JP6312438B2

JP6312438B2 - 通信装置及び通信システム

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Publication number: JP6312438B2
Application number: JP2014000080A
Authority: JP
Inventors: 田中　豊久; 豊久田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2018-04-18
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Description

この発明は、例えば、電力自動検針用スマートメーターに使用され、セル状に配置されたサービスエリア内で構築する無線通信ネットワーク等で用いられる、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信する通信装置及び通信システムに関する。

小電力で無線ネットワークを構築する手段として、例えば特許文献１に開示されたメッシュネットワークあるいはアドホックネットワークと呼ばれる方式がある。これらの方式の特徴はゲートウェイ基地局の役割を果たす通信装置のみならず、ネットワークに属する通信装置が中継という形で参画し、通信システムとなる全体のネットワークを構築することにある。ネットワークの構築は自律的に行われ、ゲートウェイ基地局を中心に相互接続される。中継によるマルチホップ技術では、一般的にキャリアセンス多重アクセス/衝突回避方式(ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)）により時分割での通信を行う。

ここで、電力量の自動検針などを実現するスマートメーターの通信にはマルチホップによる中継機能を用いて、エリア内をカバーするメッシュネットワークの活用が検討されている。メッシュネットワークには様々な通信経路を決定するためのルーチングプロトコルが提案されている。いずれも端末（通信装置）が新規参入する場合においては、フラッディングと呼ばれるブロードキャストを実行する。それに対して受信できた全ての通信装置はブロードキャストを繰り返す。複数の通信経路がある場合には、中継のホップ数、受信レベルなどの評価関数を用いて最適な通信経路を選択する。このようにして新規参入する端末はネットワークに組み込まれる。上述したようにネットワークが構築されると、各電力計器で得られた検針データは上位装置にデータを送致するゲートウェイ基地局に直接あるいは中継によって無線伝送される。また上位サーバに検針値を報告するためのセル内におけるルート(Ａルート)とは別に比較的短距離で設置される屋内の通信装置とのルート(Ｂルート)がある。

特開２００３−２５８７１９号公報

しかしながら、セル状に構築されるメッシュネットでは先述のようにＣＳＭＡ／ＣＡによる通信方式が用いられることが一般であり、セル内がキャリアセンスレベルを超える受信レベルの範囲であると仮定すると、セル内では同時に１端末のみが送信する権利である送信権を占有することになる。このため、同一セル内での通信トラフィックは大きく制約を受けることになる。

すなわち、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線通信では使用しようとする通信周波数にてキャリアセンスを行い、一定時間通信がないことを確認できれば送信権を確保して送信処理を開始することができる。そして、送信処理の開始後は他の通信装置は送信信号のキャリアを感知するため、並行して送信することができないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、送信権を有する通信装置が通信先の通信装置に向けて行う通常送信を妨害することなく、通常送信に並行して並行送信の実行を可能にし、通信トラフィックを拡張するネットワークを実現できる通信装置及び通信システムを得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１の通信装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信する通信装置であって、通常送信時に、シンボルデータと実データとからなる二部データ構成の送信信号を送信する送信処理を実行する送信処理部と、通常送信時に、前記シンボルデータの前記送信処理時における第１の送信電力と、前記実データの前記送信処理時における第２の送信電力とを個別に設定する送信電力設定部とを備え、前記シンボルデータは、送信元の通信装置を特定する送信元情報、受信先の通信装置を特定する受信先情報、前記実データのデータ長、及び前記第１の送信電力と前記第２の送信電力との差分である送信電力情報を含み、前記送信信号と同じ前記二部データ構成の受信信号の受信処理時に前記シンボルデータに基づき、送信元の通信装置及び受信先の通信装置に加え、前記データ長及び前記送信電力情報の内容を認識する受信処理部をさらに備える。

請求項１記載の本願発明の通信装置において、受信処理部は、受信信号の受信処理時にシンボルデータに基づき、受信先の通信装置、送信信号における実データのデータ長及び送信電力情報を認識することにより、受信先が自身ではない他の通信装置への送信信号の実データの送信期間中に並行して自身から別の送信信号の並行送信処理を支障なく行うことが可能か否かの判断基準となる情報（受信先の通信装置、実データのデータ長及び送信電力情報）を比較的容易に取得することができる。

