JP6310547B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、通信処理装置、集積回路、無線通信端末、メモリーカード、無線通信装置および無線通信方法に関する。

人体に形成する無線ネットワークとしてボディエリアネットワークと呼ばれるネットワークが知られている。ボディエリアネットワークは、例えば人体に中央装置としてのハブと、端末装置としてのノードを装着して、ハブおよびノード間で通信を行う。

スケジュールベースのアクセス方式と、スケジュールベース以外のアクセス方式、例えばＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等のアクセス方式が、同一周波数上で時間的にシェアする仕組みがある。スケジュールベースのアクセス方式として、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）ベースのアクセス方式が知られており、シンプルなアクセス方式のため、ノード側の消費電力低減のためには望ましい方式であると言える。

ＴＤＭＡの場合には、予め各ノードにスロットを割り当てるため、基本的にはビーコン信号といった一定周期で定期的に送信する報知信号に、各ノードのスロット割当情報を挿入することが考えられる。この場合、各ノードはビーコン信号を受信し、そこに含まれるスロット割当情報に従って、自ノードに割り当てられたスロットを特定し、特定したスロットで送受信を行うことになる。

この方法では、スロット割当情報を挿入したビーコン信号の受信に失敗したノードが存在する場合、同一スロットを複数ノードが使用することによる衝突が発生する可能性がある。これを回避するため、ノードは、自ノードの割当スロットでは、必ず送信を行うのを基本とし、その直前のビーコン信号の受信に失敗した時のみ、その割当スロットでは送信しないことで、ビーコン信号が受信できなかったことをハブに通知する仕組みが提案されている。

しかしながら、この提案では、各ノードが自ノードの割当スロットでは毎回必ず送信する必要があるため、ノードの消費電力が高くなる問題があった。また、ハブが定期的に送信する報知信号に、各ノードの割当情報を挿入する必要があるため、ビーコン信号長が長くなり、これを受信する際の消費電力も増加していた。

特開２０１３−１１５５１７号公報

本発明の実施形態は、同じスロット使用することによる衝突の問題を防止する仕組みを低消費電力で実現することを目的とする。

本発明の実施形態としての通信処理装置は、一定周期で報知信号を送信し、前記報知信号の送信間隔の少なくとも一部の期間でスロットを用いて通信を行う通信処理装置であって、前記スロットを変更する対象となる第１無線通信装置と、前記第１無線通信装置が使用する変更後のスロットの使用開始タイミングとを指定する第１情報を前記報知信号で送信し、前記第１情報の送信後、前記変更後のスロットを指定した第２情報を、前記報知信号とは別の信号で送信する制御手段を備える。

第１の実施形態に係る無線ネットワークシステムの一例を示す図。 第１の実施形態に係るハブのタイミング図。 ビーコンフレームのフォーマット例を示す図。 スロット割当情報を通知するフレームのフォーマット例を示す図。 受信確認情報を通知するフレームのフォーマット例を示す図。 第１の実施形態に係るハブが備える無線通信装置の機能ブロック図。 第１の実施形態に係るノードが備える無線通信装置の機能ブロック図。 第１の実施形態に係るハブの動作例を示すフローチャート。 第１の実施形態に係るノードの動作例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係るハブのタイミング図。 第３の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のハードウェア構成例を示す図。 第３の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のハードウェア構成例を示す図。 第４の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。 第４の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図。 第５の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。 第５の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図。 第６の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図。 第６の実施形態係るノードが備える無線通信装置のブロック図。 第７の実施形態に係る無線通信端末の斜視図。 第７の実施形態に係るメモリーカードを示す図。 第１６の実施形態に係る無線通信システムを示す図。 第１６の実施形態に係るノードのハードウェアブロック図。 第１６の実施形態に係るハブのハードウェアブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態に係る無線ネットワークシステムの一例を示す。図１に示す無線ネットワークシステム１００は、ハブ１０と、複数のノード２０、２１、２２を含む。ハブ１０は、ノード２０〜２２の中央装置として動作し、ノード２０〜２２は、ハブ１０（中央装置）に対する端末として動作する。ハブ１０は、ノード２０〜２２と通信するための無線通信装置を備え、ノード２０〜２２は、ハブ１０と通信するための無線通信装置を備える。ハブ１０が備える無線通信装置は、ノード２０、２１、２２が備える無線通信装置の通信対象となる対象通信装置であり、ノード２０、２１、２２が備える無線通信装置は、ハブ１０が備える無線通信装置の通信対象となる対象通信装置である。ハブ１０からノード２０〜２２への送信はダウンリンク送信、ノード２０〜２２からハブ１０への送信はアップリンク送信と呼ばれる。

本システムは一例として、ボディエリアネットワーク（ＢＡＮ：Ｂｏｄｙ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に適用できる。この場合、各ノードおよびハブは人体に設置される。各ノードは、例えば１つまたは複数の生体センサーを内蔵しており、生体センサーで取得したセンシング情報を、ハブ１０に無線送信する。また各ノードは、通信に必要な制御情報等をハブから無線で取得する。生体センサーとしては、例えば睡眠センサー、加速度センサー、心電図センサー、体温センサー、脈センサーなどが想定される。なお、人体に設置とは、人体の部位（指や手首、体内）に固定的に設置する場合の他、首掛け紐に設置する場合や手で所持する場合、服のポケットや鞄等のユーザの所持物に入れる場合など、ユーザの近くに配置する状態も含み得る。本システムの適用は、ボディエリアネットワークに限定されず、ハブとノードを配置して互いに通信するネットワークある限り、任意のネットワークに適用できる。例えばハブとノードを、動物や植物等、人体以外の生体に設置してもよいし、生体以外の物体、例えば自動車の複数箇所（例えばボディと車輪など）に設置してもよい。

図２に、第１の実施形態に係るハブのタイミング図を示す。ノードのタイミング図に関しては、送受信の関係がハブと逆になる以外は、ノードの送受信する信号および送受信のタイミングはハブと同一であるため、図示を省略する。

図２の下側は、ハブの受信部がノードから受信する信号（すなわちノードの送信部がハブに送信する信号）を示し、図の上側は、ハブの送信部がノードに送信する信号（すなわちノードの受信部がハブから受信する信号）を示す。横軸は時間軸であり、図に沿って右側が時間の流れる方向である。

以下、図２を用いてハブおよびノードの動作例を説明する。まず、ハブの動作例を説明する。

ハブは一定の周期で、報知信号であるビーコン信号を送信し、送信したビーコン信号が各ノードで受信される。ビーコン信号とは、所定のフォーマットのビーコンフレームを運ぶ信号である。図における「Ｂ」の文字が入った縦長の矩形は、ビーコン信号を表している。ビーコン信号の送信はブロードキャストによって行われるのが一般的であるが、マルチキャストによって行われることも可能である。連続する２つのビーコン信号間の期間ないしは区間を、ビーコンインターバルと呼ぶ。

ビーコンインターバル内には、スケジュール期間（ＳＰ：Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｐｅｒｉｏｄ）と、制御・管理期間（ＣＭＰ：Ｃｏｎｔｒｏｌ ＆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｐｅｒｉｏｄ）と、未使用期間（ＩＡ：ＩｎＡｃｔｉｖｅ ｐｅｒｉｏｄ）とが、配置されている。ビーコンインターバル内の時間は、スロットと呼ばれる短い所定の時間長に区切られて管理されており、図では、このことを時間軸に設定された短い縦線で表している。スケジュール期間では、各ノードに事前にスロットを割り当て、割り当てたスロットをベースに、スロット単位で通信を行う期間である。制御・管理期間は、管理フレームや制御フレームといった制御および管理のための信号を送受信する期間である。未使用期間は通信を行わない期間である。スケジュール期間では、スロットベースの通信方式、すなわちＴＤＭＡ方式が適用される。制御・管理期間では、スロット付きアロハやＣＳＭＡ等の競合ベースアクセス方式が用いられる。スケジュール期間および競合ベースアクセス期間では、いずれも共通の同一の周波数帯域（同一のチャネル）を用いて、通信が行われる。

制御・管理期間では、必ずしも競合ベースアクセス方式を用いなくともよく、別の通信方式、例えば複数のノードによる周波数分割多重通信や空間多重通信でもかまわない。また、ビーコンインターバル内のこれらの期間の配置順序は、図示のものに限定されるものではなく、任意の順序でかまわない。また、非動作期間は存在しない構成も可能である。また、ビーコンインターバル内を複数の期間に分けない構成、例えばビーコンインターバル内を全てスロットベースのＴＤＭＡ期間とし、制御および管理は別のチャネルで行うことも可能である。

スケジュール期間は、上述したようにスロットベースの通信が行われる。各ノードは、互いに異なる１つまたは複数のスロットの割り当てを受け、割り当てられたスロットでハブと通信する。各ノードは、連続するビーコンインターバル毎にスロットの割り当てを受けたり、一定数のビーコンインターバル毎にスロットの割り当てを受けたり、特定のビーコンインターバル内でのみスロットの割り当てを受けたりなど、スロットの割り当ての形態は様々である。フレーム送信に失敗した場合の再送用フレームを送信するためのスロットなど、スロットの用途が特定されてもよい。ハブは、ノードからスロットでデータフレームを正常に受信した場合は、確認応答（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｍｅｎｔ）フレームを返す。図において「Ｄ」の矩形はデータフレームの信号を表し、「Ａ」の矩形は、確認応答フレームの信号を表し、「Ｍ」の矩形は管理フレームの信号、特に、後述する通知フレームの信号を示す。

制御・管理期間は、上述したように、競合ベースアクセス方式が適用され、本実施形態では、スロット付きアロハ（ｓｌｏｔｔｅｄ ａｌｏｈａ）方式が適用される。スロット付きアロハ方式では、ノードが送信用のフレームを有する場合、あるスロットでのフレームの送信または非送信を、乱数を生成することで決定する。規定の送信確率で、送信が決定されるようになっている。送信が決定された場合は、スロットの開始タイミングでフレームを送信する。非送信が決定された場合は、フレームの送信を見送る。規定の送信確率はパラメータとして変更可能である。なお、複数のノードが同じスロットのタイミングで送信を行った場合は、フレームが衝突し、送信は失敗となる可能性が高い。なお、スロット付きアロハ方式では、スケジュール期間で適用するＴＤＭＡ方式とは異なり、事前にハブからスロットの割り当てを受ける必要はない。

図２のタイミング図では、既に各ノード２０〜２２が、スケジュール期間のスロットの割り当てを受けている場合を想定している。各ノードは、スケジュール期間のスロットの割当を受けるために、競合ベースアクセス期間で接続要求（Ｃ−Ｒｅｑ）フレームを送信し、ハブから接続割当（Ｃ−Ａｓｓ）フレーム（あるいは接続応答フレーム）を受けることで、スロットの割当を受ける。これらのやり取りの図示は省略している。何らかのトリガーにより、ハブが２つのノード（ここではノード１、２とする）のスロット割り当てに変更が必要と判断したとする。例えば、新たな別のノードの接続要求があったため、ノード１、２のスロット割り当ての変更の必要が発生した場合、ノード１、２の現在の割当スロットの通信品質が低いため別のスロットへの変更の必要が生じた場合、ノード１、２の一方または両方からスロット割当要求（現在使用しているスロットの変更要求）があった場合など、スロット変更のトリガーとなる条件は何でもよい。

