検出する。

（５）端末装置のハードウエア
図１１には、端末装置１４のハードウエアの例が示されている。端末装置１４は、無線回路５０、情報処理部５２、記憶部４８および有線通信インターフェース６４を備える。無線回路５０は、情報処理部５２から出力されたパケット情報を無線送信し、無線信号によって受信されたパケット情報を情報処理部５２に出力する。

情報処理部５２は、プロセッサ等の演算処理デバイスによって構成される。情報処理部５２は、記憶部４８に記憶されたプログラムを実行し、ビーコン取得部５４、下りパケット取得部５８、上りパケット生成部５６、時間帯決定部６０、電源制御部６２およびチャネル制御部６４を構成する。また、情報処理部５２は、記憶部４８に記憶されたプログラムを実行し、パケット情報を送受信するための処理を実行する。

ビーコン取得部５４は、無線回路５０と共に、ビーコンを受信するビーコン受信部を構成する。すなわち、ビーコン取得部５４は、無線回路５０によって受信され、情報処理部５２に出力されたビーコンを取得する。

下りパケット取得部５８は、無線回路５０と共に、下りパケット情報を受信する下りパケット受信部を構成する。すなわち、下りパケット取得部５８は、無線回路５０によって受信され、情報処理部５２に出力された下りパケット情報を取得する。

上りパケット生成部５６は、無線回路５０と共に、上りパケット情報を送信するパケット送信部を構成する。すなわち、上りパケット生成部５６は、上りパケット情報を生成し、上りパケット情報を無線回路５０に出力する。無線回路５０は上りパケット情報を送信する。

時間帯決定部６０は、ビーコン取得部５４によって取得されたビーコンに含まれるタイミング情報によって、下りリンク時間帯および上りリンク時間帯を認識する。情報処理部５２は、これらの時間帯に従って、パケット情報を送受信する処理を実行する。電源制御部６２は、無線回路５０に供給される電源電力のオンオフを制御する。チャネル制御部６４は、無線回路５０で送受信されるパケット情報の周波数チャネルを切り換える。

情報処理部５２は、有線通信インターフェース６４によってインターネット等の有線通信網に接続されてもよい。この場合、有線通信インターフェース６４は、情報処理部５２から出力されたパケット情報を有線通信網に送信し、有線通信網から受信されたパケット情報を情報処理部５２に出力する。なお、端末装置１４を有線通信網に接続する必要がない場合には、端末装置１４は、有線通信インターフェース６４を備えていなくてもよい。

１０ 有線通信網、１２ 基地局、１４ 端末装置、１６，１６−１〜１６−３ ビーコン、１８，１８−１〜１８−３ 上りパケット情報、２０，２０−１，２０−３ 下りパケット情報、２２−１，２２−３ アクノリッジパケット情報、２４，６４ 有線通信インターフェース、２６，５０ 無線回路、２８，５２ 情報処理部、３０，４８ 記憶部、３２ ビーコン生成部、３４ 情報追加部、３６ 下りパケット生成部、３８ アクノリッジパケット生成部、４０ 有線通信パケット生成／取得部、４２ 上りパケット取得部、４５ 通信状況検出部、４６，６４ チャネル制御部、５４ ビーコン取得部、５６ 上りパケット生成部、５８ 下りパケット生成部、６０ 時間帯決定部、６２ 電源制御部。

Claims (7)