実施の形態１の通信装置を用いて実現される通信システムの全体構成を模式的に示す説明図である。実施の形態１の通信システムで通常使用時に使用される送信信号の構成を示す説明図である。実施の形態１の通信装置の概略のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。実施の形態１の通信装置における受信処理及び送信処理の処理手順を示すフロチャートである。実施の形態１の通信システムにおいて通常通信を行っている場合に並行送信を行うケースを模式的に示す説明図である。実施の形態２の通信装置における受信処理及び送信処理の処理手順を示すフロチャートである。

＜実施の形態１＞
図１はＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信する実施の形態１の通信装置を用いて実現される通信システムの全体構成を模式的に示す説明図である。

同図に示すように、セル領域３０内に基地局１と複数の通信端末２が存在し、比較的近距離に設置される端末ペア３２を構成する通信端末２，２間の宅内端末間ルートＲ３２、通信端末２と端末ペア３２外の他の通信端末２との間の端末・端末間ルートＲ１４、通信端末２，基地局１間の基地局・端末間ルートＲ１３、基地局１とセル領域３０外の上位サーバ３間の基地局・サーバ間ルートＲ１２の通信ルート（経路）を有している。これらの通信ルートのうち、セル領域３０内で行われる基地局・端末間ルートＲ１３及び端末・端末間ルートＲ１４がＡルートとなり、宅内端末間ルートＲ３２がＢルートとなる。

図１における各通信端末２が本実施の形態における通信装置となり、セル領域３０内における基地局１及び複数の通信端末２からなる構成が本実施の形態における通信システムとなる。

図２は実施の形態１の通信システムで通常送信時に使用される送信信号ＳＴの構成を示す説明図である。同図に示すように、送信信号ＳＴは、シンボルデータＤ１０及びペイロードデータＤ２０（実データ）によりなる二部データ構成となっている。

シンボルデータＤ１０はプリアンブル（信号）Ｄ１１、元アドレスＤ１２（送信元情報）、先アドレスＤ１３（受信先情報）、データ長Ｄ１４、送信電力制御値Ｄ１５（送信電力情報）及びＣＲＣコードＤ１６を含んで構成される。

プリアンブルＤ１１は、送信する（無線）通信装置が送信電波検出と同期を取るための信号であり、元アドレスＤ１２は送信側の通信装置を特定するための情報であり、先アドレスＤ１３は受信側の通信装置を特定するための情報である。また、データ長Ｄ１４は送信信号ＳＴに含まれるペイロードデータＤ２０のデータ長ＤＬを特定する情報であり、ＣＲＣコードＤ１６は上述したデータＤ１１〜Ｄ１５の正常性確認のためのコードである。すなわち、ＣＲＣコードＤ１６を用いることにより、シンボルデータＤ１０の正常性を確認することができる。なお、送信電力制御値Ｄ１５（＝ＴＳ）については後に詳述する。

送信信号ＳＴの通常送信時における送信電力は、シンボルデータＤ１０の送信時に設定されるシンボルデータ用送信電力Ｐ１０（第１の送信電力）と、ペイロードデータＤ２０の送信時に設定されるペイロードデータ用送信電力Ｐ２０（第２の送信電力）とからなり、シンボルデータ用送信電力Ｐ１０とペイロードデータ用送信電力Ｐ２０とでそれぞれ個別に異なる電力（量）に設定していることを特徴としている。すなわち、図２に示すように、予め固定されている定格電力であるシンボルデータ用送信電力Ｐ１０から送信電力制御値ＴＳ分減じた電力をペイロードデータ用送信電力Ｐ２０に設定している。

以下、送信電力制御値ＴＳについて詳述する。上述のシンボルデータＤ１０を定格電力であるシンボルデータ用送信電力Ｐ１０で送信後、続いて、ペイロードデータ(ユーザデータ；実データ)Ｄ２０をペイロードデータ用送信電力Ｐ２０（＝Ｐ１０−ＴＳ）で送信する。