ハブは、ノード１、２のスロット変更が必要と判断すると、ノード１、２のスロットの再割り当てを行い、変更後のスロット（新たに割り当てるスロット）を決定する。また、ハブは、変更対象となるノード（以下、変更対象ノード。ここではノード１、２）を指定した変更対象情報と、変更後のスロットの使用開始タイミングを特定する変更タイミング情報とを含むビーコン信号５１を送信する。ビーコン信号５１は、ビーコンフレームを運ぶ信号である。

図３に、本実施形態に係るビーコンフレームのフォーマット例を示す。スロット変更対象フィールド“Ｓｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ”と、スロット変更タイミングフィールド“Ｓｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔｉｍｉｎｇ”とを含む。

スロット変更対象フィールドは、複数のビットを含み、それぞれが複数のノードの個々に予め割り当てられている。これらのビットのうち、変更対象ノードのビットを１とし、それ以外のノードのビットを０に設定する。先頭ビットから順番にノード１、２、・・が割り当てられているとすると、本例ではノード１、２が変更対象のため、先頭の２つのビットをそれぞれ１に設定し、それ以外のビットを０にする。図２では、このことを、Ｓｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ （ｎｏｄｅ １，２ ＝１）と表現している。

スロット変更タイミングフィールドでは、変更後のスロットの使用が開始される（すなわち、変更後のスロットが有効になる）ビーコンインターバルを特定する情報を格納する。例えば、ビーコン信号５１の次のビーコン信号から数えて３つ目のビーコン信号のビーコンインターバルから、変更後のスロットの使用を開始するときは、“３”を設定する。図２では、このことを、Ｓｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔｉｍｉｎｇ＝３と表現している。

なお、ビーコンフレームのその他のフィールドについて、簡単に説明すると、Ｈｕｂ Ａｄｄｒｅｓｓフィールドはハブのアドレスを格納するフィールドであり、Ｂｅａｃｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌフィールドは、ビーコン周期長を格納するフィールドであり、Ｃ／Ｍ Ｓｔａｒｔフィールドは、制御・管理期間の開始スロットの位置を格納するフィールドであり、Ｉｎａｃｔｉｖｅ Ｓｔａｒｔ Ｓｌｏｔは、未使用期間の開始スロットの位置を格納するフィールドであり、Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐフィールドはハブの時刻（タイムスタンプ）を格納するフィールドであり、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｈａｎｇｅフィールドはチャネルを変更するときに使用するフィールドであり、Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｄａｔａフィールドは、ハブがノードにダウンリンク送信するデータの有無を格納するフィールドである。なお、図３に示したフレームフォーマットは一例であり、フォーマットの構成等が変更されていても何ら構わない。

ハブは、ビーコン信号５１の送信後、変更対象ノードに、新たに割り当てるスロット（変更後のスロット）を指定したスロット割当情報を含む管理フレーム（以下、通知フレームと呼ぶ）６１を、ビーコン信号とは別の信号で送信する。通知フレーム６１は、ビーコン信号５１のビーコンインターバル内の制御・管理期間で送信する。スロット付きアロハベース方式の場合、制御・管理期間内で、ハブが適当にスロットを選択して、スロット割当情報を含む通知フレームを送信する。本例では、ノード１、２が変更対象ノードのため、スロット割当情報では、ノード１、２の変更後のスロットを指定する。

図４に、通知フレームのフォーマット例を示す。ノード毎にフィールドを設定し、当該フィールドにノードの識別子とノードの変更後のスロットとを指定したスロット割当情報とを格納する。図の例では、ノード１に変更後のスロット３、４、５を指定したスロット割当情報（Ｕｓｅｒ ＩＤ＝１，｛３：５｝）と、ノード２に変更後のスロット６、７を指定したスロット割当情報（Ｕｓｅｒ ＩＤ＝２，｛６：７｝）とを、ノード１、２用のフィールドに格納した例が示される。なお、上述した説明では、制御・管理期間内でスロット割当情報を送信するとしたが、ビーコン信号とは別の信号で送信する限り、他の期間で送信することも可能である。例えば、スケジュール期間内にハブ用のスロットがあれば、そのスロットで、スロット割当情報を送信してもかまわない。

スロット割当情報を含む通知フレームの受信対象ノードは、変更対象情報にて指定した変更対象ノードである。変更対象ノードが複数の場合は、通知フレームの宛先アドレスとして、マルチキャストアドレスまたはブロードキャストを用いることができる。ただし、通知フレームに複数のアドレスを格納可能な場合は、ユニキャストアドレスを複数設定してもよい。あるいは、各ノードに対してそれぞれ個別にユニキャストの通知フレームを送信する構成でも構わない。この場合、通知フレームには、宛先のユニキャストのノードに対するスロット割当情報のみ格納すればよい。

一方、変更対象ノードが１つの場合は、ユニキャストアドレスを設定すればよいが、マルチキャストアドレスまたはブロードキャストアドレスを設定することも可能である。ただし、ユニキャストアドレスを用いる方が、受信対象ノード以外のノードの受信処理負荷を低減できる点では望ましい。

その後も、ハブは、引き続き、ビーコン信号での変更対象情報と変更タイミング情報の送信と、その後の通知フレームでのスロット割当情報の送信とを継続する。ハブは、ビーコン信号の送信毎に、変更タイミング情報の値を、１ずつ減じる。例えば、ビーコン信号５１の次に送信するビーコン信号５２では、変更タイミング情報の値は２になる。

ここで、ハブは、スケジュール期間において、変更対象ノードからその割り当てスロットでデータフレームを受信した場合、受信したデータフレームに、当該変更対象ノードがスロット割当情報を受信したことを示す受信確認情報が含まれるかを調べる。受信確認情報を格納するフィールドを備えたデータフレームのフォーマット例を図５に示す。図５において、データフレームのヘッダーに、変更確認フィールド（ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ フィールド）を設け、当該フィールドにビット１が設定されていた場合に、受信確認情報が含まれていると判断し、０が設定されていた場合、受信確認情報が含まれていないと判断する。

ハブは、変更対象ノードから受信したデータフレームに受信確認情報が含まれていると判断した場合、次に送信するビーコン信号から、変更対象情報において、当該ノードのビットを０にする。これにより、当該ノードは、次のビーコン信号からは自分が指定されないため、ビーコン信号等の受信処理負荷を低減できる。すなわち、自身のビットが０であることを確認すれば、スロット割当情報のフィールドに続く変更タイミング情報のフィールドを確認する処理や、その後のスロット割当情報を含む通知フレームの受信処理も省略して、処理の負荷を軽減できる。

図２の例では、ハブが、ノード１から、変更確認フィールド（ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ フィールド）に１が設定されたデータフレーム７１を受信したため、次のビーコン信号５３から、変更対象情報におけるノード１のビットを０にする。一方、ノード２からは、まだ受信確認情報を受信していないため、ビーコン信号５３の変更対象情報におけるノード２のビットを１に維持する。

ハブは、ビーコン信号５３の送信に続くスケジュール期間内で、ノード２から変更確認フィールド（ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ フィールド）に１が設定されたデータフレーム８１を受信する。これによりハブは、ノード２がスロット割当情報を受信したと判断する。よって、次に送信するビーコン信号５４では、変更対象情報におけるノード２のビットも０にする。これにより、全ノードのビットが０になる（図２ではこれをＳｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ ｆｏｒ ａｌｌ ｎｏｄｅｓ＝０と表現している）。また、ハブは、ビーコン信号５３の送信後の制御・管理期間においては、これまでと同様に、スロット割当情報を含む通知フレーム６３を送信する。ただし、すべての変更対象ノードから受信確認情報を取得済みのため、通知フレーム６３の送信は省略することも可能である。

ここで、通知フレームには、変更対象ノードすべてのスロット割当情報を含めてもよいし、直前に送信したビーコン信号で指定した（ビットが１である）ノードのみのスロット割当情報を含めてもよい。例えば、ビーコン信号５３ではノード２のみを指定したため、通知フレーム６３では、ノード２のみのスロット割当情報を含め、ノード１のスロット割当情報は含めなくてもよい。

上述のようにビーコン信号の送信毎に、変更タイミング情報の値を１ずつ減算する結果、次に送信するビーコン信号５４では、変更タイミング情報の値が０になる。つまり、ビーコン信号５４の送信で始まるビーコンインターバルが、変更後のスロットの使用開始タイミングとなる。変更対象ノードは、このことを、最初に受信したビーコン信号の変更タイミング情報の値から内部での演算により認識してもよいし、ビーコン信号の変更タイミング情報の値を毎回確認し、ビーコン信号５４の変更タイミング情報の値が０になったことで認識してもよい。変更対象ノードは、ビーコン信号５４のビーコンインターバル以降、スロット割当情報で指定された変更後のスロットを用いて、ハブにフレームを送信する。図２の例では、ノード１は、ビーコン信号５４のビーコンインターバルでは、ビーコン信号５１のビーコンインターバルのときとは異なるスロットで、データフレーム７２を送信している。

以上がハブの動作例である。以下、ノードの動作例について説明する。

各ノードは、ハブから一定周期で送信されるビーコン信号を受信し、ビーコン信号内の変更対象情報において、自ノードが変更対象ノードとして指定されているかを判断する。各ノードは、変更対象ノードとして指定されていた場合には、その後の制御・管理期間内で、ハブから送信される通知フレームの受信待ちを行う。

各ノードは、ハブから通知フレームを受信した場合は、通知フレーム内のスロット割当情報に基づき、変更後のスロットを把握する。変更後のスロットを把握したノードは、次のスケジュール期間内でハブに、受信確認情報を格納した（ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ ｂｉｔを１にした）データフレームを送信する。これにより、ノードは、スロット割当情報を正常に受信したことを、ハブに通知する。

図２の例では、ノード１が、ハブからビーコン信号５１を受信し、変更対象情報に基づき、自ノードが変更対象ノードとして指定されていることを把握する。その後の制御・管理期間内でハブから送信される通知フレーム６１を受信し、通知フレーム６１内のスロット割当情報から、変更後のスロットを把握する。変更後のスロットを把握したノード１は、受信確認情報を格納したデータフレーム７１を送信する。その後、ノード１は、変更後のスロットの使用開始タイミング前までは、現在の割当スロットを用いてハブと通信する。例えば、ビーコン信号５３のフレームインターバル内のスケジュール期間において、現在の割当スロットでデータフレーム７３を送信する。その後、ハブからビーコン信号５４を受信し、変更後のスロットの使用開始タイミングが到来したことを認識すると、ノード１は、以降、変更後のスロットを用いて、ハブと通信する。図２の例では、続くスケジュール期間において変更後のスロットで、データフレーム７２を送信する。以降も、同様に、変更後のスロットを用いて、ノード１は、データフレームを送信する。

一方、ノード２も、ノード１と同様に、ビーコン信号５１を受信し、変更対象情報に基づき、自ノードが変更対象ノードとして指定されていることを把握する。ノード２は、その後の制御・管理期間内で通知フレームの受信を試みるが、受信に失敗する。あるいは、ノード２は、ビーコン信号５１の受信に失敗し、その後の通知フレームの受信も行わなかったとしてもよい。

