JP6287574B2 - 通信方法、通信システム及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、一つ以上の通信装置が他の通信装置と通信する通信方法、そのような通信方法が実装される通信システム及び通信装置に関する。

従来より、中継装置が一つ以上の通信装置から送信された信号を中継して、さらに他の通信装置へその信号を転送する無線通信システムが研究されている（例えば、特許文献１を参照）。

このような無線通信システムにおいて、複数の通信装置が同時に信号を送信すると、中継装置において輻輳が生じ、その中継装置が信号を受信できないことがある。そのため、輻輳が生じた場合に、通信装置は、信号の再送制御を行う。

例えば、人体に取り付けられた複数の通信機器間で通信するボディエリアネットワーク(Body Area Network、BAN)といった、近距離無線通信ネットワークに関する通信標準を定めたIEEE802.15.6では、そのような再送制御について規定されている。

IEEE802.15.6に準拠した通信装置は、最初に信号を送信する場合、自装置が信号を送信可能なタイミングにおいて、事前に設定された送信確率（例えば、1/2）で信号を送信するか否かを判定する。そして信号を中継する通信装置が、信号の中継に失敗した場合、信号を送信する通信装置は、次に信号を送信可能なタイミングでは、送信確率を小さくする（例えば、初回の送信確率の半分、例えば、1/4）。このように、通信装置は、信号の送信に失敗する度に、送信確率を小さくして、その通信装置が送信する信号と他の通信装置が送信する信号とが輻輳する可能性を低減させる。

特開２０１１−２２３４１９号公報

しかしながら、上記のような再送制御では、実際に競合している通信装置の数とは無関係に送信確率が設定されているため、通信に成功するまでに要する時間が長くなってしまうおそれがあった。

そこで、本明細書は、通信に成功するまでに要する時間を短縮できる通信方法を提供することを目的とする。

一つの実施形態によれば、複数の通信装置を有する通信システムにおける通信方法が提供される。この通信方法は、複数の通信装置のうちの第１の通信装置が、複数の通信装置のうちの他の通信装置との接続を要求する接続要求信号を所定期間内に送信し、複数の通信装置のうちの第２の通信装置が、所定期間内に受信した接続要求信号の数を、第２の通信装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数として含む接続許可信号を送信し、第１の通信装置は、第２の通信装置から受信した接続許可信号に含まれる宛先候補数が多いほど小さくなる、信号を送信する確率である送信確率を求め、第１の通信装置は、その送信確率に従って、第２の通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて信号を送信するか否かを判定することを含む。

本発明の目的及び利点は、請求項において特に指摘されたエレメント及び組み合わせにより実現され、かつ達成される。
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

本明細書に開示された通信方法は、通信に成功するまでに要する時間を短縮できる。

従来技術による、複数の通信装置を含む無線通信システムの一例を示す図である。 本実施形態による、無線通信システムの概略構成図である。 スーパーフレームと各通信装置の通信順序の関係の一例を示す図である。 ヘルプ信号の一例を示す図である。 Poll信号の一例を示す図である。 無線通信システムにおける、通信処理の動作シーケンス図である。 通信装置の概略構成図である。 通信装置のベースバンド処理部の機能ブロック図である。 制御部の機能ブロック図である。 接続先通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。 接続元通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。 基地局の概略構成図である。 基地局のベースバンド処理部の機能ブロック図である。 変形例による、接続先通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。 変形例による、接続元通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。 ヘルプ期間が時分割される場合のスーパーフレームの一例を示した図である。 変形例による、接続先通信装置ごとにヘルプ期間が設定される場合のスーパーフレームの一例を示した図である。 他の変形例による、スーパーフレームの一例を示した図である。 他の変形例による、接続元通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。 変形例によるPoll信号の構成を示す図である。

以下、図を参照しつつ、実施形態または変形例による通信方法、及びその通信方法が実装される無線通信システムについて説明する。
最初に、他の通信装置に信号の中継を依頼する通信装置における送信確率が不適切な場合について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、信号の中継を依頼する通信装置を接続元通信装置と呼び、信号を中継する通信装置を接続先通信装置あるいは中継装置と呼ぶ。

図１は、従来技術による、複数の通信装置を含む無線通信システムの一例を示す図である。無線通信システム１００は、４台の通信装置１０１〜１０４と、２台の中継装置１０５及び１０６と、基地局１０７とを有する。各通信装置は、事前には、どの中継装置と接続されるか分からないものとする。そこで、各通信装置において、一つの中継装置において競合する可能性がある通信装置の数は２台であると想定され、競合する可能性の有る通信装置の台数の逆数、すなわち、1/2が、信号を送信する確率である送信確率として設定されている。

ある時点において、通信装置１０１は、中継装置１０５と通信可能となっており、一方、通信装置１０２〜１０４は、中継装置１０６と通信可能になっているとする。中継装置１０５、１０６は、それぞれ、基地局１０７と通信可能である。

この場合、中継装置１０５には、通信装置１０１しか接続されていないので、中継装置１０５において、通信装置１０１から送信された信号が他の通信装置から送信された信号と衝突するおそれはない。そのため、通信装置１０１は、各送信タイミングにおいて信号を送信しても、基地局１０７への信号送信に失敗することはない。しかしこの例では、通信装置１０１は、送信確率1/2で信号を送信しているので、信号送信のタイミングが無用に遅延してしまうおそれがある。

一方、中継装置１０６には、３台の通信装置１０２〜１０４が接続されているので、通信装置１０２〜１０４が送信確率1/2で信号を送信すると、中継装置１０６が同時に受信する信号の数の期待値が1よりも高くなる。そのため、中継装置１０６にて信号が輻輳する可能性が高くなり過ぎる。そのため、通信装置１０２〜１０４が基地局１０７への信号の送信を成功させるまでに要する時間が長くなるおそれがある。このように、各通信装置において設定された送信確率が、実際に信号を中継する中継装置における競合数に対して適切でないと、各通信装置が基地局との通信に成功するまでに要する時間が長くなってしまう。

そこで、本実施形態による無線通信システムでは、各通信装置は、基地局へ直接信号を送信しようとして失敗した場合、接続元通信装置として動作する。そして接続元通信装置は、他の通信装置へ、信号の中継を依頼する信号（以下、ヘルプ信号と呼ぶ）を送信する。一方、基地局への信号の送信に成功した通信装置は、接続先通信装置として動作する。そして接続先通信装置は、ヘルプ信号を受信した数をカウントし、その数を、自装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数とする。そして接続先通信装置は、宛先候補数を含むPoll信号を、他の通信装置へ送信する。接続元通信装置は、自装置の送信タイミングごとに、受信したPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率として、信号を送信するか否か判定する。これにより、各接続元通信装置は、自装置からの信号の中継を依頼する接続先通信装置における競合数に応じた送信確率を設定できるので、各接続元通信装置が基地局との通信に成功するまでに要する時間を短縮できる。

本実施形態では、各通信装置は、IEEE802.15.6に準拠する通信方式に従って、他の機器と無線通信する。しかし、各通信装置は、信号の中継が可能な他の無線通信規格に準拠する通信方式に従って他の機器と無線通信してもよい。