ここで、定格電力送信範囲にある第１の通信装置から第２の通信装置に向けて送信信号ＳＴ１を送信する場合を例に挙げて送信電力制御値ＴＳ(dB)について説明する。この際、第１の通信装置のシンボルデータ用送信電力Ｐ１０(dBm)、第１の通信装置と第２の通信装置との伝送路減衰量ＲＤ１２(dB)、仕様で保証する通信装置の最低受信感度ＲＳmin(dBm)、受信品質保証値ＲＱ(dB)をパラメータとすると、送信電力制御値ＴＳは次の式(1)で求められる。

ＴＳ＝Ｐ１０−ＲＤ１２−ＲＳmin−ＲＱ…(1)

ここで、受信品質保証値ＲＱ(dB)は第２の通信装置が干渉を受けても復調可能となるように影響を与えないレベルを保証するための値である。例えば、他の基地局、通信装置、中継局等が１０台存在することを仮定する場合、１０台の干渉レベルである−１０(dB)を考慮して、十分な受信品質を保証すべく、受信品質保証値ＲＱを２０（dB)に設定する。

図３は本実施の形態の（無線）通信装置の概略のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。なお、説明の都合上、図３で示す通信装置を基準となる通信装置２ｉとして、受信処理時における送信元の通信装置を通信装置２ｊとし、送信処理時における送信先（受信先）の通信装置を通信装置２ｋと称する。例えば、図１に示すように、通信端末２Ａの送信元が通信端末２Ｂであり、送信先が通信端末２Ｃである場合、通信端末２Ａを基準とすると、通信端末２Ａが通信端末２ｉに該当し、通信端末２Ｂが送信元の通信端末２ｊに該当し、通信端末２Ｃが送信先の通信端末２ｋに該当する。

同図を参照して、アンテナ７で受信された受信信号（＝通信装置２ｊから送信される送信信号ＳＴｊ、すなわち、シンボルデータＤ１０及びペイロードデータＤ２０よりなる２部データ構成の受信信号）はスイッチ８を介して受信処理部９に渡される。受信処理部９は受信処理を行い、アンテナ７、スイッチ８を介して付与された受信信号ＳＴｊを復調し、シンボルデータＤ１０に含まれる元アドレスＤ１２、先アドレスＤ１３、データ長Ｄ１４、及び送信電力制御値Ｄ１５を取得し（の内容を認識し）、通信情報保持部１０に保持する。

このように、実施の形態１の通信装置における受信処理部９は、受信信号の受信処理時にシンボルデータＤ１０に含まれる元アドレスＤ１２、先アドレスＤ１３、データ長Ｄ１４及び送信電力制御値Ｄ１５を取得することにより、自身宛ではない送信信号のペイロードデータＤ２０の送信期間中に並行して自身から送信信号の並行送信処理を行うことが可能か否かの判断基準となる情報（元アドレスＤ１２、ペイロードデータＤ２０のデータ長Ｄ１４及び送信電力制御値Ｄ１５）を比較的容易に取得することができる。

さらに、受信処理部９は、シンボルデータＤ１０から取得した元アドレスＤ１２を参照して送信元の通信装置を認識することができるため、シンボルデータ用送信電力Ｐ１０と受信処理時に測定した受信信号ＳＴｊの受信電力との差分をとることにより、送信元の通信装置２ｊとの間における伝送路減衰量ＲＤｉｊを比較的容易に推定することができる。受信処理部９で推定した伝送路減衰量ＲＤｉｊは通信装置単位に分類された伝送路減衰量情報Ｄ３１として伝送路情報保持部１１に順次格納される。したがって、伝送路情報保持部１１は受信処理部９で過去に推定された伝送路減衰量ＲＤｉｊの蓄積情報を伝送路減衰量情報Ｄ３１として保持することができる。

このように、受信処理部９は伝送路減衰量ＲＤｉｊを推定する伝送路減衰量推定機能を有するため、後に送信対象となる通信装置との間における伝送路減衰量の集合体となり、通信装置単位に分類された情報である伝送路減衰量情報Ｄ３１を事前に伝送路情報保持部１１に蓄積保持することができる。

一方、送信処理部１２は送信可能状態になると送信準備している送信データ（図示せず）を、送信電力設定部１３により設定された送信電力で変調し送信信号ＳＴｉを送信する。送信信号ＳＴｉはスイッチ８を経てアンテナ７より送信される。