次に、ノード２は、ビーコン信号５２を受信し、そこに含まれる変更対象情報に基づき、自ノードが変更対象ノードとして指定されていることを把握する。ノード２は、続けて、制御・管理期間内でハブから送信される通知フレーム６２を受信する。ノード２は、通知フレーム６２に含まれるスロット割当情報から、自ノードの変更後のスロットを把握する。変更後のスロットを把握したノード２は、受信確認情報を格納したデータフレーム８１を送信する。その後、ノード２は、ビーコン信号５４を受信し、変更後のスロットの使用開始タイミングが到来したことを認識する。以降、ノード２は、変更後のスロットを用いて、ハブにデータフレームを送信する。

なお、各ノードは、ビーコン信号内の変更対象情報において自ノードが指定されておらず、かつハブに送信するデータフレームも無いまたは送信予定が無い場合は、スリープモードに移行してもよい。なお、スリープモードは、通常よりも消費電力が低い状態を表し、一例として、ネットワークから情報を受信できない、または受信を抑制する状態にしてもよい。スリープモードでは、ビーコン信号、または、通知フレームを受信しなくてもよい。ビーコン信号内の変更対象情報において、自ノードが指定されてはいるものの、受信確認情報を送信した後（望ましくは、ハブからＡＣＫフレームを受信した後）の場合も、スリープモードに移行してもよい。

上述した動作の例では、各ノードは、受信確認情報をスケジュール期間内においてデータフレームで送信したが、受信確認情報の通知用の管理フレームを新たに定義して、当該管理フレームで送信してもよい。このとき、このフレームをスケジュール期間で送信する他、制御・管理期間で送信してもよい。

また、上述した動作の例では、ハブは、制御・管理期間で、スロット割当情報を含む通知フレームを送信したが、スケジュール期間内に自身のダウンリンク送信用のスロットがある場合は、そのスロットで送信することも可能である。このとき、スロット割当情報を、データフレームまたは管理フレームのいずれで送信してもよい。

また、上述した動作の例では、アップリンク送信用のスロットをノードに割り当てる場合を説明したが、ハブから各ノードへのダウンリンク送信用のスロットをノードごとに割り当てる場合も、同様の動作が実施可能である。

図６に、本実施形態のハブが備える無線通信装置の構成例を示す。無線通信装置は、１つ又は複数のアンテナ１１、ＰＨＹ＆ＲＦ部２０、本実施形態に係る通信処理装置であるＭＡＣ部３０および上位処理部４０を備える。ＰＨＹ＆ＲＦ部２０は、送信部２１と受信部２２を含む。ＭＡＣ部３０は、送信処理部３１、受信処理部３２、制御手段（アクセス制御部３３、割当制御部３４）を含む。図６では、割当制御部３４はアクセス制御部３３と独立したブロックとしたが、アクセス制御部３３が割当制御部３４の動作を含んでも構わない。ＭＡＣ部３０、または、ＭＡＣ部３０とＰＨＹ＆ＲＦ部２０の一部（例えばＰＨＹ処理部分）との組は、一例として、本実施形態の通信処理装置に対応する。また、ＰＨＹ＆ＲＦ部２０の全部または一部（例えばＲＦ処理部分）は、本実施形態の無線通信部に対応する。

上位処理部４０は、ＭＡＣ層より上位のプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰまたはＵＤＰ／ＩＰ、アプリケーション層など）を処理する。ハブへ送信するデータをＭＡＣ部３０に渡し、ハブから受信したデータをＭＡＣ部３０から受け取る。

アクセス制御部３３は、スケジュール期間および制御・管理期間等の時間管理を行うとともに、使用チャネルへのアクセス（スケジュール期間内でのスロットのアクセス、制御・管理期間内でのスロット付きアロハやキャリアセンス等のアクセス）を管理し、管理フレーム、データフレーム、制御フレームの送信を制御する。なお、管理フレームは、他の無線通信装置との間の通信リンクの管理のために用いられるフレームであり、ハブが送信する管理フレームとしては、ビーコンフレームや通知フレーム、接続応答フレーム、割当応答フレーム等がある。制御フレームは、管理フレーム及びデータフレームを、他の無線通信装置との間で送受信（交換）するときの制御のために用いられるフレームであり、本実施形態では、ＡＣＫフレーム等がある。アクセス制御部３３は、所望のタイミングにて、フレームの送信を送信処理部３１に指示する。アクセス制御部３３は、使用チャネルの切り換えを制御する機能を有していてもよい。

アクセス制御部３３からフレームの送信が指示されると、送信処理部３１は、フレームを生成し、生成したフレームを送信部２１へ出力する。送信部２１では、送信処理部３１から入力されたフレームに対し、使用する通信方式に従って、所望の物理層の処理を行って、ＤＡ変換や周波数変換等を行い、アンテナ１１を介して信号を空間に電波として送信する。

受信部２２は、アンテナ１１を介して、該当するチャネルの信号を受信し、使用する通信方式に従って受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部３２へ出力する。受信処理としては、例えばベースバンドへの周波数変換やＡ／Ｄ変換、Ａ／Ｄ変換後のフレームの物理ヘッダーの解析や復調処理など所望の物理層処理を含む。受信処理部３２は、受信部２２から入力されたフレームのＭＡＣヘッダーの解析等を行う。

受信処理部３２は、ノードから接続要求フレームを受信した場合には、アクセス制御部３３にノードからの接続要求を通知する。アクセス制御部３３は、当該接続要求に対し、スロット割当等の応答判断を、割当制御部３４を用いて行い、判断結果情報を送信処理部３１に通知する。例えば、接続要求を受け付ける場合は、ノードに割り当てるスロットの情報、具体的にスロットの個数と、スロットの位置を決定し、決定した情報を送信処理部３１に通知する。割り当てるスロットが不足しているなど、所定の条件に該当する場合は、接続を拒否する判断を行ってもよい。送信処理部３１は、アクセス制御部３３の判断結果情報に応じて、接続応答フレームを生成する。

受信処理部３２は、受信部２２から入力されたフレームのＭＡＣヘッダーの解析等を行い、受信したフレームがデータフレームである場合は、必要に応じて、処理後のフレームを上位処理部４０へ出力する。受信処理部３２は、必要に応じてＡＣＫフレームの生成指示をアクセス制御部３３に出力、または送信処理部３１に直接出力する。受信したフレームが、管理フレームまたは制御フレームである場合は、アクセス制御部３３または割当制御部３４に出力する。例えば、受信処理部３２は、受信フレームの解析を行った結果、ノードからのスロット割当要求を検出した場合には、割当制御部３４にノードの割当要求を通知する。具体的に、割当要求を行ったノードの識別情報、および要求するスロットの条件（例えば必要なスロット数、割り当てを要求するビーコンインターバルの頻度）を通知する。

割当制御部３４は、受信処理部３２からスロット割当要求を通知された場合、スロットの変更が必要なノード（変更対象ノード）を特定し、スロットの再割り当てを行い、変更後のスロットの使用開始タイミングを決定する。使用開始タイミングは、次に送信するビーコン信号のＫ（Ｋは１以上の整数）ビーコンインターバル後に決定する。Ｋの値は、事前に決められていてもよいし、所定の値範囲内の中から乱数などで適当に決めてもよい。割当制御部３４は、スロット割当要求を受けるごとにスロットの再割り当てを行ってもよいし、ノードからの割当要求を一定期間蓄積し、一定期間ごとに行っても（複数のノードからの割当要求をまとめて処理しても）よい。また、前述したように、ここで述べた以外のトリガーで、スロットの再割り当てを行ってもよい。ノードの現在の割当スロットの通信品質が低いため別のスロットへの変更の必要が生じた場合でもよい。あるいは、接続要求をノードから受けた場合に、他のノードのスロットの再割り当てが必要になった場合でもよい。例えば、接続要求を行ったノードにスロットを割り当てるために、既存のノードに対するスロットの割り当てを変更する必要が生じた場合などがある。割当制御部３４は、スロットの再割り当てを行ったら、変更対象ノードを指定した変更対象情報、変更対象ノードの変更後のスロットを指定したスロット割当情報、および変更後のスロットの使用開始タイミングを指定した変更タイミング情報を、送信処理部３１に通知する。各ノードに割り当てたスロットの情報は、割当制御部３４またはアクセス制御部３３内のバッファ（メモリなど）に格納してもよいし、割当制御部３４またはアクセス制御部３３から読み書き可能な別のメモリに格納してもよい。これらのメモリはＤＲＡＭ等の揮発性メモリでも、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。または、メモリでなく、ハードディスク、ＳＳＤなどの記憶媒体を用いてもよい。

送信処理部３１は、ビーコンフレームの生成時に、割当制御部３４から通知された変更対象情報および変更タイミング情報を、ビーコンフレームの該当するフィールドに挿入する。送信処理部３１は、このビーコンフレームを、アクセス制御部３３から通知される所定のタイミング（ビーコン信号の送信周期タイミング）で送信する。また、送信処理部３１は、割当制御部３４から通知されたスロット割当情報を含む通知フレームを生成し、この通知フレームを、アクセス制御部３３から通知される所定のタイミングにて送信する。アクセス制御部３３は、通知フレームを、ビーコン信号の送信直後の制御・管理期間内で、使用する競合ベースアクセス方式に従って決めたタイミングで送信するよう、送信処理部３１に指示する。割当制御部３４は、ビーコン信号の送信タイミング毎に、変更後のスロットの使用開始タイミングが到来するまで、変更タイミング情報の値を１ずつ減算して送信処理部３１に通知する。

また、受信処理部３２は、受信フレームの解析を行った結果、ノードから受信確認情報を含むフレーム（例えばＳｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ ｂｉｔが１のフレーム）を受信した場合、割当制御部３４に、受信確認情報の受信を通知する。割当制御部３４は、受信確認情報が受信されたノードについては、変更対象情報での指定の対象から外して、送信処理部３１に変更対象情報を通知する。

図７に、本実施形態のノードが備える無線通信装置の構成例を示す。無線通信装置は、１つ又は複数のアンテナ１１１、ＰＨＹ＆ＲＦ部１２０、本実施形態に係る通信処理装置であるＭＡＣ部１３０および上位処理部１４０を備える。ＰＨＹ＆ＲＦ部１２０は、送信部１２１と受信部１２２を含む。ＭＡＣ部１３０は、送信処理部１３１、受信処理部１３２、制御手段（アクセス制御部１３３、割当管理部１３４）を含む。図７では、割当管理部１３４はアクセス制御部１３３と独立したブロックとしたが、アクセス制御部１３３が割当管理部１３４の動作を含んでも構わない。ＭＡＣ部１３０、または、ＭＡＣ部１３０とＰＨＹ＆ＲＦ部１２０の一部（例えばＰＨＹ処理部分）との組は、一例として、本実施形態の通信処理装置に対応する。また、ＰＨＹ＆ＲＦ部１２０の全部または一部（例えばＲＦ処理部分）は、本実施形態の無線通信部に対応する。

上位処理部１４０はＭＡＣ層より上位のプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰまたはＵＤＰ／ＩＰ、アプリケーション層など）を処理する。ハブへ送信するセンサデータ等のデータをＭＡＣ部１３０に渡し、ハブから受信したデータをＭＡＣ部１３０から受信する。また、アプリケーションでデータの送信要求が発生した場合など、ＭＡＣ部１３０に送信要求等の要求を出力する。