図２は、本実施形態による、無線通信システムの概略構成図である。無線通信システム１は、５台の通信装置２−１〜２−５と、基地局３とを有する。なお、無線通信システム１が有する通信装置の台数は、あくまで一例であり、無線通信システム１は、５台と異なる数の通信装置を有していてもよい。

通信装置２−１〜２−５は、例えば、人体に取り付けられる、携帯型の通信端末であり、それぞれ、基地局３及び他の通信装置と無線通信可能である。また、基地局３は、例えば、通信装置２−１〜２−５が取り付けられた被験者がいる部屋の何れかに固定的に設置され、有線の通信回線（図示せず）を介して他の機器と通信可能となっている。そして基地局３は、通信装置２−１〜２−５から受信した信号に含まれるデータを、その通信回線を通じて他の機器へ送信する。なお、基地局３は、他の機器とも、無線接続されてもよい。

通信装置２−１〜２−５のうち、基地局３と接続されている通信装置は、他の通信装置から受信した信号を中継して、基地局３へ転送できる。なお、各通信装置が基地局及び他の通信装置と接続できるか否かは、通信装置間の距離、通信装置と基地局間の距離、及び各通信装置と基地局の位置関係などにより変化する。

通信装置２−１〜２−５は、スーパーフレーム単位で、基地局３と通信する。
図３は、スーパーフレームと各通信装置の通信順序の関係の一例を示す図である。図３において、横軸は時間を表す。また、図３において、便宜上、基地局３をHubと表記し、通信装置２−１〜２−５を、それぞれ、A〜Eと表記する。そして矢印は、通信装置間、または通信装置と基地局間を伝送される信号を表す。本実施形態では、スーパーフレーム３００には、直接通信期間３０１と、ヘルプ期間３０２と、中継通信期間３０３が含まれる。さらに、スーパーフレーム３００の先頭には、基地局３が、各通信装置へ向けて、同期用の信号及び制御情報を含む報知情報を送信する期間が含まれてもよい。直接通信期間３０１は、各通信装置が基地局３へ信号を直接送信できる期間である。また、ヘルプ期間３０２は、基地局３へ信号を直接送信できなかった通信装置が他の通信装置へ信号の中継を依頼するために接続を要求する期間である。そして中継通信期間３０３は、基地局３と接続された通信装置が他の通信装置からの信号を中継して基地局３へ転送する期間である。

スーパーフレーム３００は、例えば、数100msec〜数sec程度の長さを持ち、各通信装置は、スーパーフレーム内でその通信装置に割り当てられた期間において信号を送信できる。また通信装置に割り当てられた各期間において、通信装置２−１〜２−５は、他の通信装置とは独立に、信号を送信するか否かを判定できる。

ここで、通信装置２−１及び２−３が基地局３へ信号を直接送信することに成功し、通信装置２−２、２−４及び２−５は、基地局３への信号の直接送信に失敗したとする。なお、各通信装置は、例えば、基地局３からAck信号を受信できた場合、信号の送信に成功したと判断できる。一方、各通信装置は、基地局３へ向けて信号を送信してから一定期間内に基地局３からのAck信号を受信できなかった場合、信号の送信に失敗したと判断する。

この場合、通信装置２−２、２−４及び２−５は、接続元通信装置として動作し、ヘルプ期間３０２において、他の通信装置へ向けてヘルプ信号を送信する。なお、ヘルプ信号は、接続先通信装置への接続を要求する接続要求信号の一例である。ヘルプ信号は、宛先の通信装置を指定しない、ブロードキャストに送信される信号とすることができる。また、通信装置２−２、２−４及び２−５は、ヘルプ期間３０２において、ヘルプ信号を送信するタイミングをランダムに決定してもよい。これにより、通信装置２−１及び２−３において、ヘルプ信号が輻輳する可能性が低減される。

一方、接続先通信装置として動作する通信装置２−１及び２−３は、他の通信装置から受信したヘルプ信号の数をカウントし、その数を宛先候補数とする。例えば、通信装置２−１は、通信装置２−２からのヘルプ信号を受信したとする。この場合、通信装置２−１は、宛先候補数を１とする。一方、通信装置２−３は、通信装置２−４及び２−５からのヘルプ信号を受信したとする。この場合、通信装置２−３は、宛先候補数を２とする。

通信装置２−１及び２−３は、中継通信期間３０３内の自装置に割り当てられた期間において、他の通信装置へ向けて、宛先候補数を含むPoll信号を他の通信装置へ向けて送信する。なお、このPoll信号は、接続元通信装置に対して接続を許可することを表す接続許可信号の一例である。Poll信号は、宛先の通信装置を指定しない、ブロードキャストに送信される信号とすることができる。ただし、宛先候補数が１である場合、接続先通信装置（この例では、通信装置２−１）は、ヘルプ信号を送信した通信装置を特定できる。そこで、接続先通信装置は、Poll信号を、その宛先がヘルプ信号を送信した通信装置となるユニキャストの信号としてもよい。また、ヘルプ信号を受信しなかった通信装置は、接続先通信装置にはならないので、Poll信号を送信しない。

通信装置２−２、２−４及び２−５は、Poll信号を受信すると、そのPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率とする。例えば、通信装置２−２は、通信装置２−１からのPoll信号を受信できたとする。この場合、そのPoll信号には、宛先候補数として１が含まれているので、通信装置２−２は、送信確率を１とする。そして通信装置２−２は、中継通信期間３０３において、基地局３との通信に成功するまで、Poll信号を受信する度に、その送信確率で信号を送信するか否か判定する。この例では、通信装置２−２は、Poll信号を受信する度に信号を送信できる。この場合、通信装置２−２からの信号を中継する通信装置２−１では、信号の衝突が生じないので、通信装置２−２から信号が送信される度に、通信装置２−１は、その信号を中継して基地局３へ転送できる。

同様に、通信装置２−４及び２−５は、通信装置２−３からのPoll信号を受信できたとする。この場合、そのPoll信号には、宛先候補数として２が含まれているので、通信装置２−４及び２−５は、送信確率を1/2とする。そして通信装置２−４及び２−５は、中継通信期間３０３において、基地局３との通信に成功するまで、Poll信号を受信する度に、その送信確率で信号を送信するか否か判定する。この場合、通信装置２−４及び２−５からの信号を中継する通信装置２−３では、他の通信装置から同時に受信する信号の数の期待値が1となる。そのため、通信装置２−３において、通信装置２−４からの信号と通信装置２−５からの信号が衝突して輻輳を生じる確率は低くなる。