1. 動作タイミングを端末装置に認識させるビーコンを繰り返し送信するビーコン送信部と、
   前記ビーコンに応答して前記端末装置から送信されたパケット情報を受信する受信部と、
   前記パケット情報に含まれる端末識別情報を抽出する抽出部と、
   前記端末識別情報が割り当てられた前記端末装置に対するアクノリッジ情報を、前記パケット情報が受信された後に送信される前記ビーコンに含ませる情報追加部と、
   を備え、
   前記受信部は、前記ビーコンに応答して複数の前記端末装置のそれぞれから送信された前記パケット情報を受信し、
   前記抽出部は、各前記パケット情報に含まれる前記端末識別情報を抽出し、
   前記情報追加部は、各前記端末識別情報に対応するアクノリッジ情報を前記ビーコンに含ませ、
   前記情報追加部は、複数の前記端末識別情報のうち、予め定められた上限の個数までの前記端末識別情報について、アクノリッジ情報を１つの前記ビーコンに含ませ、
   前記パケット通信用基地局は、
   アクノリッジ情報を前記ビーコンに含ませなかった残りの前記端末識別情報に対応する前記端末装置について、アクノリッジパケット情報を生成するアクノリッジパケット生成部と、
   前記アクノリッジパケット情報を前記ビーコンの送信タイミングとは異なるタイミングで送信するアクノリッジパケット送信部と、を備えることを特徴とするパケット通信用基地局。
2. 請求項１に記載のパケット通信用基地局において、
   前記ビーコンについての１つの送信周期は、前記パケット通信用基地局が情報を送信する下りリンク時間帯と、前記パケット通信用基地局が情報を受信する上りリンク時間帯と、を含み、
   前記アクノリッジパケット送信部は、前記下りリンク時間帯内の時間帯であって前記ビーコンが送信された後の時間帯に、前記アクノリッジパケット情報を送信することを特徴とするパケット通信用基地局。
3. 動作タイミングを端末装置に認識させるビーコンを繰り返し送信するビーコン送信部と、
   前記ビーコンに応答して前記端末装置から送信されたパケット情報を受信する受信部と、
   前記パケット情報に含まれる端末識別情報を抽出する抽出部と、
   前記端末識別情報が割り当てられた前記端末装置に対するアクノリッジ情報を、前記パケット情報が受信された後に送信される前記ビーコンに含ませる情報追加部と、
   前記ビーコンについての１つの送信周期につき、通信状況を検出する通信状況検出部と、を備え、
   前記ビーコン送信部は、その送信周期より後の１つの送信周期内に、前記通信状況に応じた回数に亘って前記ビーコンを送信することを特徴とするパケット通信用基地局。
4. 動作タイミングを端末装置に認識させるビーコンを繰り返し送信するビーコン送信部と、
   前記ビーコンに応答して前記端末装置から送信されたパケット情報を受信する受信部と、
   前記パケット情報に含まれる端末識別情報を抽出する抽出部と、
   前記端末識別情報が割り当てられた前記端末装置に対するアクノリッジ情報を、前記パケット情報が受信された後に送信される前記ビーコンに含ませる情報追加部と、
   前記ビーコンについての１つの送信周期につき、通信状況を検出する通信状況検出部と、を備え、
   前記ビーコン送信部は、その送信周期より後の送信周期の開始時から前記通信状況に応じた遅延時間が経過した時に、前記ビーコンを送信することを特徴とするパケット通信用基地局。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパケット通信用基地局において、
   前記ビーコンは、前記パケット通信用基地局が情報を送信する下りリンク時間帯と、前記パケット通信用基地局が情報を受信する上りリンク時間帯と、を規定するタイミング情報を含むことを特徴とするパケット通信用基地局。
6. 前記端末装置を含み、請求項５に記載のパケット通信用基地局との間で無線通信を行う無線端末装置において、
   前記ビーコンを受信するビーコン受信部と、
   前記ビーコンに含まれる前記タイミング情報に基づいて、前記上りリンク時間帯を求める時間帯決定部と、
   前記上りリンク時間帯に前記パケット情報を送信するパケット送信部と、
   を備えることを特徴とする無線端末装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のパケット通信用基地局において、
   前記ビーコンは、下りリンク情報であって、前記パケット通信用基地局が前記端末装置を宛先とする下りパケット情報を送信するタイミングを示す、下りリンク情報を含むことを特徴とするパケット通信用基地局。

Images