アクセス制御部１３３は、スケジュール期間および制御・管理期間等の時間管理を行うとともに、使用チャネルへのアクセス（スケジュール期間内でのスロットのアクセス、制御・管理期間内でのスロット付きアロハやキャリアセンス等のアクセス）を管理し、フレーム（管理フレーム、データフレーム、および制御フレーム）の送信を制御する。ノードが送信する管理フレームとしては、本実施形態では、接続要求フレームや割当要求フレーム等がある。アクセス制御部１３３は、所望のタイミングにて、フレームの送信を送信処理部１３１に指示する。アクセス制御部１３３は、上位処理部３０から送信要求を受けた場合、ハブ１０へ接続して、スロットの割り当てを受けるため、接続要求フレームの送信を送信処理部１３１に指示する。なお、使用チャネルは事前に指定されていてもよいし、チャネルサーチを行うことで特定してもよい。アクセス制御部１３３は、使用チャネルの切り換えを制御する機能を有していてもよい。

送信処理部１３１は、アクセス制御部１３３からフレームの送信が指示されると、フレームを生成し、生成したフレームを送信部１２１へ出力する。送信部１２１では、送信処理部１３１から入力されたフレームに対し、使用する通信方式に従って、所望の物理層の処理を行って、ＤＡ変換や周波数変換等を行い、アンテナ１１１を介して信号を空間に電波として送信する。

受信部１２２は、アンテナ１１１を介して、該当するチャネルの信号を受信し、使用する通信方式に従って受信処理を行って、処理後のフレームを受信処理部１３２へ出力する。受信処理としては、例えばベースバンドへの周波数変換やＡＤ変換、ＡＤ変換後のフレームの物理ヘッダーの解析や復調処理など所望の物理層処理を含む。受信処理部１３２は、受信部１２２から入力されたフレームのＭＡＣヘッダーの解析等を行う。

受信処理部１３２は、ハブから、接続要求に対する接続応答フレームを受信した場合には、アクセス制御部１３３にハブからの接続応答を通知する。アクセス制御部１３３は、当該接続応答から、スロットの割り当てを受けたことを検出した場合、以降、スケジュール期間では、当該スロットで通信を行うよう制御する。なお、接続要求が拒絶された場合（割り当てるスロットが不足しているなど）は、再度一定時間後に接続要求を送るように制御してもよい。

受信処理部１３２は、受信部１２２から入力されたフレームのＭＡＣヘッダーの解析等を行い、受信したフレームがデータフレームである場合は、必要に応じて、処理後のフレームを上位処理部１４０へ出力する。受信処理部１３２は、必要に応じてＡＣＫフレームの生成指示をアクセス制御部１３３に出力、または送信処理部１３１に直接出力する。受信したフレームが、管理フレームまたは制御フレームである場合は、アクセス制御部１３３または割当管理部１３４に出力する。例えば、受信処理部１３２は、受信フレームの解析を行った結果、自ノードが指定された変更対象情報および変更タイミング情報を検出した場合には、当該情報を割当管理部１３４に出力する。また、自ノード宛てのスロット割当情報を検出した場合には、当該スロット割当情報を割当管理部１３４に出力する。

割当管理部１３４は、受信処理部１３２から変更対象情報および変更タイミング情報を通知された場合、変更タイミング情報に示される使用開始タイミングの到来を管理する。例えば内部のタイマーに基づき使用開始タイミングの到来を検出してもよいし、ビーコン信号の受信毎に、変更タイミング情報の通知を受信処理部３２から受けるようにして、通知された情報の値と比較することによって、使用開始タイミングの到来を検出してもよい。また、割当管理部１３４は、スロット割当情報を通知された場合は、自ノードの変更後のスロットを把握し、使用開始タイミングの到来以降は、変更後のスロットを使用するようアクセス制御部１３３に通知する。また、スロット割当情報を受信したことを示す受信確認情報を送信処理部１３１に出力し、アクセス制御部１３１は、当該受信確認情報を含むデータフレームをスケジュール期間内の割当スロット（変更前のスロット）で送信するように、送信処理部１３１に指示する。なお、送信処理部１３１へ受信確認情報を出力する処理は、割当管理部１３４ではなく、アクセス制御部１３３が行ってもよい。自ノードに割り当てられたスロットに関する情報は、割当管理部１３４またはアクセス制御部１３３内のバッファ（メモリ）に格納してもよいし、割当管理部１３４またはアクセス制御部１３３から読み書き可能な別のメモリに格納してもよい。これらのメモリはＤＲＡＭ等の揮発性メモリでも、ＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。または、メモリでなく、ハードディスク、ＳＳＤなどの記憶媒体を用いてもよい。

割当管理部１３４またはアクセス制御部１３３は、送信するデータ量に応じて、スロット割当要求を送信するよう制御してもよい。例えばデータ量や送信頻度が増加した場合には、スロット数を増やすよう割当要求を行い、逆にデータ量や送信頻度が低下した場合は、スロット数を増やすよう割当要求を行ってもよい。データ量の増加または減少は上位処理部１４０から指定されてもよいし、送信用のデータを格納するバッファを監視し、バッファ内のデータ量に応じて決定してもよい。また、送信頻度の増加または減少は、上位処理部１４０から通知されてもよいし、送信するデータにデータ種別（例えば緊急か否か）が設定されている場合は、当該データ種別に応じて決定してもよい。

自ノードが変更対象ノードであり、スロット割当情報に対する受信確認情報を送信した後（ハブからＡＣＫフレームを受信した後）、ハブに送信するデータあるいは送信予定が存在しないときは、アクセス制御部１３３または別途設けた制御部は、スリープモードへの移行を行ってもよい。なお、前述したように、スリープモードは、通常よりも消費電力が低い状態を表し、一例として、ネットワークからビーコン信号や通知フレーム等の信号を受信できないまたは受信を制限する状態にしてもよい。低消費電力状態への移行は、装置内の一部の構成要素、または当該一部の構成要素の中のさらに一部の回路への電力供給を停止することで実現してもよい。あるいは、動作周波数を下げるなどしてもよい。

図８に、本実施形態に係るハブの基本的な動作のフローチャートを示す。ハブは、一定周期でビーコン信号を送信している。

ハブは、任意の条件が成立したことにより、スロットの再割り当て（スロットの変更）を行うことを決定すると、変更対象ノードと、変更対象ノードの変更後のスロットと、変更後のスロットの使用開始タイミングとを決定する（Ｓ１０１）。使用開始タイミングは、前述したように、次に送信するビーコン信号のＫ（Ｋは１以上の整数）ビーコンインターバル後に決定する。

ハブは、変更対象ノードを指定した変更対象情報と、使用開始タイミングを指定した変更タイミング情報を、ビーコン信号で送信する（Ｓ１０２）。変更タイミング情報の値は、例えば、使用開始タイミングが到来するまでにビーコン信号が送信される残り回数（ビーコンインターバルの回数）とする。

ハブは、変更対象情報と変更タイミング情報を含むビーコン信号の送信後、変更後のスロットを指定したスロット割当情報を、ビーコン信号とは別の信号で、通知フレームに含めて送信する（Ｓ１０３）。通知フレームの送信は、例えば制御・管理期間内に行う。

ハブは、対象変更ノードから、スロット割当情報の受信確認情報を受信した場合は、当該受信確認情報を返した対象変更ノードを記録する（Ｓ１０４）。ハブは、次のビーコン送信タイミングが到来すると（Ｓ１０５のＮＯ）、変更対象ノードのうち受信確認情報を返したノード以外を指定した変更対象情報と、ビーコン信号の残り送信回数を１減じた変更タイミング情報とを、ビーコン信号で送信する（Ｓ１０２）。

ハブは、使用開始タイミングが到来したことを検知すると（Ｓ１０５のＹＥＳ）、変更対象ノードのスロットを、変更後のスロットに切り替え、以降は、変更後のスロットで、当該変更対象ノードと通信する（Ｓ１０６）。

図９に、本実施形態に係るノードの基本的な動作のフローチャートを示す。

ノードは、一定周期でハブから送信されるビーコン信号を受信し（Ｓ２０１）、ビーコン信号に含まれる変更対象情報から、自ノードが変更対象ノードとして指定されているか判断する（Ｓ２０２）。自ノードが変更対象ノードとして指定されている場合は（Ｓ２０２のＹＥＳ）、ビーコン信号に含まれる変更タイミング情報から、変更後のスロットの使用開始タイミングを特定する（Ｓ２０３）。ノードは、特定した使用開始タイミングの管理を開始し、使用開始タイミングの到来を検知できるようにする。例えば内部のタイマーを用いて使用開始タイミングの到来までの時間をカウント、または、以降に受信するビーコン信号の受信回数をカウントすることで、使用開始タイミングの到来を検知できるようにする。あるいは、毎回、ビーコン信号に含まれる変更タイミング情報を確認することで、使用開始タイミングの到来を検知する構成でもよい。

ノードは、変更対象ノードに指定されたことを把握すると、ビーコン信号とは別の信号で、スロット割当情報を含む通知フレームを、制御・管理期間内において受信し（Ｓ２０４）、スロット割当情報を受信したことを示す受信確認情報を、ハブに送信する（Ｓ２０５）。受信確認情報は、例えば、現在の割当スロットを用いて、データフレームで送信する。

ノードは、使用開始タイミングが到来したことを検知すると（Ｓ２０６のＹＥＳ）、現在の割当スロットを、スロット割当情報で指定された変更後のスロットに切り替え、以降、変更後のスロットで通信を行う（Ｓ２０７）。使用開始タイミングが、まだ到来しない場合は、ハブから受信したビーコン信号では、自ノードの指定が行われないことから（ステップＳ２０１、Ｓ２０２のＮＯ）、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５の処理は行わなくてもよい。なお、毎回、ビーコン信号に含まれる変更タイミング情報を確認することで、使用開始タイミングの到来を検知する構成の場合は、ステップＳ２０３の処理を行ってもよい。

上述した実施形態では、変更後のスロットの使用開始タイミングは、残りのビーコンインターバル数（あるいは残りのビーコン信号の送信回数）により通知し、ビーコン信号の送信毎に変更タイミング情報の値をカウントダウンする例を示した。これとは別の方法により使用開始タイミングを通知する例として、ビーコンフレームのシーケンス番号（ＳＮ：Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）を利用する方法も可能である。

例えば、ビーコンフレームにはシーケンス番号（ＳＮ：Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｎｕｍｂｅｒ）と呼ばれる、０〜２５５程度までの番号を付加することが一般的である。このシーケンス番号を利用して、例えば、ハブは、変更タイミング情報の値として、使用開始タイミングの開始の直前に送信するビーコンフレームのシーケンス番号を設定する。ビーコンフレームを受信したノードは、ビーコンフレームに含まれる変更タイミング情報に示されるシーケンス番号を特定する。特定したシーケンス番号から、使用開始タイミングまでの時間を把握する。または、特定したシーケンス番号と現在のシーケンス番号との差分から、ビーコン信号の残り受信回数（残りのビーコンインターバル数）を計算する。または、特定したシーケンス番号を、以降で受信するビーコンフレームのシーケンス番号を比較し、両シーケンス番号が一致した場合は、使用開始タイミングが到来したと判断してもよい。この方法の場合、残りのビーコンインターバル数を通知する場合と異なり、ビーコン信号の送信毎に値を１ずつ減らす処理を行う必要はない。よってハブの処理が簡易になる利点がある。