送信信号ＳＴｉの送信が可能になる場合として、キャリアセンスにより送信権を獲得した場合に行う通常送信時と、送信権は有していない場合に行う後述する並行送信時とがある。

送信電力設定部１３は通常送信時はシンボルデータＤ１０用のシンボルデータ用送信電力Ｐ１０と、ペイロードデータＤ２０用のペイロードデータ用送信電力Ｐ２０とを異なる内容に設定する。この際、送信電力設定部１３は、伝送路情報保持部１１から送信先の通信装置２ｋとの伝送路減衰量ＲＤｉｋを伝送路情報保持部１１の伝送路減衰量情報Ｄ３１から取得することにより、上述した式(1)（ＲＤ１２をＲＤｉｋに置き換える）を適用して通信装置２ｋへの送信時における送信電力制御値ＴＳを求め、適切なペイロードデータ用送信電力Ｐ２０（Ｐ１０−ＴＳ）を設定することができる。

このように、実施の形態１の通信装置における送信電力設定部１３はシンボルデータ用送信電力Ｐ１０から送信電力制御値ＴＳを差し引いたペイロードデータ用送信電力Ｐ２０を設定するため、送信電力制御値ＴＳを式(1)に従い適切に設定することにより、通常の送信処理の品質を損ねない範囲で、必要最小限のペイロードデータ用送信電力Ｐ２０を設定することができる。

なお、送信電力設定部１３は並行通信を行う場合、送信電力送信可能時間算出部１４より付与された並行送信情報Ｄ３４に基づきシンボルデータＤ１０及びペイロードデータＤ２０に共通の並行送信電力を設定する。

送信電力送信可能時間算出部１４（並行送信情報算出部）は送信権を有していない場合に、並行送信電力及び並行送信（可能）時間を算出して、その算出結果を指示する並行送信情報Ｄ３４を送信電力設定部１３に出力する。

送信処理部１２は、並行送信情報Ｄ３４が有効な並行送信電力を指示する第１の判定基準、及び、準備している送信データに基づく送信信号ＳＴｉのデータ長（パケット長）が並行送信情報Ｄ３４の指示する並行送信（可能）時間内に送信可能である第２の判定基準を共に満足した場合に並行送信可能と判断し、送信電力設定部１３により設定された並行送信電力で変調した送信信号ＳＴｉの並行送信処理を実行する。

図４は実施の形態１の通信装置における受信処理及び送信処理の処理手順を示すフロチャートである。図５は通信端末２１（第１の通信装置）が送信権を確保して通信端末２２（第２の通信装置）に向けて通常送信を行っている場合における、通信端末２３（第３の通信装置）が通信端末２４（第４の通信装置）に向けて並行送信を行うケースを模式的に示す説明図である。

すなわち、実施の形態１における無線通信システムは、通信端末２１を起点として定格電力送信範囲Ａ１に存在する通信端末２１〜２４を少なくとも含む無線通信システムを想定している。そして、通信端末２１〜２４はそれぞれ図３で示した構成を有し、送信権を確保した通常通信時には図２で示した二部データ構成の送信信号ＳＴ（ＳＴ１〜ＳＴ４）を送信することができる。

なお、図５で示す状況は、例えば、広域に展開されるメッシュネットワークと同エリアに併設され、比較的近距離通信となる宅内の通信装置との通信（図１の端末ペア３２間等の通信）を並行送信によって行う場合が考えられる。

また、以下の前提条件が成立するものと仮定する。通信端末２３には、少なくとも、通信端末２２，通信端末２３間の伝送路減衰量ＲＤ２３（第１種の伝送路減衰量）と、通信端末２３，通信端末２４間の伝送路減衰量ＲＤ３４（第２種の伝送路減衰量）とを指示する伝送路減衰量情報Ｄ３１を伝送路情報保持部１１に格納している。

一方、通信端末２１がキャリアセンスを行い、通信端末２２を送信先とする送信権を確保して定格電力送信範囲Ａ１を満足するシンボルデータ用送信電力Ｐ１０で変調された送信信号ＳＴ１のシンボルデータＤ１０を送信している。そして、通信端末２３は通信端末２４に向けた送信信号ＳＴ３の送信待ち状態となっている。