図４は、ヘルプ信号の一例を示す図である。ヘルプ信号４００は、IEEE802.15.6に準拠したパケット形式で作成され、先頭から順に、プリアンブル部４０１と、物理層ヘッダ部４０２と、物理層サービスデータ部(Physical-layer Service Data Unit, PSDU)４０３とを含む。PSDU４０３は、MACヘッダ４１１と、データを含むことができるペイロード４１２と、フレームチェックシーケンス(Frame Check Sequence, FCS)４１３とを含む。なお、FCS４１３は、ヘルプ信号が正しく受信されたか否かを判定するために利用される、誤り検出符号である。そしてMACヘッダ４１１は、フレーム種別４２１と、受信先の通信装置の識別情報４２２と、ヘルプ信号４００を送信した通信装置の識別情報４２３と、ヘルプ信号４００を送信した通信装置が含まれるネットワークの識別情報４２４とを含む。ヘルプ信号４００では、フレーム種別４２１が、ヘルプ信号であることを表すビット列を含む。また、ヘルプ信号４００では、受信先の通信装置の識別情報４２２は、ブロードキャストの信号、すなわち、特定の受信装置を指定しない信号であることを表すビット列を含む。

図５は、Poll信号の一例を示す図である。Poll信号５００も、ヘルプ信号と同じパケット形式で作成され、先頭から順に、プリアンブル部５０１と、物理層ヘッダ部５０２と、PSDU５０３とを含む。PSDU５０３は、MACヘッダ５１１と、ペイロード５１２と、FCS５１３とを含む。そしてMACヘッダ５１１は、フレーム種別５２１と、宛先候補数５２２と、Poll信号５００を送信した通信装置の識別情報５２３と、Poll信号５００を送信した通信装置が含まれるネットワークの識別情報５２４とを含む。Poll信号５００では、フレーム種別５２１が、Poll信号であることを表すビット列を含む。また、宛先候補数５２２には、その宛先候補数に相当する数値を表すビット列が含まれる。なお、宛先候補数は他の形式で表現されてもよい。例えば、宛先候補数５２２には、ヘルプ信号を送信した通信装置の識別情報が、宛先候補数の数だけ含まれてもよい。また、宛先候補数が１、すなわち、Poll信号５００がユニキャストの信号として作成される場合には、宛先候補数５２２として、あるいは、宛先候補数５２２とともに、ヘルプ信号を送信した通信装置の識別情報が記載されてもよい。

図６は、無線通信システムにおける、通信処理の動作シーケンス図である。ここでは、通信装置２−２と、通信装置２−２の接続先通信装置として動作する通信装置２−１の間での動作シーケンスを説明する。

通信装置２−１及び２−２は、それぞれ、スーパーフレームの直接通信期間において、基地局３へ信号を直接送信する（ステップＳ１０１）。そして基地局３への信号の直接送信に失敗した通信装置２−２は、ヘルプ期間において他の通信装置へヘルプ信号を送信する（ステップＳ１０２）。

一方、ヘルプ信号を受信した通信装置２−１は、受信したヘルプ信号の数をカウントする（ステップＳ１０３）。そして通信装置２−１は、宛先候補数として含むPoll信号を生成し、そのPoll信号を中継通信期間中に他の通信装置へ送信する（ステップＳ１０４）。そしてPoll信号を受信した通信装置２−２は、そのPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率とする。通信装置２−２は、その送信確率で、基地局３への信号を送信するか否か判定し、送信すると判定した場合、信号を送信する（ステップＳ１０５）。通信装置２−１は、通信装置２−２からの信号を受信して、その信号を基地局３へ転送する（ステップＳ１０６）。以後、通信装置２−２が基地局３との通信に成功するまで、ステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理が繰り返される。また、通信装置２−２が、接続先通信装置として動作する他の通信装置からもPoll信号を受信可能な場合、通信装置２−２と他の通信装置の間でも、ステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理が行われてもよい。

以下、通信装置の詳細について説明する。通信装置２−１〜２−５は、基地局３との通信に関して、同じ構成及び同じ機能を有する。そこで、以下では、通信装置２−１について説明する。

図７は、通信装置２−１の概略構成図である。通信装置２−１は、アンテナ１１と、無線処理部１２と、ベースバンド処理部１３と、記憶部１４と、制御部１５とを有する。

アンテナ１１は、無線処理部１２から受け取った無線信号を、基地局３または他の通信装置へ放射する。あるいは、アンテナ１１は、基地局３または他の通信装置から受信した無線信号を無線処理部１２へ渡す。

無線処理部１２は、ベースバンド処理部１３から受け取ったベースバンド信号を無線周波数を持つ無線信号に重畳する。そして無線処理部１２は、その無線信号をアンプ（図示せず）により増幅してアンテナ１１へ出力する。
また無線処理部１２は、アンテナ１１を介して受信した、基地局３または他の通信装置からの無線信号をアンプ（図示せず）により増幅する。そして無線処理部１２は、その無線信号に重畳されているベースバンド信号を取り出してベースバンド処理部１３へ出力する。

図８は、ベースバンド処理部１３の機能ブロック図である。ベースバンド処理部１３は、変調部１３１と、復調部１３２と、品質測定部１３３とを有する。変調部１３１、復調部１３２及び品質測定部１３３は、それぞれ、ベースバンド処理部１３が有する演算回路として実装される。

変調部１３１は、制御部１５から受け取った送信信号を、制御部１５により指定された変調方式に従って変調してベースバンド信号を生成する。なお、変調方式は、通信装置２−１が準拠する通信規格で採用された変調方式であればよい。そして変調部１３１は、ベースバンド信号を無線処理部１２へ出力する。

復調部１３２は、無線処理部１２から受け取ったベースバンド信号を、そのベースバンド信号に適用された変調方式に応じて復調して受信信号を再生する。そして復調部１３２は、その受信信号を制御部１５へ出力する。

品質測定部１３３は、例えば、受信信号に含まれるプリアンブル部を利用して、受信信号の品質を測定する。なお、品質測定部１３３は、受信信号の品質として、例えば、受信信号強度(Received Signal Strength Indicator, RSSI)または信号電力対干渉電力比(Signal to Interference Ratio, SIR)を測定する。そして品質測定部１３３は、受信信号の品質の測定値を制御部１５へ出力する。

記憶部１４は、例えば、不揮発性の読み出し専用の半導体メモリ回路と、揮発性の読み書き可能な半導体メモリ回路とを有する。そして記憶部１４は、制御部１５で実行されるコンピュータプログラム、基地局３へ送信するデータ、あるいは、基地局３または他の通信装置から受信した、宛先候補数、Poll信号を送信した接続先通信装置の識別情報などの通信に利用する情報を記憶する。

制御部１５は、例えば、一つまたは複数のプロセッサと周辺回路とを有する。そして制御部１５は基地局３または他の通信装置との無線通信を制御する。また制御部１５は、基地局３または他の通信装置へ送信する情報を含む送信信号を生成し、その送信信号をベースバンド処理部１３へ出力する。さらに、制御部１５は、基地局３または他の通信装置からの受信信号に含まれる情報を取り出して、その情報を記憶部１４に記憶したり、その情報に応じた処理を実行する。

図９は、制御部１５の機能ブロック図である。制御部１５は、データ生成部２１と、通信制御部２２と、宛先候補数決定部２３と、送信確率決定部２４とを有する。制御部１５が有するこれらの各部は、例えば、制御部１５が有するプロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実行される機能モジュールである。なお、制御部１５が有するこれらの各部は、ファームウェアとして通信装置２−１に実装されてもよい。