また、上述した実施形態では、ハブは、使用開始タイミングの直前までの各ビーコンインターバル（より詳細には、各制御・管理期間）で毎回、スロット割当情報を送信した。これとは別の方法として、変更対象ノードの全てから、スロット割当情報に対する受信確認情報を受信した場合は、これをトリガーに、ハブは、スロット割当情報の送信を停止することも可能である。これにより、不必要なフレーム送信および受信を省略し、ハブおよびノードの消費電力の低減化が図れる。

また、上述した実施形態では、変更タイミング情報で指定する使用開始タイミングは、複数の変更対象ノードに対してすべて共通の値であったが、変更対象ノードごとに個別の使用開始タイミングを指定してもよい。これにより、より柔軟な仕組みが実現できる。

また、上述した実施形態では、変更タイミング情報をビーコン信号に含めて送信したが、ビーコン信号に含めずに、スロット割当情報と同じ通知フレームに含めて送信するようにしてもよい。これによりビーコン信号長をより小さくできるため、変更対象ノード以外のノードのビーコン信号の受信処理の消費電力を低減できる可能性がある。

以上、第１の実施形態によれば、変更対象ノードのみを指定した変更対象情報と変更タイミング情報をビーコン信号で送信し、変更対象ノードの変更後のスロットを指定したスロット割当情報をビーコン信号とは別の信号で通知する。よって、ビーコン信号に含める情報を最小限にできるとともに、変更対象ノード以外のノードではスロット割当情報の受信処理を行わないもしくは制限する（例えばフレームヘッダからスロット割当情報を含むフレームであることを検出した場合は、その時点でフレームの受信処理を停止する）、またはスリープモードに移行すること等で、変更対象ノード以外のノードの消費電力を低減できる。

また、ビーコン信号に、毎回、変更タイミング情報を含めることにより、ビーコン信号の受信に失敗したノードも、以降の別のビーコン信号を正しく受信することで、使用開始タイミングを正しく把握できる。

また、変更対象ノードは、スロット割当情報の受信成功時に、ハブに対し、受信確認情報を通知することで、ハブは、以降、受信確認情報を送信したノードを、変更対象情報での指定対象から除外できる。これにより、変更対象情報で指定されなかったノードは、スロット割当情報を含む通知フレームの受信動作を行わない、もしくは制限するよう動作することで、消費電力を低減できる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、変更対象ノードのうち少なくとも１つのノードから、使用開始タイミングが到来する前に、受信確認情報（Ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｋ ｂｉｔ）を受信できなかった場合の処理について説明する。それ以外の基本的な処理の流れについては、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１０に、本実施形態に係るハブのタイミング図を示す。第１の実施形態と同様にノード１およびノード２が、変更対象ノードであるとする。ノード１が受信確認情報を含むデータフレーム７１を送信するまでの処理は、第１の実施形態と同じである。

第１の実施形態では、この後、ノード２が、スロット割当情報を含む通知フレームを受信し、受信確認情報を含むデータフレームを送信した。これに対して、本実施形態では、ノード２は、スロット割当情報を含む通知フレームを受信しないまま、使用開始タイミングを迎える場合を想定する。なお、ノード２が通知フレームを受信しない原因としては、受信状況の劣化またはスリープ状態に入っていることにより、ビーコン信号を連続して受信し損ねた場合、または、ビーコン信号は受信したが、通知フレームの受信に失敗した場合などがある。

このような場合、ハブは、ノード２を指定する変更対象情報を格納したビーコン信号５５を送信する。第１の実施形態では、使用開始タイミングの開始を規定するビーコン信号を送信する時点では、すべての変更対象ノードから、受信確認情報を受信済みであった。このため、当該ビーコン信号内の変更対象情報では、いずれのノードも指定されていなかった。これに対して、本実施形態では、ノード２の受信確認情報が、使用開始タイミングまでに受信されない。このため、ハブは、ビーコン信号の変更対象情報では、依然としてノード２を指定する。具体的に、ビーコン信号のスロット変更対象フィールド（Ｓｌｏｔ ｒｅａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ）のノード２に対応するビット位置に、ビットを立て（ビットの値を１に設定し）、その他のノードに対応するビットの値は０にする。さらに、このとき、ビーコン信号の変更タイミング情報の値は、予めシステムとして決めたデフォルト値（所定値）とする。変更タイミング情報の値をデフォルト値とすることで、使用開始タイミングが到来したことを、ノード２に通知する。このデフォルト値は、ノード２の現在の割当スロットの使用は禁止する、すなわち、当該割当スロットは無効であると意味づけられる。

デフォルト値としては、システムもしくは仕様として予め取り決めがされた値であれば、どのような値でもかまわない。変更タイミングをビーコン信号のシーケンス番号で通知する場合、変更タイミングを残りのビーコンインターバル数で通知する場合、それぞれで設定方法が考えられる。

使用開始タイミングをビーコン信号のシーケンス番号で通知する場合を考えると、ビーコン信号のスロット変更タイミングフィールドが８ビットであれば、取りうる値は０〜２５５である。そこで、例えば、ビーコン信号のシーケンス番号として取り扱う範囲を０〜２５４とし、２５５をデフォルト値とする。もしくは、シーケンス番号として取り扱う範囲を１〜２５５とし、０をデフォルト値とすることなどが考えられる。すなわち、ビット長で取り得る値の範囲の最大値または最小値を、デフォルト値とすることが考えられる。

一方、使用開始タイミングを、残りビーコンインターバル数で通知する場合も、スロット変更タイミングフィールドが８ビットであれば、０もしくは２５５を、デフォルト値とすることが考えられる。

ノード２は、ビーコン信号５５を受信すると、変更対象情報から自ノードが変更対象ノードであること認識するとともに、変更タイミング情報の値（デフォルト値）から、使用開始タイミングが到来し、現在の割当スロットは使用できないと判断する。ハブからは、スロット割当情報を含む通知フレームの送信はもはや行われないため、ノード２は、制御・管理期間において、スロットの割当要求（Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）フレーム９１を送信し、割当応答（Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フレーム９２を受信する。ノード２は、割当応答フレーム９２から、ハブにより新たに割り当てられたスロットを特定する。以降、ノード２は、スケジュール期間で、当該特定したスロットで通信を行う。ハブは、これで、すべての変更対象ノードに対するスロット変更が完了したため、次のビーコン信号５６以降では、どのノードも指定しない変更対象情報（すべてのノードのビットが０である）と、デフォルト値等、任意の値に設定した変更タイミング情報とを含むビーコン信号を送信する。

上述した実施形態では、変更タイミング情報の値をデフォルト値に設定することで、変更対象情報で指定したノードの現在の割当スロットの使用を禁止することを通知した。別の方法として、当該ノードの現在の割当スロットの使用禁止を通知するためのフィールドをビーコンフレームに設け、そのフィールドに使用禁止を示す情報を設定して、使用禁止を通知してもよい。

以上、本実施形態によれば、使用開始タイミングの到来時までに、受信応答確認を返さない変更対象ノードが存在した場合には、当該変更対象ノードの現在の割当スロットの使用を禁止することを示す情報をビーコン信号で通知する。これにより、当該変更対象ノードが、使用開始タイミングの到来後に、他のノードの割当スロットで送信することによる衝突の問題を防止できる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図１１に示した無線通信装置の動作は、これまで図６で説明したハブの無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。

本無線通信装置は、ベースバンド部２１１、ＲＦ部２２１と、少なくとも１つのアンテナ１１とを備える。

ベースバンド部２１１は、制御回路２１２と、送信処理回路２１３と、受信処理回路２１４と、ＤＡ変換回路２１５、２１６と、ＡＤ変換回路２１７、２１８とを含む。ＲＦ部２２１とベースバンド部２１１は、まとめて１チップのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）として構成されてもよいし、別々のチップで構成されてもよい。

一例として、ベースバンド部２１１は、ベースバンドＬＳＩまたはベースバンドＩＣまたはこれらの両方である。または、ベースバンド部２１１が、図示の点線の枠で示すように、ＩＣ２３２とＩＣ２３１とを備えてもよい。このとき、ＩＣ２３２が制御回路２１２と送信処理回路２１３と受信処理回路２１４とを含み、ＩＣ２３１が、ＤＡ変換回路２１５、２１６とＡＤ変換回路２１７、２１８を含むように、各ＩＣに分かれてもよい。

制御回路２１２は、主として図６に示した制御手段（アクセス制御部３３、割当制御部３４）、送信処理部３１、受信処理部３２の機能を実行する。上位処理部４０の機能を、制御回路２１２に含めても構わない。制御回路２１２は、一例として、通信を制御する通信処理装置、または通信を制御する制御部に対応する。このとき無線通信部は、送信処理回路２１３と受信処理回路２１４を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路２１３と受信処理回路２１４に加えて、ＤＡ変換回路２１５、２１６およびＡＤ変換回路２１７、２１８を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路２１３、受信処理回路２１４、ＤＡ変換回路２１５、２１６およびＡＤ変換回路２１７、２１８に加えて、送信回路２２２および受信回路２２３を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部２１１の全部または一部の処理、すなわち、制御回路２１２、送信処理回路２１３、受信処理回路２１４、ＤＡ変換回路２１５、２１６およびＤＡ変換回路２１７、２１８の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。

または、ＩＣ２３２が、通信を制御する通信処理装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路２２２および受信回路２２３を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路２２２および受信回路２２３に加え、ＤＡ変換回路２１５、２１６およびＡＤ変換回路２１７、２１８を含んでもよい。

送信処理回路２１３は、図６に示したＰＨＹ及びＲＦ部２０の送信部２１の物理層の処理を行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路２１３は、プリアンブル及びＰＨＹヘッダーの追加や符号化、変調などの処理を行い、例えば２種類のデジタルベースバンド信号（以下、デジタルＩ信号とデジタルＱ信号）を生成する。ＭＩＭＯ送信の場合は各ストリームに応じてそれぞれ２種類のデジタルベースバンド信号を生成する。

本実施形態の通信処理装置は、例えば制御回路２１２と送信処理回路２１３と受信処理回路２１４に対応する。本実施形態の通信処理装置は、１チップＩＣの形態、複数のチップＩＣからなる形態のいずれも含む。

ＤＡ変換回路２１５、２１６は、図６に示した送信部２１のＤＡ変換を行う部分に相当する。ＤＡ変換回路２１５、２１６は、送信処理回路２１３から入力される信号をＤＡ変換する。より詳細には、ＤＡ変換回路２１５はデジタルＩ信号をアナログのＩ信号に変換し、ＤＡ変換回路２１６はデジタルＱ信号をアナログのＱ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、ＤＡ変換回路は１つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のＤＡ変換回路を設けてもよい。

ＲＦ部２２１は、一例としてＲＦアナログＩＣあるいは高周波ＩＣである。ＲＦ部２２１における送信回路２２２は、図６に示した送信部２１のうちＤＡ変換より後の段階の送信時のアナログ処理を行う部分に相当する。送信回路２２２は、ＤＡ変換回路２１５、２１６によりＤＡ変換されたフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ（ＰＡ）等を含む。