上記前提の下、適宜、図５を参照しつつ、図４に沿って、実施の形態１の無線通信システムの通信処理について説明する。

まず、通信端末２２における受信処理について説明する。通信端末２２における受信処理部９は、ステップＳ１で受信信号（送信信号ＳＴ１）のシンボルデータＤ１０のプリアンブルＤ１１を受信し、シンボルデータＤ１０の先アドレスＤ１３から自身への受信信号であることを認識し(YES)、ステップＳ１３で通常の受信処理を行う。

その後、ステップＳ１４でシンボルデータＤ１０の元アドレスＤ１２から送信元の通信端末２１を認識し、受信処理時に測定された受信信号（送信信号ＳＴ１）の受信電力から通信端末２１，通信端末２２間の伝送路減衰量ＲＤ１２を推定して、伝送路減衰量ＲＤ１２を伝送路減衰量情報Ｄ３１に加えて伝送路情報保持部１１に格納して処理を終了する。なお、伝送路減衰量ＲＤ１２は定格電力であるシンボルデータ用送信電力Ｐ１０から受信電力を減算することにより比較的簡単に推定することができる。

次に、通信端末２４における受信処理及び送信処理について説明する。通信端末２４における受信処理部９は、ステップＳ１で受信信号（送信信号ＳＴ１）のシンボルデータＤ１０のプリアンブルＤ１１を受信し、シンボルデータＤ１０の先アドレスＤ１３から自身への受信信号でないことを認識し(NO)、ステップＳ３でシンボルデータＤ１０から、元アドレスＤ１２、先アドレスＤ１３、データ長Ｄ１４及び送信電力制御値Ｄ１５の内容を取得する。そして、ステップＳ５で送信待ちでない(NO)ため、処理を終了する。

次に、通信端末２３における受信処理及び送信処理について説明する。通信端末２３における受信処理部９は、ステップＳ１で受信信号（送信信号ＳＴ１）のシンボルデータＤ１０のプリアンブルＤ１１を受信し、シンボルデータＤ１０の先アドレスＤ１３から自身への受信信号でないことを認識し(NO)、ステップＳ３でシンボルデータＤ１０から、元アドレスＤ１２、先アドレスＤ１３、データ長Ｄ１４及び送信電力制御値Ｄ１５の内容を取得する。そして、ステップＳ５で送信データに基づく送信信号ＳＴ３の送信待ち状態である(YES)ため、ステップＳ６に移行する。

ステップＳ６において、送信電力送信可能時間算出部１４（並行送信情報算出部）による送信時間算出処理及び送信電力算出処理を行う。

まず、送信電力送信可能時間算出部１４は、データ長Ｄ１４に基づき、送信信号ＳＴ１のペイロードデータＤ２０の送信時間を並行送信（可能）時間ＰＴ３として算出する送信時間算出処理を実行する。

次に、送信電力送信可能時間算出部１４は送信電力算出処理を実行する。送信電力算出処理は伝送路減衰量ＲＤ２３、伝送路減衰量ＲＤ３４及び送信電力制御値Ｄ１５に基づく処理である。

送信電力算出処理は、以下の第１及び第２の条件（(a) ，(b) ）を満足する並行送信電力ＰＲ３を算出する処理である。

(a) ペイロードデータ用送信電力Ｐ２０で送信される送信信号ＳＴ１のペイロードデータＤ２０の通信端末２２による受信レベルと、並行送信電力ＰＲ３で送信される送信信号ＳＴ３の通信端末２２における受信レベルとの差が復調可能な信号波対干渉波比を満足する第１の条件

(b) 送信信号ＳＴ３を受信する通信端末２４における受信レベルが適性値を満足する範囲で並行送信電力ＰＲ３を設定する第２の条件

すなわち、以下の式(2)を満足することが第１の条件となり、受信レベルマージンＲＭ(dB)を用いて以下の式(3)を満足することが第２の条件となる。

ＲＳmin＋ＲＱ（＝Ｐ２０−ＴＳ）＞ＰＲ３−ＲＤ２３…(2)
ＰＲ３−ＲＤ３４＞ＲＳmin＋ＲＭ…(3)