データ生成部２１は、送信信号に含めるデータを生成する。そのために、データ生成部２１は、例えば、通信装置２−１が有するセンサ（例えば、体温計あるいは脈拍計など）（図示せず）からのセンサ信号に含まれる測定値を、送信信号に含めるデータとする。

通信制御部２２は、基地局３、あるいは他の通信装置との接続の確立、維持及び切断といった通信制御を、例えば、IEEE802.15.6に準拠して実行する。そのために、通信制御部２２は、データ生成部２１から受け取ったデータを含む送信信号を生成する。その送信信号は、例えば、IEEE802.15.6に準拠したパケットとすることができる。さらに、通信制御部２２は、その送信信号のパケットのヘッダに、宛先の識別情報などを追加する。

通信制御部２２は、基地局３へ送信する送信信号のパケットを生成する。また通信制御部２２は、直接通信期間において基地局３との通信に失敗した場合に、送信信号として、ヘルプ信号を生成する。

また、通信制御部２２が、他の通信装置からの信号を中継する場合、中継通信期間において、宛先候補数決定部２３から受け取った宛先候補数を含むPoll信号を送信信号として生成する。

直接通信期間内では、通信制御部２２は、信号を送信できるタイミングごとに、送信信号を出力してもよい。一方、通信制御部２２は、中継通信期間内では、送信確率決定部２４から通知された送信確率に従って、中継通信期間内の信号を送信できるタイミングごとに、送信信号を出力するか否か判定する。そして送信信号を出力すると判定した場合に、通信制御部２２は、送信信号をベースバンド処理部１３へ出力する。

また通信制御部２２は、受信信号を解析して、受信信号の種別を判定する。そして通信制御部２２は、受信信号の種別に応じた処理を実行する。例えば、通信制御部２２は、直接通信期間内に送信信号を基地局３へ送信してからの経過時間をタイマ（図示せず）により計時し、その経過時間が所定時間に達するまでに基地局３から受信した信号がAck信号であれば、基地局３との通信に成功したと判定する。また、受信信号がヘルプ信号である場合、通信制御部２２は、ヘルプ信号を受信したことを宛先候補数決定部２３へ通知する。

さらに、通信制御部２２は、受信信号に含まれる各種の情報を取り出して、記憶部１４に記憶する。例えば、受信信号がPoll信号である場合、通信制御部２２は、Poll信号に含まれる宛先候補数及び送信元の通信装置の識別情報を取り出して記憶部１４に記憶する。

宛先候補数決定部２３は、通信装置２−１が直接通信期間において基地局３との通信に成功した場合に、スーパーフレームごとに、ヘルプ期間中に受信したヘルプ信号の数をカウントする。そして宛先候補数決定部２３は、受信したヘルプ信号の数を宛先候補数として決定する。そして宛先候補数決定部２３は、宛先候補数を記憶部１４に記憶するとともに、通信制御部２２へ通知する。

送信確率決定部２４は、通信装置２−１が直接通信期間において基地局３との通信に失敗した場合に、送信確率を、宛先候補数が多くなるほど小さくなるように決定する。
本実施形態では、送信確率決定部２４は、宛先候補数の逆数を送信確率とする。そして送信確率決定部２４は、その送信確率を通信制御部２２へ通知する。

図１０は、接続先通信装置として動作する通信装置における、通信処理の動作フローチャートである。
通信制御部２２は、直接通信期間において基地局３向けの信号を生成し、その信号を、通信装置に割り当てられた期間内に無線処理部１２及びアンテナ１１を介して送信する（ステップＳ２０１）。そして通信制御部２２は、基地局３から信号の受信を確認するAck信号を受信すると、通信装置を接続先通信装置として動作させることを決定する（ステップＳ２０２）。

宛先候補数決定部２３は、ヘルプ期間中に受信したヘルプ信号の数をカウントし、その合計を宛先候補数とする（ステップＳ２０３）。そして宛先候補数決定部２３は、宛先候補数を記憶部１４に記憶するとともに、通信制御部２２に通知する。

通信制御部２２は、ヘルプ信号の数を宛先候補数とするPoll信号を作成し、そのPoll信号を、中継通信期間中の通信装置に割り当てられた期間に送信する（ステップＳ２０４）。その後、通信制御部２２は、接続元通信装置から受信した信号を解析し、その信号が基地局３宛の信号である場合、その信号と同じ信号を作成して無線処理部１２及びアンテナ１１を介して送信する。これにより、通信制御部２２は、接続元通信装置からの信号を基地局３へ向けて転送する（ステップＳ２０５）。そして通信制御部２２は、次のスーパーフレームの中継通信期間まで、通信装置を待機させる（ステップＳ２０６）。
通信装置は、接続元通信装置から基地局への信号がなくなるまで、スーパーフレームごとにステップＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を繰り返す。なお、通信装置は、複数個のスーパーフレームに１回の割合で宛先候補数を決定してもよい。この場合には、通信装置は、接続元通信装置から基地局への信号がなくなるまで、スーパーフレームごとにステップＳ２０４〜Ｓ２０６の処理を繰り返してもよい。

図１１は、接続元通信装置として動作する通信装置の通信処理の動作フローチャートである。
通信制御部２２は、直接通信期間において基地局３向けの信号を生成し、その信号を、通信装置に割り当てられた期間内に無線処理部１２及びアンテナ１１を介して送信する（ステップＳ３０１）。そして通信制御部２２は、基地局３から信号の受信を確認するAck信号を受信できず、直接送信に失敗したと判定すると、通信装置を接続元通信装置として動作させることを決定する（ステップＳ３０２）。

通信制御部２２は、ヘルプ信号を生成し、ヘルプ期間中にそのヘルプ信号を送信する（ステップＳ３０３）。その後、送信確率決定部２４は、中継通信期間に受信したPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率とする（ステップＳ３０４）。そして送信確率決定部２４は、送信確率を通信制御部２２に通知する。

通信制御部２２は、送信確率に応じて、基地局３への信号を送信するか否か判定する（ステップＳ３０５）。そして通信制御部２２は、信号を送信すると判定した場合（ステップＳ３０５−Ｙｅｓ）、信号を送信する（ステップＳ３０６）。一方、通信制御部２２は、信号を送信しないと判定した場合（ステップＳ３０５−Ｎｏ）、次にPoll信号を受信するまで待機する（ステップＳ３０７）。
ステップＳ３０６またはＳ３０７の後、通信制御部２２は、現在のスーパーフレームが終了したか否か判定する（ステップＳ３０８）。現在のスーパーフレームがまだ終了していない場合（ステップＳ３０８−Ｎｏ）、通信装置は、ステップＳ３０４〜Ｓ３０７の処理を繰り返す。
一方、現在のスーパーフレームが終了した場合（ステップＳ３０８−Ｙｅｓ）、通信制御部２２は、次のスーパーフレームまで待機する（ステップＳ３０９）。その後、通信装置は、ステップＳ３０３〜Ｓ３０９の処理を繰り返す。

次に、基地局３の詳細について説明する。
図１２は、基地局３の概略構成図である。基地局３は、アンテナ４１と、無線処理部４２と、ベースバンド処理部４３と、記憶部４４と、有線インターフェース部４５と、制御部４６とを有する。このうち、アンテナ４１及び無線処理部４２は、通信装置２−１の対応する構成要素と同様の構成及び機能を有する。そこで以下では、ベースバンド処理部４３、記憶部４４、有線インターフェース部４５及び制御部４６について説明する。