ＲＦ部２２１における受信回路２２３は、図６に示した受信部２２のうちＡＤ変換より前の段階までの受信時のアナログ処理を行う部分に相当する。受信回路２２３は、アンテナで受信された信号を増幅するＬＮＡ（低雑音増幅器）、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から、所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路２２３は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに９０°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号と、これより９０°位相が遅れたＱ（Ｑｕａｄ−ｐｈａｓｅ）信号とを生成する。これらＩ信号とＱ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路１２３から出力される。

制御回路２１２は、送信回路２２２の送信フィルタおよび受信回路２２３の受信フィルタの動作を、使用するチャネルの設定に応じて制御してもよい。送信回路２２２および受信回路２２３を制御する別の制御部が存在し、制御回路２１２がその制御部に指示を出すことで、同様の制御を行ってもよい。

ベースバンド部２１１におけるＡＤ変換回路２１７、２１８は、図６に示した受信部２２のＡＤ変換を行う部分に相当する。ＡＤ変換回路２１７、２１８は、受信回路２２３からの入力信号をＡＤ変換する。より詳細には、ＡＤ変換回路２１７はＩ信号をデジタルＩ信号に変換し、ＡＤ変換回路２１８はＱ信号をデジタルＱ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、ＡＤ変換回路は１つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のＡＤ変換回路を設けてもよい。受信処理回路２１４は、図６に示したＰＨＹ及びＲＦ２０の受信部２２の物理層の受信処理を行う部分に対応する。すなわち、受信処理回路２１４は、復調や、復号化、プリアンブル及びＰＨＹヘッダーの解析などの処理を行う。なお、図６の送信処理部３１の機能を送信処理回路２１３に含め、受信処理部３２の機能を受信処理回路２１４に含め、アクセス制御部３３、割当制御部３４の機能を、制御回路２１２に含める構成も可能である。

なお、アンテナ１１を、送信回路２２２および受信回路２２３のいずれか一方に切り換えるスイッチがＲＦ部に配置されてもよい。スイッチを制御することで、送信時にはアンテナ１１を送信回路２２２に接続し、受信時には、アンテナ１１を受信回路２２３に接続してもよい。

図１１では、ＤＡ変換回路２１５、２１６およびＡＤ変換回路２１７、２１８がベースバンド部２１１側に配置されていたが、ＲＦ部２２１側に配置されるように構成してもよい。

なお、送信回路２２２および受信回路２２３により無線通信部を形成してもよい。送信回路２２２および受信回路２２３にさらに、ＤＡ２１５、２１６およびＤＡ２１７、２１８を含めて無線通信部を形成してもよい。さらに、これらに加えて、送信処理回路２１３および受信処理回路２１４のＰＨＹ処理部分を含めて無線通信部を形成してもよい。

図１２は、本発明の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のハードウェア構成例を示したものである。このハードウェア構成は一例であり、ハードウェア構成は種々の変更が可能である。図１２に示した無線通信装置の動作は、これまで図７で説明したノードの無線通信装置と同様であるため、以下では、ハードウェア構成上の違いを中心に説明し、詳細な動作の説明は省略する。

本無線通信装置は、ベースバンド部３１１、ＲＦ部３２１と、少なくとも１つのアンテナ１１１とを備える。

ベースバンド部３１１は、制御回路３１２と、送信処理回路３１３と、受信処理回路３１４と、ＤＡ変換回路３１５、３１６と、ＡＤ変換回路３１７、３１８とを含む。ＲＦ部３２１とベースバンド部３１１は、まとめて１チップのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）として構成されてもよいし、別々のチップで構成されてもよい。

一例として、ベースバンド部３１１は、ベースバンドＬＳＩまたはベースバンドＩＣである。または、ベースバンド部３１１が、図示の点線の枠で示すように、ＩＣ３３２とＩＣ３３１とを備えてもよい。このとき、ＩＣ３３２が制御回路３１２と送信処理回路３１３と受信処理回路３１４とを含み、ＩＣ３３１が、ＤＡ変換回路３１５、３１６とＡＤ変換回路３１７、３１８を含むように、各ＩＣに分かれてもよい。

制御回路３１２は、主として制御手段（アクセス制御部１３３、割当管理部１３４）、送信処理部１３１、受信処理部１３２の機能を実行する。上位処理部１４０の機能を、制御回路３１２に含めても構わない。制御回路３１２は、一例として、通信を制御する通信処理装置、または通信を制御する制御部に対応する。このとき無線通信部は、送信処理回路３１３と受信処理回路３１４を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信処理回路３１３と受信処理回路３１４に加えて、ＤＡ変換回路３１５、３１６およびＡＤ変換回路３１７、３１８を含んでもよい。さらに、無線通信部は、送信処理回路３１３、受信処理回路３１４、ＤＡ変換回路３１５、３１６およびＡＤ変換回路３１７、３１８に加えて、送信回路３２２および受信回路３２３を含んでもよい。本実施形態に係る集積回路は、ベースバンド部３１１の全部または一部の処理、すなわち、制御回路３１２、送信処理回路３１３、受信処理回路３１４、ＤＡ変換回路３１５、３１６およびＡＤ変換回路３１７、３１８の全部または一部の処理を行うプロセッサを備えていてもよい。

または、ＩＣ３３２が、通信を制御する通信制御装置に対応してもよい。このとき無線通信部は、送信回路３２２および受信回路３２３を含んでもよい。さらに無線通信部は、送信回路３２２および受信回路３２３に加え、ＤＡ変換回路３１５、３１６およびＡＤ変換回路３１７、３１８を含んでもよい。

送信処理回路３１３は、図７に示したＰＨＹ及びＲＦ部１２０の送信部１２１の物理層の処理を行う部分に対応する。すなわち、送信処理回路３１３は、プリアンブル及びＰＨＹヘッダーの追加や符号化、変調などの処理を行い、例えば２種類のデジタルベースバンド信号（以下、デジタルＩ信号とデジタルＱ信号）を生成する。ＭＩＭＯ送信の場合は各ストリームに応じてそれぞれ２種類のデジタルベースバンド信号を生成する。

本実施形態の通信処理装置は、例えば制御回路３１２と送信処理回路３１３と受信処理回路３１４に対応する。本実施形態の通信処理装置は、１チップＩＣの形態、複数のチップＩＣからなる形態のいずれも含む。

ＤＡ変換回路３１５、３１６は、図７に示したＰＨＹ＆ＲＦ部１２０における送信部１２１のＤＡ変換を行う部分に相当する。ＤＡ変換回路３１５、３１６は、送信処理回路３１３から入力される信号をＤＡ変換する。より詳細には、ＤＡ変換回路３１５はデジタルＩ信号をアナログのＩ信号に変換し、ＤＡ変換回路３１６はデジタルＱ信号をアナログのＱ信号に変換する。なお、直交変調せずに一系統の信号のままで送信する場合もありうる。この場合、ＤＡ変換回路は１つだけでもよい。また、一系統または複数系統の送信信号をアンテナの数だけ振り分けて送信する場合には、アンテナの数に応じた数のＤＡ変換回路を設けてもよい。

ＲＦ部３２１は、一例としてＲＦアナログＩＣあるいは高周波ＩＣである。ＲＦ部３２１における送信回路３２２は、図７に示したＰＨＹ＆ＲＦ部１２０における送信部１２１のうちＤＡ変換より後の段階の送信時のアナログ処理を行う部分に相当する。送信回路３２２は、ＤＡ変換回路３１５、３１６によりＤＡ変換されたフレームの信号から所望帯域の信号を抽出する送信フィルタ、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、フィルタリング後の信号を無線周波数にアップコンバートするミキサ、アップコンバート後の信号を増幅するプリアンプ（ＰＡ）等を含む。

ＲＦ部３２１における受信回路３２３は、図２に示したＰＨＹ＆ＲＦ部１２０における受信部１２２のＡＤ変換より前の段階までの受信時のアナログ処理を行う部分に相当する。受信回路３２３は、アンテナで受信された信号を増幅するＬＮＡ（低雑音増幅器）、発振装置から供給される一定周波数の信号を利用して、増幅後の信号をベースバンドにダウンコンバートするミキサ、ダウンコーバート後の信号から所望帯域の信号を抽出する受信フィルタ等を含む。より詳細には、受信回路３２３は、不図示の低雑音増幅器で低雑音増幅された受信信号を互いに９０°位相のずれた搬送波により直交復調して、受信信号と同位相のＩ（Ｉｎ−ｐｈａｓｅ）信号と、これより９０°位相が遅れたＱ（Ｑｕａｄ−ｐｈａｓｅ）信号とを生成する。これらＩ信号とＱ信号は、ゲインが調整された後に、受信回路３２３から出力される。

制御回路３１２は、送信回路３２２の送信フィルタおよび受信回路３２３の受信フィルタの動作を、使用するチャネルの設定に応じて制御してもよい。送信回路３２２および受信回路３２３を制御する別の制御部が存在し、制御回路３１２がその制御部に指示を出すことで、同様の制御を行ってもよい。

ベースバンド部３１１におけるＡＤ変換回路３１７、３１８は、図７に示したＰＨＹ＆ＲＦ部１２０における受信部１２２のＡＤ変換を行う部分に相当する。ＡＤ変換回路３１７、３１８は、受信回路３２３からの入力信号をＡＤ変換する。より詳細には、ＡＤ変換回路３１７はＩ信号をデジタルＩ信号に変換し、ＡＤ変換回路３１８はＱ信号をデジタルＱ信号に変換する。なお、直交復調せずに一系統の信号だけを受信する場合もありうる。この場合、ＡＤ変換回路は１つだけでよい。また、複数のアンテナが設けられる場合には、アンテナの数に応じた数のＡＤ変換回路を設けてもよい。受信処理回路３１４は、図７に示したＰＨＹ及びＲＦ１２０の受信部１２２の物理層の受信処理を行う部分に対応する。すなわち、受信処理回路３１４は、復調や、復号化、プリアンブル及びＰＨＹヘッダーの解析などの処理を行う。なお、図７の送信処理部１３１の機能を送信処理回路３１３に含め、受信処理部１３２の機能を受信処理回路３１４に含め、アクセス制御部１３３、割当管理部１３４の機能を、制御回路３１２に含める構成も可能である。

なお、アンテナ１１１を、送信回路３２２および受信回路３２３のいずれか一方に切り換えるスイッチがＲＦ部に配置されてもよい。スイッチを制御することで、送信時にはアンテナ１１１を送信回路３２２に接続し、受信時には、アンテナ１１１を受信回路３２３に接続してもよい。

図１２では、ＤＡ変換回路３１５、３１６およびＡＤ変換回路３１７、３１８がベースバンド部３１１側に配置されていたが、ＲＦ部３２１側に配置されるように構成してもよい。

なお、送信回路３２２および受信回路３２３により無線通信部を形成してもよい。送信回路３２２および受信回路３２３にさらに、ＤＡ３１５、３１６およびＤＡ３１７、３１８を含めて無線通信部を形成してもよい。さらに、これらに加えて、送信処理回路３１３および受信処理回路３１４のＰＨＹ処理部分を含めて無線通信部を形成してもよい。