なお、式(3)における受信レベルマージンＲＭは、干渉波を許容するために、予め定めた復調可能な信号対干渉波比(SIR )を保証するレベルであり、例えば１０(dB)程度に設定される。

上述の第１及び第２の条件を満たせば、通信端末２３が並行送信電力ＰＲ３で送信信号ＳＴ３の並行送信を実行しても、送信信号ＳＴ１を受信中の通信端末２２の受信品質に影響を与えないことが確認されることになる。

図４に戻って、上記した第１及び第２の条件を満足する場合、ステップＳ７において、送信処理部１２は並行送信が可能か否かを判定する。

送信処理部１２は、並行送信情報Ｄ３４が有効な並行送信電力ＰＲ３を指示し、並行送信情報Ｄ３４が指示する並行送信時間ＰＴ３内において、送信データに基づく送信信号ＳＴ３の並行送信を実行することができる場合に並行送信可能である(YES)と判定し、そうでない場合に並行送信不能である(NO)と判定する。

例えば、送信信号ＳＴ３の送信データ量（パケット量）の送信が並行送信時間ＰＴ３内に送信可能なデータ量以下である場合に並行送信可能である(YES)と判定し、そうでない場合に並行送信不能である(NO)と判定する。

なお、送信処理部１２は、並行送信情報Ｄ３４が有効な並行送信電力ＰＲ３を指示していない（第１及び第２の条件を満足する並行送信電力ＰＲ３が存在しない）場合、並行送信時間ＰＴ３に関係無く、並行送信不能である(NO)と判定する。

ステップＳ７でＹＥＳの場合に実行されるステップＳ８において、通信端末２３は以下の並行送信処理を実行する。

すなわち、送信電力設定部１３は並行送信情報Ｄ３４に基づき、並行送信電力ＰＲ３を送信信号ＳＴ３用の送信電力として設定し、送信処理部１２は送信電力を並行送信電力ＰＲ３とし、送信先を通信端末２４とした送信信号ＳＴ３をスイッチ８及びアンテナ７を介して送信する。

上述したように、ステップＳ６で送信電力送信可能時間算出部１４により有効な並行送信電力ＰＲ３が算出され（第１の判定基準を満足し）、ステップＳ７で送信処理部１２が並行送信時間ＰＴ３内に並行送信の実行が可能と判断した（第２の判定基準を満足した）場合に、ステップＳ８において、通信端末２１，通信端末２２間の送信信号ＳＴ１のペイロードデータＤ２０の通常送信期間中において、通信端末２１から比較的離れた位置にある通信端末２３，通信端末２４間の並行通信が実行される。

すなわち、図５に示すように、通信端末２１，２２間の送信信号ＳＴ１のペイロードデータＤ２０の送信電力制御後送信範囲Ａ１１と、通信端末２３，２４間の送信信号ＳＴ３の後発端末送信範囲Ａ１２とが互いに干渉しない関係となる。その結果、通信システム全体の通信トラフィック量を増加させることができる効果を奏する。

図４に戻って、送信電力送信可能時間算出部１４が有効な並行送信電力ＰＲ３を算出できなかった場合、あるいは送信処理部１２が送信信号ＳＴ３の送信が並行送信時間ＰＴ３内に送信不能である場合は、ステップＳ７でＮＯと判定され、処理を終了する。

このように、実施の形態１の通信システムにおいて、通信端末２３（第３の通信装置）の送信電力送信可能時間算出部１４（並行送信情報算出部）が送信時間算出処理及び送信電力算出処理を実行し、通信端末２３の送信処理部１が並行送信（可能）時間内に送信信号ＳＴ３の送信が可能であるか否かの最終判定を行っている。

このため、通信端末２１，２２（第１，第２の通信装置）間における送信信号ＳＴ１（第１の送信信号）のペイロードデータＤ２０（実データ）の通常の送信期間中に、送信信号ＳＴ１の通常送信処理に悪影響を与えることなく、通信端末２３，２４（第３，第４の通信装置）間における送信信号ＳＴ３（第２の送信信号）の並行送信処理を実行することができる効果を奏する。その結果、通信システム全体の通信トラフィック量を増加させることができる。