図１３は、ベースバンド処理部４３の機能ブロック図である。ベースバンド処理部４３は、変調部４３１と、復調部４３２とを有する。変調部４３１及び復調部４３２は、それぞれ、ベースバンド処理部４３が有する演算回路として実装される。

変調部４３１は、制御部４６から受け取った送信信号を、制御部４６により指定された変調方式に従って変調してベースバンド信号を生成する。なお、変調方式は、基地局３が準拠する通信規格で採用された変調方式であればよい。そして変調部４３１は、ベースバンド信号を無線処理部４２へ出力する。

復調部４３２は、無線処理部４２から受け取ったベースバンド信号を、そのベースバンド信号に適用された変調方式に応じて復調して受信信号を再生する。そして復調部４３２は、その受信信号を制御部４６へ出力する。
なお、ベースバンド処理部４３も、通信装置が有するベースバンド処理部と同様に、受信信号の品質を測定する品質測定部を有していてもよい。

記憶部４４は、例えば、不揮発性の読み出し専用の半導体メモリ回路と、揮発性の読み書き可能な半導体メモリ回路とを有する。そして記憶部４４は、制御部４６で実行されるコンピュータプログラム、各通信装置から受信した信号から抽出したデータ、あるいは、各通信装置と通信するために用いられる情報などを記憶する。

有線インターフェース部４５は、基地局３が接続される、有線の通信回線（図示せず）を終端するインターフェース回路を有する。そして有線インターフェース部４５は、制御部４６から受け取ったデータなどを、通信回線を介して他の機器へ出力する。また有線インターフェース部４５は、他の機器から通信回線を介して受け取った情報を制御部４６へ渡す。

制御部４６は、例えば、一つまたは複数のプロセッサと周辺回路とを有する。そして制御部４６は、各通信装置との通信を制御する。そのために、制御部４６は、例えば、同期用の信号などを含む報知情報を作成し、その報知情報を、スーパーフレームごとに、無線処理部４２及びアンテナ４１を介して出力する。
また制御部４６は、何れかの通信装置から受信した信号に含まれるデータに応じた処理を実行してもよい。あるいは、制御部４６は、何れかの通信装置から受信した信号に含まれるデータを、有線インターフェース部４５を介して他の機器へ送信してもよい。

以上に説明してきたように、この無線通信システムでは、接続元通信装置は、接続先通信装置から受信したPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率とする。そして接続元通信装置は、その送信確率で、接続先通信装置へ信号を送信するか否かを判定する。そのため、この無線通信システムは、接続先通信装置において輻輳が生じる可能性を低減できるとともに、接続元通信装置における信号送信の待ち時間が無用に長くなることを防止できる。そのため、この無線通信システムは、各通信装置が基地局との通信に成功するまでに要する時間を短縮できる。

上記の実施形態では、ヘルプ期間内において、各接続元通信装置は自由なタイミングでヘルプ信号を送信できる。そのため、場合によっては、接続先通信装置において、複数のヘルプ信号が衝突し、接続先通信装置は、ヘルプ信号を受信した数をカウントできないことがある。
そこで変形例では、接続先通信装置は、ヘルプ信号を受信した数をカウントできない場合、Poll信号の受信装置の識別情報の項目に、宛先候補数は複数であることを表すビット列（例えば、0x0）を含めてもよい。

図１４は、この変形例による、接続先通信装置における通信処理の動作フローチャートである。なお、この変形例による動作フローチャートと図１０に示された動作フローチャートとの相違点は、ステップＳ２０３の処理に関する部分なので、図１４では、ステップＳ２０３の代わりに行われる処理について説明する。

図１０に示された動作フローチャートにおける、ステップＳ２０２の処理の後、接続先通信装置の宛先候補数決定部２３は、ヘルプ期間において輻輳を検知したか否か判定する（ステップＳ４０１）。例えば、宛先候補数決定部２３は、ヘルプ期間に受信した信号のRSSIが所定の閾値以上、かつ、受信した信号のFCSに基づいて受信した信号を再生できないと判定した場合、輻輳が生じたと判定する。なお、RSSIについての閾値は、例えば、同時に複数のヘルプ信号を受信した場合のRSSIの下限値とすることができる。

宛先候補数決定部２３は、ヘルプ期間において輻輳を検知した場合（ステップＳ４０１−Ｙｅｓ）、宛先候補数を複数とする（ステップＳ４０２）。一方、宛先候補数決定部２３は、ヘルプ期間において輻輳を検知しなかった場合（ステップＳ４０１−Ｎｏ）、ヘルプ期間中に受信したヘルプ信号の数を宛先候補数とする（ステップＳ４０３）。
ステップＳ４０２またはＳ４０３の後、接続先通信装置の制御部１５は、図１０に示された動作フローチャートのステップＳ２０４以降の処理を実行する。

図１５は、この変形例による、接続元通信装置における通信処理の動作フローチャートである。なお、この変形例による動作フローチャートと図１１に示された動作フローチャートとの相違点は、ステップＳ３０４の処理に関する部分なので、図１５では、ステップＳ３０４の代わりに行われる処理について説明する。

図１１に示されたステップＳ３０３の処理の後、接続元通信装置の送信確率決定部２４は、接続先通信装置から受信したPoll信号に含まれる宛先候補数が複数か否か判定する（ステップＳ５０１）。Poll信号に含まれる宛先候補数が複数である場合（ステップＳ５０１−Ｙｅｓ）、送信確率決定部２４は、送信確率を、予め設定された値（例えば、1/2または1/3）に設定する（ステップＳ５０２）。一方、Poll信号に含まれる宛先候補数が特定の数である場合（ステップＳ５０１−Ｎｏ）、送信確率決定部２４は、宛先候補数の逆数を送信確率とする（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０２またはＳ５０３の後、接続元通信装置の制御部１５は、図１１に示された動作フローチャートのステップＳ３０５以降の処理を実行する。

なお、送信確率が予め設定された値とされる場合、その接続元通信装置は、中継通信期間内の最初の信号送信のタイミングでは、その予め設定された送信確率で、信号を送信するか否かを判定する。そして最初の信号送信のタイミングで信号を送信しないか、あるいは、基地局３との通信に失敗した場合、その接続元通信装置の送信確率決定部２４は、次の信号送信のタイミングにおいて、送信確率を前回の送信判定時よりも低下させてもよい。この場合、送信確率決定部２４は、前回の送信判定時における送信確率に、1未満の所定数（例えば、1/2）を乗じた値を、次回の送信タイミングにおける送信確率とすることができる。そうして、送信確率決定部２４は、基地局との通信に成功するか、中継通信期間が終了するまで、信号送信のタイミングの度に送信確率を低下させる。

この変形例によれば、通信システムは、接続先通信装置においてヘルプ信号の輻輳が生じたとしても、その接続先通信装置に中継を依頼する接続元通信装置における送信確率を低下させることができる。そのため、この通信システムは、中継通信期間において、接続先通信装置で輻輳が生じる可能性を低減できる。