（第４の実施形態）
図１３に第４の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１３に示すハブは、図６に示した第１の実施形態に係る無線通信装置のＭＡＣ部３０に、バッファ７１、７２を追加した構成を有する。送信処理部３１と受信処理部３２とにそれぞれバッファ７１、７２が接続されている。上位処理部４０はバッファ７１、７２を介して送信処理部３１および受信処理部３２と入出力を行う。バッファ７１、７２は、例えばＤＲＡＭ等の揮発性メモリまたはＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリで構成できる。バッファ７１、７２は、メモリではなく、ハードディスク、ＳＤＤなどの記憶媒体でもよい。このように、バッファ７１、７２を備えることで、送信データおよび受信データをバッファ７１、７２に保持して、再送処理、フレーム種別等に応じたＱｏＳ制御、または上位処理部４０への出力処理を容易に行うことができる。

このようにバッファを追加する構成は、ノードに対しても同様に実施できる。

図１４に第４の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１４に示すノードは、図７に示した第１の実施形態に係る無線通信装置のＭＡＣ部１３０に、バッファ１７１、１７２を追加した構成を有する。送信処理部１３１と受信処理部１３２とにそれぞれバッファ１７１、１７２が接続されている。上位処理部１４０はバッファ１７１、１７２を介して送信処理部１３１および受信処理部１３２と入出力を行う。バッファ１７１、１７２は、例えばＤＲＡＭ等の揮発性メモリまたはＮＡＮＤ、ＭＲＡＭ等の不揮発性メモリで構成できる。バッファ１７１、１７２は、メモリではなく、ハードディスク、ＳＤＤなどの記憶媒体でもよい。このように、バッファ１７１、１７２を備えることで、送信データおよび受信データをバッファ１７１、１７２に保持して、再送処理、データ種別等に応じたＱｏＳ制御、または上位処理部１４０への出力処理を容易に行うことができる。

（第５の実施形態）
図１５に第５の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１５に示すハブは、図１３に示した第４の実施形態におけるバッファ７１、７２、アクセス制御部３３にバス７３を接続し、バス７３に上位インターフェース部７４とプロセッサ部（単にプロセッサと呼んでも良い）７５を接続した形態を有する。ＭＡＣ部３０は、上位インターフェース部７４において上位処理部４０と接続されている。プロセッサ部７５では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部３３の機能をプロセッサ部７５で実現してもよい。

図１６に第５の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１６に示すノードは、図１４に示した第４の実施形態におけるバッファ１７１、１７２、アクセス制御部１３３にバス１７３を接続し、バス１７３に上位インターフェース部１７４とプロセッサ部１７５を接続した形態を有する。ＭＡＣ部１３０は、上位インターフェース部１７４において上位処理部１４０と接続されている。プロセッサ部１７５では、ファームウェアが動作する。ファームウェアの書き換えによって無線通信装置の機能変更を容易に行うことができる。アクセス制御部１３３の少なくとも一方の機能をプロセッサ部１７５で実現してもよい。

（第６の実施形態）
図１７に第６の実施形態に係るハブが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１７に示す無線通信装置は、図６に示した第１の実施形態に係るハブにおけるＭＡＣ部３０にクロック生成部７６を接続した形態を有する。クロック生成部７６は、出力端子を介して外部のホスト（ここでは上位処理部４０）に接続され、クロック生成部７６により生成されたクロックは、ＭＡＣ部３０に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。外部のホストをクロック生成部７６から入力されるクロックによって動作させることにより、外部のホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部７６は、ＭＡＣ部３０の外側に配置されているが、ＭＡＣ部３０の内部に設けてもよい。

図１８に第６の実施形態に係るノードが備える無線通信装置のブロック図を示す。

図１８に示す無線通信装置は、図７に示した第１の実施形態に係るノードにおけるＭＡＣ部１３０にクロック生成部１７６を接続した形態を有する。クロック生成部１７６は、出力端子を介して外部のホスト（ここでは上位処理部１４０）に接続され、クロック生成部１７６により生成されたクロックは、ＭＡＣ部１３０に与えられるとともに、外部のホストにも出力される。外部のホストをクロック生成部１７６から入力されるクロックによって動作させることにより、外部のホスト側と無線通信装置側を同期させて動作させることが可能となる。この例ではクロック生成部１７６は、ＭＡＣ部１３０の外側に配置されているが、ＭＡＣ部１３０の内部に設けてもよい。

（第７の実施形態）
図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）は、それぞれ第７の実施形態に係る無線通信端末の斜視図である。図１９（Ａ）の無線通信端末はノートＰＣ３０１であり、図１９（Ｂ）の無線通信端末は移動体端末３２１である。それぞれ、端末（基地局および子局のいずれとして動作してもよい）の一形態に対応する。ノートＰＣ３０１および移動体端末３２１は、それぞれ無線通信装置３０５、３１５を搭載している。無線通信装置３０５、３１５として、これまで説明してきた無線通信装置を用いることができる。無線通信装置を搭載する無線通信端末は、ノートＰＣや移動体端末に限定されない。例えば、ＴＶ、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイス、タブレット、スマートフォン、ゲーム装置、ネットワークストレージ装置、モニタ、デジタルオーディオプレーヤ、Ｗｅｂカメラ、ビデオカメラ、プロジェクト、ナビゲーションシステム、外部アダプタ、内部アダプタ、セットトップボックス、ゲートウェイ、プリンタサーバ、モバイルアクセスポイント、ルータ、エンタープライズ／サービスプロバイダアクセスポイント、ポータブル装置、ハンドヘルド装置等にも搭載可能である。

また、無線通信装置は、メモリーカードにも搭載可能である。当該無線通信装置をメモリーカードに搭載した例を図２０に示す。メモリーカード３３１は、無線通信装置３５５と、メモリーカード本体３３２とを含む。メモリーカード３３１は、外部の装置との無線通信のために無線通信装置３３５を利用する。なお、図２０では、メモリーカード３３１内の他の要素（例えばメモリ等）の記載は省略している。

（第８の実施形態）
第８の実施形態では、第１〜第７の実施形態のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バス、プロセッサ部、及び外部インターフェース部を備える。プロセッサ部及び外部インターフェース部は、バスを介してバッファと接続される。プロセッサ部ではファームウェアが動作する。このように、ファームウェアを無線通信装置に含める構成とすることにより、ファームエアの書き換えによって無線通信装置の機能の変更を容易に行うことが可能となる。ファームウェアが動作するプロセッサ部は、本実施形態に係る通信制御装置または制御部の処理を行うプロセッサであってもよいし、当該処理の機能拡張または変更に係る処理を行う別のプロセッサであってもよい。ファームウェアが動作するプロセッサ部を、本実施形態に係るハブあるいは無線端末が備えてもよい。または当該プロセッサ部を、ハブに搭載される無線通信装置内の集積回路、または無線端末に搭載される無線通信装置内の集積回路が備えてもよい。

（第９の実施形態）
第９の実施形態では、第１〜第７の実施形態のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、クロック生成部を備える。クロック生成部は、クロックを生成して出力端子より無線通信装置の外部にクロックを出力する。このように、無線通信装置内部で生成されたクロックを外部に出力し、外部に出力されたクロックによってホスト側を動作させることにより、ホスト側と無線通信装置側とを同期させて動作させることが可能となる。

（第１０の実施形態）
第１０の実施形態では、第１〜第７の実施形態のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、電源部、電源制御部、及び無線電力給電部を含む。電源制御部は、電源部と無線電力給電部とに接続され、無線通信装置に供給する電源を選択する制御を行う。このように、電源を無線通信装置に備える構成とすることにより、電源を制御した低消費電力化動作が可能となる。

（第１１の実施形態）
第１１の実施形態では、第１０の実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、ＳＩＭカードを含む。ＳＩＭカードは、例えば、無線通信装置におけるＭＡＣ部、または、制御部等と接続される。このように、ＳＩＭカードを無線通信装置に備える構成とすることにより、容易に認証処理を行うことが可能となる。

（第１２の実施形態）
第１２の実施形態では、第８の実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、動画像圧縮／伸長部を含む。動画像圧縮／伸長部は、バスと接続される。このように、動画像圧縮／伸長部を無線通信装置に備える構成とすることにより、圧縮した動画像の伝送と受信した圧縮動画像の伸長とを容易に行うことが可能となる。

（第１３の実施形態）
第１３の実施形態では、第１〜第１２の実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、ＬＥＤ部を含む。ＬＥＤ部は、例えば、無線通信装置におけるＭＡＣ部、送信処理回路、受信処理回路、または制御回路等と接続される。このように、ＬＥＤ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。

（第１４の実施形態）
第１４の実施形態では、第１〜第７のいずれかに係る無線通信装置の構成に加えて、バイブレータ部を含む。バイブレータ部は、例えば、無線通信装置におけるＭＡＣ部、送信処理回路、受信処理回路４、または制御回路等と接続される。このように、バイブレータ部を無線通信装置に備える構成とすることにより、無線通信装置の動作状態を、ユーザに容易に通知することが可能となる。

（第１５の実施形態）
第１５の実施形態では、第１〜第７のいずれかの実施形態に係る無線通信装置の構成に加えて、ディスプレイを含む。ディスプレイは、図示しないバスを介して、無線通信装置のＭＡＣ部に接続されてもよい。このようにディスプレイを備える構成とし、無線通信装置の動作状態をディスプレイに表示することで、無線通信装置の動作状態をユーザに容易に通知することが可能となる。

（第１６の実施形態）
図２１は、第１６の実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示す。この無線通信システムは、ボディエリアネットワークの例である。無線通信システムは、ノード４０１、４０２を含む複数のノードと、ハブ４５１とを含む。各ノードおよびハブは人体に装着され、各ノードはハブ４５１と無線通信を行う。人体に装着とは、人体に直接接触する形態、服の上から装着する形態、首からかけた紐に設ける形態、ポケットの収容する形態など、人体に近接した位置に配置するあらゆる場合を含んでよい。ハブ４５１は、一例として、スマートフォンや携帯電話、タブレット、ノート型ＰＣなどの端末である。

ノード４０１は、生体センサー４１１と無線通信装置４１２を備える。生体センサー４１１として、例えば、体温、血圧、脈拍、心電、心拍、血中酸素濃度、尿糖、または血糖等をセンシングするセンサーを用いることができる。ただし、これら以外の生体データをセンシングするセンサーを用いてもかまわない。無線通信装置４１２は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置である。無線通信装置４１２は、ハブ４５１の無線通信装置４５３と無線通信を行う。無線通信装置４１２は、生体センサー４１１でセンシングされた生体データ（センシング情報）を、ハブ４５１の無線通信装置４５３に無線送信する。ノード４０１はタグ状の装置として構成されてもよい。

ノード４０２は、生体センサー４２１と無線通信装置４２２を備える。生体センサー４２１と無線通信装置４２２は、ノード４０１の生体センサー４１１と無線通信装置４１２と同様であるため、説明を省略する。