さらに他の変形例によれば、ヘルプ期間において、接続先通信装置にて輻輳が生じることを防止するために、各通信装置ごとに異なる通信チャネルが割り当てられてもよい。例えば、基地局３から、スーパーフレームの先頭で送信する報知情報などに、各通信装置がヘルプ信号の送信に使用できる通信チャネルが指定されてもよい。そして、基地局３への信号の直接送信に失敗し、接続元通信装置として動作する通信装置は、指定された通信チャネルを利用してヘルプ信号を送信する。

通信チャネルは、例えば、ヘルプ期間を時分割して得られるタイムスロットとすることができる。図１６は、ヘルプ期間が時分割される場合のスーパーフレームの一例を示した図である。図１６において、横軸は時間を表す。また、図１６において、便宜上、基地局３をHubと表記し、通信装置２−１〜２−５を、それぞれ、A〜Eと表記する。そして矢印は、通信装置間、または通信装置と基地局間を伝送される信号を表す。
スーパーフレーム１６００には、直接通信期間１６０１と、ヘルプ期間１６０２と、中継通信期間１６０３が含まれる。そしてこの変形例では、ヘルプ期間１６０２は、５個のタイムスロット１６０２ａ〜１６０２ｅに時分割される。そして通信装置２−１〜２−５は、それぞれ、タイムスロット１６０２ａ〜１６０２ｅのうち、事前に割り当てられた一つのタイムスロットを使用できる。

例えば、直接通信期間１６０１において、通信装置２−２、２−４及び２−５が基地局３との通信に失敗した場合、通信装置２−２は、タイムスロット１６０２ｂにおいてヘルプ信号を送信する。また通信装置２−４は、タイムスロット１６０２ｄにおいてヘルプ信号を送信する。そして通信装置２−５は、タイムスロット１６０２ｅにおいてヘルプ信号を送信する。そのため、接続先通信装置となる通信装置２−１及び２−３は、通信装置２−２、２−４及び２−５のうちの複数からヘルプ信号を受信したとしても、ヘルプ信号の受信タイミングが異なるので、ヘルプ信号間の輻輳は生じない。そのため、通信装置２−１及び２−３は、受信したヘルプ信号の数を正確にカウントできるので、適切な宛先候補数を設定できる。したがって、接続先通信装置に基地局３への信号の中継を依頼する接続元通信装置２−２、２−４及び２−５も、中継通信期間１６０３において適切な送信確率を設定できる。

なお、ヘルプ期間において各通信装置に割り当てられる通信チャネルは、他の多重化方式に従って設定されてもよい。例えば、周波数分割多重方式により、通信装置ごとに、異なる周波数が通信チャネルとして割り当てられてもよい。あるいは、符号分割多重方式により、通信装置ごとの通信チャネルが設定されてもよい。

また他の変形例によれば、スーパーフレーム内で各通信装置に共通のヘルプ期間を設ける代わりに、接続先通信装置ごとにヘルプ期間が設定されてもよい。例えば、接続先通信装置が、中継通信期間においてTimed Poll信号をブロードキャストで送信し、そのTimed Poll信号送信の後に、そのTimed Poll信号で指定されたヘルプ期間が設けられてもよい。なお、Timed Poll信号は、同期制御用の情報及びデータ送信時間など、接続先通信装置と通信するための制御情報を通知するために使用されるPoll信号である。また、接続先通信装置は、以前のスーパーフレームの中継通信期間において輻輳を検知していた場合に限り、ヘルプ期間を設定してもよい。これにより、接続先通信装置は、信号の衝突が発生する可能性がある場合に限り、ヘルプ期間を設けることができるので、自装置に割り当てられた期間を有効に活用できる。

図１７は、この変形例による、接続先通信装置ごとにヘルプ期間が設定される場合のスーパーフレームの一例を示した図である。
図１７において、横軸は時間を表す。また、図１７において、便宜上、基地局３をHubと表記し、通信装置２−１〜２−５を、それぞれ、A〜Eと表記する。そして矢印は、通信装置間、または通信装置と基地局間を伝送される信号を表す。
スーパーフレーム１７００には、直接通信期間１７０１と、中継通信期間１７０２が含まれる。

例えば、直接通信期間１７０１において、通信装置２−１及び２−３が基地局３との通信に成功し、通信装置２−２、２−４及び２−５が基地局３との通信に失敗したとする。この場合、通信装置２−１は、中継通信期間１７０２の自装置に割り当てられた期間１７１１において、Timed Poll信号をブロードキャストで送信する。そしてそのTimed Poll信号を受信できた通信装置２−２は、そのTimed Poll信号で指定されたヘルプ期間１７１１ａにおいてヘルプ信号を送信する。そして通信装置２−１は、受信したヘルプ信号の数に応じた宛先候補数を含むPoll信号を、ヘルプ期間１７１１ａの後に送信する。そして通信装置２−１は、Poll信号を受信すると、そのPoll信号に含まれる宛先候補数に基づいて定められる送信確率で、基地局３への信号の送信を実行するか否かを判定する。

同様に、通信装置２−３は、中継通信期間１７０２の自装置に割り当てられた期間１７１２において、Timed Poll信号をブロードキャストで送信する。そしてそのTimed Poll信号を受信できた通信装置２−４及び２−５は、そのTimed Poll信号で指定されたヘルプ期間１７１２ａにおいてヘルプ信号を送信する。そして通信装置２−３は、受信したヘルプ信号の数に応じた宛先候補数を含むPoll信号を、ヘルプ期間１７１２ａの後に送信する。そして通信装置２−４及び２−５は、Poll信号を受信すると、そのPoll信号に含まれる宛先候補数に基づいて定められる送信確率で、基地局３への信号の送信を実行するか否かを判定する。

この変形例によれば、接続先通信装置ごとにヘルプ期間が定められ、その接続先通信装置からのTimed Poll信号を受信できた通信装置だけがヘルプ信号を送信するので、同時にヘルプ信号を送信する可能性の有る通信装置の数を減らすことができる。そのため、この変形例による無線通信システムは、接続先通信装置においてヘルプ信号の輻輳が生じる可能性を低減できる。

さらに他の変形例によれば、接続元通信装置は、スーパーフレームの中継通信期間において、複数のPoll信号を受信できることがある。そこでこの場合、接続元通信装置は、次のスーパーフレームの中継通信期間において、最も宛先候補数が少ない接続先通信装置に割り当てられた期間に、基地局３への信号を送信してもよい。この場合、接続元通信装置は、例えば、ヘルプ信号を送信したスーパーフレームの中継通信期間の間、基地局３への信号を送信せずにPoll信号を受信する。そして接続元通信装置の通信制御部２２は、Poll信号に含まれる宛先候補数とPoll信号を送信した通信装置の識別情報を記憶部１４に記憶する。そして接続元通信装置の送信確率決定部２４は、受信したPoll信号に含まれる宛先候補数のうちの最小値の逆数を送信確率とする。

なお、受信したPoll信号のうちに、宛先候補数として、特定の数の代わりに複数であることが示されたPoll信号が含まれる場合、送信確率決定部２４は、そのPoll信号についての宛先候補数を予め設定された数ｎとして、最小の宛先候補数を決定する。なお、ｎは、2よりも大きく、かつ、3未満の値に設定されることが好ましい。この理由は、通常、接続先通信装置での輻輳は、二つの通信装置からの信号間で生じるためである。あるいは、ネットワーク設置時の試験またはシミュレーションなどにより、事前に衝突する信号の期待値が分かっている場合、その期待値をｎとしてもよい。

図１８は、この変形例による、スーパーフレームの一例を示した図である。なお、この変形例では、通信システムには、４台の通信装置２−１〜２−４が含まれるものとする。
図１８において、横軸は時間を表す。また、図１８において、便宜上、基地局３をHubと表記し、通信装置２−１〜２−４を、それぞれ、A〜Dと表記する。そして矢印は、通信装置間、または通信装置と基地局間を伝送される信号を表す。
スーパーフレーム１８００には、直接通信期間１８０１と、ヘルプ期間１８０２と、中継通信期間１８０３が含まれる。

例えば、直接通信期間１８０１において、通信装置２−１及び２−３が基地局３との通信に成功し、通信装置２−２及び２−４が基地局３との通信に失敗したとする。そして、通信装置２−１は、ヘルプ期間１８０２において、通信装置２−２からのヘルプ信号を受信し、一方、通信装置２−３は、通信装置２−２及び２−４からのヘルプ信号を受信したとする。この場合、通信装置２−１は、中継通信期間１８０３の通信装置２−１に割り当てられた期間において、宛先候補数１を含むPoll信号を送信する。一方、通信装置２−３は、中継通信期間１８０３の通信装置２−３に割り当てられた期間において、宛先候補数２を含むPoll信号を送信する。そして通信装置２−２は、通信装置２−１からのPoll信号と、通信装置２−３からのPoll信号を受信する。一方、通信装置２−４は、通信装置２−３からのPoll信号を受信する。

この場合、通信装置２−２は、宛先候補数が少ない、通信装置２−１を中継して、基地局３へ信号を送信すると決定する。そして次のスーパーフレームにおける中継通信期間１８０３の通信装置２−１に割り当てられた期間に、通信装置２−２は信号を送信する。
一方、通信装置２−４は、通信装置２−３からしかPoll信号を受信していないので、次のスーパーフレームにおける中継通信期間１８０３の通信装置２−３に割り当てられた期間に信号を送信する。

図１９は、この変形例による、接続元通信装置における通信処理の動作フローチャートである。なお、この変形例による動作フローチャートと図１１に示された動作フローチャートとの相違点は、ステップＳ３０４以降の処理に関する部分なので、図１９では、ステップＳ３０４以降の処理の代わりに行われる処理について説明する。

通信制御部２２は、Poll信号を受信すると、そのPoll信号に含まれる宛先候補数を、そのPoll信号を送信した接続先通信装置の識別情報とともに記憶部１４に記憶する（ステップＳ６０１）。そして通信制御部２２は、現在のスーパーフレームが終了したか否か判定する（ステップＳ６０２）。現在のスーパーフレームが終了していない場合（ステップＳ６０２−Ｎｏ）、通信制御部２２は、ステップＳ６０１の処理を繰り返す。
一方、現在のスーパーフレームが終了した場合（ステップＳ６０２−Ｙｅｓ）、送信確率決定部２４は、宛先候補数の最小値を求め、その最小値の逆数を送信確率とする（ステップＳ６０３）。そして送信確率決定部２４は、送信確率及び宛先候補数の最小値を含むPoll信号に含まれる、そのPoll信号を送信した接続先通信装置の識別情報を通信制御部２２に渡す。

通信制御部２２は、ヘルプ信号を送信したスーパーフレームの次のスーパーフレームの中継通信期間において、送信確率決定部２４から受け取った接続先通信装置の識別情報を参照して、その接続先通信装置に割り当てられた期間を特定する。そして通信制御部２２は、その期間中の送信タイミングにおいて、送信確率決定部２４から受け取った送信確率で信号を送信するか否か判定する（ステップＳ６０４）。そして通信制御部２２は、信号を送信すると判定した場合（ステップＳ６０４−Ｙｅｓ）、信号を送信する（ステップＳ６５）。一方、通信制御部２２は、信号を送信しないと判定した場合（ステップＳ６０４−Ｎｏ）、信号を送信せずに待機する（ステップＳ６０６）。
ステップＳ６０５またはＳ６０６の後、通信制御部２２は、次のスーパーフレームまで待機し（ステップＳ６０７）、その後、ステップＳ６０４以降の処理を繰り返す。

この変形例によれば、接続元通信装置は、最も信号が衝突する可能性が低い接続先通信装置を選択してその選択した接続先通信装置に信号の中継をさせるので、接続先通信装置において輻輳が生じる可能性を低減できる。またこの変形例では、無線通信システムは、一つの接続元通信装置が複数の接続先通信装置を介して基地局３と接続され、代わりに、他の接続元通信装置が接続先通信装置を利用できずに、基地局３と通信できなくなるといった事態が生じることを防止できる。

さらに他の変形例によれば、接続先通信装置は、宛先候補数を含むPoll信号を送信する際、そのPoll信号に、宛先候補数とともに、接続先通信装置が受信したヘルプ信号を送信した接続元通信装置の識別情報も含めてもよい。

図２０は、この変形例によるPoll信号の構成を示す図である。Poll信号２０００も、図５に示されたPoll信号と同じパケット形式で作成され、先頭から順に、プリアンブル部２００１と、物理層ヘッダ部２００２と、PSDU２００３とを含む。PSDU２００３は、MACヘッダ２０１１と、ペイロード２０１２と、FCS２０１３とを含む。そしてMACヘッダ２０１１は、フレーム種別２０２１と、受信先の通信装置の識別情報２０２２と、Poll信号２０００を送信した通信装置の識別情報２０２３と、Poll信号２０００を送信した通信装置が含まれるネットワークの識別情報２０２４とを含む。Poll信号２０００では、フレーム種別２０２１が、Poll信号であることを表すビット列を含む。なお、フレーム種別２０２１は、受信先の通信装置の識別情報２０２２に宛先候補数だけを含む場合と、宛先候補数とともにヘルプ信号の送信元の識別情報を含む場合とで、異なるビット列を含んでもよい。
また、Poll信号２０００では、受信先の通信装置の識別情報２０２２は、宛先候補数を表すビット列２０３１とともに、ヘルプ信号を送信した通信装置の識別情報２０３２とを含む。

接続元通信装置の送信確率決定部２４は、Poll信号を参照して、自装置の識別情報が含まれているか否か判定する。そして送信確率決定部２４は、Poll信号に自装置の識別情報が含まれていれば、そのPoll信号に含まれる宛先候補数の逆数を送信確率とする。一方、Poll信号に自装置の識別情報が含まれていなければ、送信確率決定部２４は、そのPoll信号を破棄する。そして接続元通信装置は、次にPoll信号を受信するまで、基地局３への信号の送信を待機してもよい。