ハブ４５１は、通信装置４５２と無線通信装置４５３とを備える。無線通信装置４５３は、各ノードの無線通信装置と無線通信を行う。無線通信装置４５３は、これまで述べた実施形態のいずれかの無線通信装置でもよいし、ノードの無線通信装置と通信可能であれば、これまで述べた実施形態とは別の無線通信装置でもよい。通信装置４５２は、有線または無線によりネットワーク４７１と接続される。ネットワーク４７１は、インターネットや無線ＬＡＮ等のネットワークでもよいし、有線ネットワークと無線ネットワークとのハイブリッドネットワークでもよい。通信装置４５２は、無線通信装置４５３により各ノードから収集されたデータを、ネットワーク４７１上の装置に送信する。無線通信装置４５３から通信装置へのデータの受け渡しは、ＣＰＵやメモリ、補助記憶装置等を介して、行われてもよい。ネットワーク４７１上の装置は、具体的に、データを保存するサーバ装置でもよいし、データ解析を行うサーバ装置でもよいし、その他のサーバ装置でもよい。ハブ４５１も、ノード４０１、４０２と同様に生体センサーを搭載してもよい。この場合、ハブ４５１は、当該生体センサーで取得したデータも、通信装置４５２を介してネットワーク４７１上の装置に送信する。ハブ４５１にＳＤカード等のメモリーカードを挿入するインターフェースを搭載し、生体センサーで取得したデータまたは各ノードから取得したデータを、メモリーカードに保存してもよい。また、ハブ４５１に、ユーザが各種指示を入力するユーザ入力部、およびデータ等を画像表示する表示部を搭載してもよい。

図２２は、図２１に示したノード４０１またはノード４０２のハードウェア構成例を示したブロック図である。ＣＰＵ５１２、メモリ５１３、補助記憶装置５１６、無線通信装置５１４、および生体センサー５１５がバス５１１に接続されている。ここでは１つのバスに各部５１２〜５１６が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部５１２〜５１６が複数のバスに分かれて接続されてもよい。無線通信装置５１４は、図２１の無線通信装置４１２、４２２に対応し、生体センサー５１５は、図２１の生体センサー４１１、４２１に対応する。ＣＰＵ５１２は、無線通信装置５１４および生体センサー５１４を制御する。補助記憶装置５１６は、ＳＳＤ、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置５１６は、ＣＰＵ５１２が実行するプログラムを格納している。また、補助記憶装置５１６は、生体センサー５１５により取得されたデータを格納してもよい。ＣＰＵ５１２は、補助記憶装置５１６からプログラムを読み出して、メモリ５１３に展開して実行する。メモリ５１３は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。ＣＰＵ５１２は、生体センサー５１５を駆動し、生体センサー５１５により取得されたデータをメモリ５１３または補助記憶装置５１６に格納し、当該データを、無線通信装置５１４を介してハブに送信する。ＣＰＵ５１２は、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。

図２３は、図２１に示したハブ４５１のハードウェア構成例を示したブロック図である。ＣＰＵ６１２、メモリ６１３、補助記憶装置６１６、通信装置６１４、無線通信装置６１５、入力部６１６および表示部６１７が、バス６１１に接続されている。ここでは１つのバスに各部６１２〜６１７が接続されているが、チップセット等を介して複数のバスを設け、各部６１２〜６１７が複数のバスに分かれて接続されてもよい。生体センサーまたはメモリカードインタフェースが、さらにバス６１１に接続されてもよい。入力部６１６は、各種指示の入力をユーザから受けて、入力された指示の信号をＣＰＵ６１２に出力する。表示部６１７は、ＣＰＵ６１２により指示されたデータ等を画像表示する。通信装置６１４および無線通信装置６１５は、図２１のハブが備える通信装置４５２および無線通信装置４５３にそれぞれ対応する。ＣＰＵ６１２は、無線通信装置６１５および通信装置６１４を制御する。補助記憶装置６１６は、ＳＳＤ、ハードディスク等のデータを永続的に記憶する装置である。補助記憶装置６１６は、ＣＰＵ６１２が実行するプログラムを格納しており、また、各ノードから受信したデータを格納してもよい。ＣＰＵ６１２は、補助記憶装置６１６からプログラムを読み出して、メモリ６１３に展開して実行する。メモリ６１３は、ＤＲＡＭ等の揮発性メモリでもよいし、ＭＲＡＭ等の不揮発メモリでもよい。ＣＰＵ６１２は、無線通信装置６１５で各ノードから受信したデータをメモリ６１３または補助記憶装置６１６に格納し、当該データを、通信装置６１４を介してネットワーク４７１に送信する。ＣＰＵ６１２は、ＭＡＣ層より上位の通信プロトコルやアプリケーション層の処理を実行してもよい。

本実施形態で用いられる用語は、広く解釈されるべきである。例えば用語“プロセッサ”は、汎用目的プロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、コントローラ、マイクロコントローラ、状態マシンなどを包含してもよい。状況によって、“プロセッサ”は、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）などを指してもよい。“プロセッサ”は、複数のマイクロプロセッサのような処理装置の組み合わせ、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、ＤＳＰコアと協働する１つ以上のマイクロプロセッサを指してもよい。

別の例として、用語“メモリ”は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を包含してもよい。“メモリ”は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学データストレージを指してもよく、これらはプロセッサによって読み出し可能である。プロセッサがメモリに対して情報を読み出しまたは書き込みまたはこれらの両方を行うならば、メモリはプロセッサと電気的に通信すると言うことができる。メモリは、プロセッサに統合されてもよく、この場合も、メモリは、プロセッサと電気的に通信していると言うことができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０：ハブ
２０、２１、２２：ノード
２０、１２０：ＰＨＹ＆ＲＦ部
３０、１３０：ＭＡＣ部
４０、１４０：上位処理部
２１、１２１：送信部
２２、１２２：受信部
３１、１３１：送信処理部
３２、１３２：受信処理部
３３、１３３：アクセス制御部
３４：割当制御部
１３４：割当管理部
７１、７２、１７１、１７２：バッファ
７３、１７３：バス
７４、１７４：上位インターフェース部
７５、１７５：プロセッサ部
７６、１７６：クロック生成部
１００：無線ネットワークシステム
３１１、２１１：ベースバンド部
３２１、２２１：ＲＦ部
３２２、２２２：送信回路
３２３、２２３：受信回路
３１２、２１２：制御回路
３１３、２１３：送信処理回路
３１４、２１４：受信処理回路
３１５、３１６、２１５、２１６：ＤＡ変換回路
３１７、３１８、２１７、２１８：ＡＤ変換回路
３０１：ノートＰＣ
３２１：移動体端末
３０５、３１５：無線通信装置
３３１：メモリーカード
３３２：メモリーカード本体
３５５：無線通信装置
４０１、４０２：ノード
４５１：ハブ
４７１：ネットワーク
５１１、６１１：バス
５１２、６１２：ＣＰＵ
５１３、６１３：メモリ
５１４、６１５：無線通信装置
５１５：生体センサー
５１６、６１６：補助記憶装置
６１４：通信装置

Claims (20)

1. スロットを変更する対象となる第１無線通信装置と、変更後のスロットの使用開始タイミングとを指定する第１情報を含む報知信号を送信し、
   前記第１情報の送信後、前記変更後のスロットを指定した第２情報を含む、前記報知信号とは別の第１信号を送信する送信部
   を備えた無線通信装置。
2. 前記第２情報を受信したことを通知する第３情報を含む第２信号を受信する受信部を備え、
   前記送信部は、前記第１無線通信装置のうちまだ前記第３情報が受信されていない第２無線通信装置と、前記変更後のスロットの使用開始タイミングとを指定した第４情報を含む第３信号を送信する
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 報知信号の送信間隔内には、前記スロットを用いた通信が行われる第１期間と、競合ベースアクセス方式で通信を行う第２期間とが配置され、
   前記送信部は、前記第２情報を含む前記第１信号を前記第２期間で送信する
   請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記送信部は、前記第１情報の送信と前記第２情報の送信を、前記第１情報で指定した前記使用開始タイミングが到来するまで繰り返す
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. 前記使用開始タイミングの値が、前記使用開始タイミングが到来するまでに報知信号が送信される残り回数に応じて決定される
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 前記使用開始タイミングの値が、前記使用開始タイミングの直前に送信される報知信号のフレームのシーケンス番号に応じて、決定される
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
7. 前記送信部は、前記第１無線通信装置のすべてから前記第３情報が受信された場合は、前記第２情報の送信を中止する
   請求項２、または請求項２を引用する請求項３ないし６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
8. 前記送信部は、前記第１無線通信装置のうち前記第３情報が受信されないまま前記使用開始タイミングを迎える第３無線通信装置が存在する場合、前記使用開始タイミングの直前の報知信号で、前記スロットの使用を禁止することを表す第５情報を前記第２無線通信装置に送信する
   請求項２に記載の無線通信装置。
9. 前記第１情報は、前記第１無線通信装置を指定する第１フィールドと、前記使用開始タイミングを指定する第２フィールドとを有し、
   前記第５情報は、前記第１情報と同じフォーマットを有し、
   前記第５情報の前記第１フィールドには、前記第２無線通信装置を指定する情報が設定され、前記第５情報の第２フィールドには、所定値が設定される
   請求項８に記載の無線通信装置。
10. 前記所定値は、前記使用開始タイミングを表現するビット長に応じて前記使用開始タイミングの値が取り得る最小値または最大値である
    請求項９に記載の無線通信装置。
11. 前記変更後のスロットの使用開始タイミングは、前記第１情報でなく、前記第２情報が指定する
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。
12. 前記第１無線通信装置が複数存在する場合に、前記変更後のスロットの使用開始タイミングは、前記第１無線通信装置に共通に指定、または前記第１無線通信装置ごとに個別に指定される
    請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線通信装置。
13. 少なくとも１つのアンテナを備えた請求項１に記載の無線通信装置。
14. 使用するスロットを変更する対象となる第１無線通信装置と、前記第１無線通信装置が使用する変更後のスロットの使用開始タイミングとを指定した第１情報を含む報知信号を受信し、前記第１情報で自装置が指定されている場合、前記変更後のスロットを指定した第２情報を含む、前記報知信号とは別の第１信号を受信する受信部と、
    前記受信部で前記第２情報が受信された場合、前記第２情報を受信したことを通知する第３情報を含む第２信号を送信する送信部と
    を備えた無線通信装置。
15. 前記第１情報で示される使用開始タイミングが到来した後、前記使用するスロットが前記変更後のスロットに切り換えられる
    請求項１４に記載の無線通信装置。
16. 前記第３情報を送信した後、前記報知信号の受信を行わない低消費電力モードに遷移する
    請求項１４または１５に記載の無線通信装置。
17. 報知信号の送信間隔内に、前記スロットを用いた通信が行われる第１期間が配置され、 前記送信部は、前記報知信号で前記スロットの使用を禁止する第４情報が受信された場合に、前記報知信号の送信間隔内の前記第１期間と異なる期間において、スロット割当要求を送信する
    請求項１４ないし１６のいずれか一項に記載の無線通信装置。
18. 前記報知信号の送信間隔内の前記第１期間と異なる期間は、競合ベースアクセス方式で通信を行う期間である
    請求項１７に記載の無線通信装置。
19. 少なくとも１つのアンテナを備えた請求項１４に記載の無線通信装置。
20. スロットを変更する対象となる第１無線通信装置と、変更後のスロットの使用開始タイミングとを指定する第１情報を含む報知信号を送信するステップと、
    前記第１情報の送信後、前記変更後のスロットを指定した第２情報を含む、前記報知信号とは別の第１信号を送信するステップと
    を備えた無線通信方法。

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