また、接続元通信装置の送信確率決定部２４は、Poll信号に、自装置よりもQoSが高い他の通信装置の識別情報が含まれている場合、そのPoll信号を破棄してもよい。そして接続元通信装置は、次にPoll信号を受信するまで、基地局３への信号の送信を待機してもよい。これにより、この無線通信システムは、QoSの高い通信装置の通信を、QoSの低い通信装置の通信よりも優先させることができる。

なお、各通信装置が他の通信装置のQoSを知るために、例えば、基地局３が各通信装置に通知する報知情報に、各通信装置のQoSを含めてもよい。あるいは、接続元通信装置がヘルプ信号に自装置のQoSを含め、接続先通信装置は、受信したヘルプ信号に含まれるQoSを、そのヘルプ信号を送信した接続元通信装置の識別情報に対応付けてPoll信号に含めてもよい。

この変形例によれば、接続元通信装置は、自装置からの信号を受信している接続先通信装置に基地局への信号の中継を依頼できるので、基地局との通信を確実に成功させることができる。

さらに他の変形例によれば、接続元通信装置となる通信装置の構成と接続先通信装置となる通信装置の構成とは、異なっていてもよい。この場合、接続元通信装置となる通信装置の制御部は、データ生成部２１と、通信制御部２２と、送信確率決定部２４の機能を実現すればよい。一方、接続先通信装置となる通信装置の制御部は、通信制御部２２と、宛先候補数決定部２３の機能を実現すればよい。

なお、各通信装置は、自装置の起動時における、中継通信期間にT-Poll信号を送信して、ヘルプ期間を設定し、そのヘルプ期間内に受信したヘルプ信号の数により、宛先候補数を決定してもよい。そして通信装置は、基地局との接続に成功している間のスーパーフレームの中継通信期間に、宛先候補数を含むPoll信号を送信してもよい。

また、基地局が、各通信装置に個別に通信チャネルを設定していない場合、基地局自身が接続先通信装置として動作してもよい。この場合、基地局の制御部が、上記の実施形態または変形例による通信装置の通信制御部２２及び宛先候補数決定部２３の機能を実現すればよい。

ここに挙げられた全ての例及び特定の用語は、読者が、本発明及び当該技術の促進に対する本発明者により寄与された概念を理解することを助ける、教示的な目的において意図されたものであり、本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する、本明細書の如何なる例の構成、そのような特定の挙げられた例及び条件に限定しないように解釈されるべきものである。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

１ 通信システム
２−１〜２−５ 通信装置
１１ アンテナ
１２ 無線処理部
１３ ベースバンド処理部
１３１ 変調部
１３２ 復調部
１３３ 品質測定部
１４ 記憶部
１５ 制御部
２１ データ生成部
２２ 通信制御部
２３ 宛先候補数決定部
２４ 送信確率決定部
３ 基地局
４１ アンテナ
４２ 無線処理部
４３ ベースバンド処理部
４３１ 変調部
４３２ 復調部
４４ 記憶部
４５ 有線インターフェース部
４６ 制御部

Claims (10)

1. 複数の通信装置を有する通信システムにおける通信方法であって、
   前記複数の通信装置のうちの第１の通信装置は、前記複数の通信装置のうちの他の通信装置との接続を要求する接続要求信号を所定期間内に送信し、
   前記複数の通信装置のうちの第２の通信装置は、前記所定期間内に受信した前記接続要求信号の数を、前記第２の通信装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数として含む接続許可信号を送信し、
   前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から受信した前記接続許可信号に含まれる前記宛先候補数が多いほど小さくなる、信号を送信する確率である送信確率を求め、
   前記第１の通信装置は、前記送信確率に従って前記第２の通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて信号を送信するか否かを判定する、
   ことを含む通信方法。
2. 前記第２の通信装置は、前記所定期間内において前記接続要求信号の輻輳を検知すると、前記接続許可信号に、前記宛先候補数が複数であることを表す情報を含めることをさらに含み、
   前記第１の通信装置が前記送信確率を求めることは、前記接続許可信号に、前記宛先候補数が複数であることを表す情報が含まれている場合、前記送信確率を事前に設定された確率とすることを含む、請求項１に記載の通信方法。
3. 前記所定期間において、前記複数の通信装置のそれぞれに異なる通信チャネルが割り当てられる、請求項１または２に記載の通信方法。
4. 前記第２の通信装置は、当該第２の通信装置と通信するための制御情報とともに前記所定期間を設定する期間設定信号を送信することをさらに含み、
   前記第１の通信装置が前記接続要求信号を送信することは、前記期間設定信号に指定された前記所定期間に前記接続要求信号を送信することを含む、請求項１または２に記載の通信方法。
5. 前記第１の通信装置が前記送信確率を求めることは、前記第１の通信装置が複数の前記第２の通信装置から前記接続許可信号を受信した場合、複数の前記接続許可信号のそれぞれに含まれる前記宛先候補数のうちの最小値に基づいて前記送信確率を決定することを含み、
   前記第１の通信装置が前記信号を送信するか否かを判定することは、前記宛先候補数の最小値に対応する前記第２の通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて前記信号を送信するか否かを判定することを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の通信方法。
6. 前記第２の通信装置は、前記接続許可信号に、前記複数の通信装置のうち、受信した前記接続要求信号を送信した通信装置の識別情報を含めることをさらに含み、
   前記第１の通信装置が前記信号を送信するか否かを判定することは、前記接続許可信号に当該第１の通信装置の識別情報が含まれていない場合、前記接続許可信号を送信した前記第２の通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて前記信号を送信せず、一方、前記接続許可信号に当該第１の通信装置の識別情報が含まれている場合、前記接続許可信号を送信した前記第２の通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて前記送信確率に従って前記信号を送信するか否かを判定することを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の通信方法。
7. 自装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数を含む接続許可信号を送信する接続先通信装置と、
   前記接続先通信装置から受信した前記接続許可信号に含まれる前記宛先候補数が多いほど小さくなる、信号を送信する確率である送信確率を求め、当該送信確率に従って前記接続先通信装置へ信号を送信できるタイミングにおいて信号を送信するか否かを判定する接続元通信装置と、
   を有する通信システム。
8. 前記接続元通信装置は、前記接続先通信装置に接続を要求する接続要求信号を所定期間内に送信し、
   前記接続先通信装置は、前記所定期間内に受信した前記接続要求信号の数を前記宛先候補数とする、請求項７に記載の通信システム。
9. 他の通信装置から受信した接続許可信号に含まれる、該他の通信装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数を記憶する記憶部と、
   前記宛先候補数が多くなるほど小さくなる、信号を送信する確率である送信確率を求め、当該送信確率に応じて信号を送信するか否かを判定し、信号を送信すると判定した場合に該信号を生成する制御部と、
   該信号を含む無線信号を送信する無線処理部と、
   を有する通信装置。
10. 所定期間内に他の通信装置から受信した、接続を要求する接続要求信号の数を求め、当該数を、自装置で競合する可能性がある信号の数を表す宛先候補数として含む接続許可信号を生成する制御部と、
    前記接続許可信号を含む無線信号を送信する無線処理部と、
    を有する通信装置。

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