また、通常送信時において送信信号ＳＴのシンボルデータＤ１０を定格電力（シンボルデータ用送信電力Ｐ１０）で送信することにより、隠れ端末からの送信を確実に防止する効果を奏する。なお、隠れ端末とは、例えば、図５において、通信端末２１から通信端末２２に向けて送信信号ＳＴ１を送信中、通信端末２３が通信端末２１からの送信信号ＳＴ１を受けていない、もしくは微弱な受信レベルで受信不能の場合、通信端末２３は通常送信可能と判断する可能性がある。ところが、通信端末２３が通信端末２２の近傍に位置し、通信端末２３による送信を開始すると、通信端末２２は通信端末２３の送信による干渉により通信端末２１との通信ができなくなるような問題を意味する。この場合、通信端末２３が隠れ端末となる。

実施の形態１では、送信信号ＳＴのシンボルデータＤ１０を比較的大きな定格電力（シンボルデータ用送信電力Ｐ１０）で送信することにより、定格電力送信範囲Ａ１を十分広く設定することができるため、上述した例のように、通信端末２３は必ず送信信号ＳＴ１を受信することになるため、隠れ端末となることは無く、上述した隠れ端末問題は生じることはない。

また、シンボルデータＤ１０にデータ長Ｄ１４を含ませることにより、送信電力調整されたペイロードデータ用送信電力Ｐ２０による送信時間を定格電力送信範囲Ａ１に存在する全ての通信装置に周知させることができる。また、ネットワークに参入直後など受信側との伝送路減衰量が既知でない場合、送信電力制御値ＴＳを０(dB)とすれば、送信電力を一定とした一般的な通信と同様な通信も可能となる。

加えて、本実施の形態の通信装置では、通常送信時におけるペイロードデータ用送信電力Ｐ２０をシンボルデータ用送信電力Ｐ１０より低減するため低消費電力化の効果も奏する。

また、本方式ではネットワーク全体の同期を取る必要もなく、ビーコンによる時分割制御を用いて送信電力制御を行う必要もない。

＜実施の形態２＞
実施の形態１の無線通信システムでは、送信権を獲得した通信装置（図４の通信端末２１）が送信信号ＳＴ１の送信後に、通信端末２３はキャリアセンスを行うことなく、上述した第１及び第２の判定基準を満足する場合に並行通信処理を開始していた。

実施の形態２では送信処理部１２による並行通信処理の判定基準として、実施の形態１で述べた第１及び第２の判定基準に加え、受信処理部９により送信信号ＳＴ１以外に既知の送信電力（例えば、定格電力）以上の信号の無い状態が一定期間経過したことを第３の判定基準として課すべく、再キャリアセンス処理を実行している。

図６は実施の形態２の通信装置における受信処理及び送信処理の処理手順を示すフロチャートである。

同図に示すように、ステップＳ６とステップＳ７との間に、ステップＳ２０を挿入し、ステップＳ２０において、受信処理部９により、送信信号ＳＴ１以外に既知の送信電力（例えば、定格電力）以上の送信信号の受信が無い状態で一定期間経過することを確認する再キャリアセンス処理を実行している。なお、図６における他の処理内容及び通常送信時における送信信号の構成、各通信装置の内部構成等は図２〜図４で示した実施の形態１と同様である。

したがって、図６で示すステップＳ７において、送信処理部１２は、並行送信情報Ｄ３４が有効な並行送信電力ＰＲ３を指示し（第１の判定基準）、ステップＳ２０で受信処理部９が実行する再キャリアセンスによって他の送信信号の無い状態が一定期間経過したことを確認された情報を受信処理部９より受け（第３の判定基準）、かつ、並行送信情報Ｄ３４が指示する並行送信時間ＰＴ３内において、送信データに基づく送信信号ＳＴ３の並行送信が実行することができる（第２の判定基準）場合にはじめて並行送信可能である(YES)と判定し、そうでない場合に並行送信不能である(NO)と判定する。

このように、実施の形態２の通信システムは、有効な並行送信電力ＰＲ３の存在、送信信号ＳＴ３の送信時間が並行送信時間ＰＴ３内にあるという第１及び第２の判定基準に加え、さらに、送信信号ＳＴ１以外の送信信号の無い状態の一定時間経過を確認するという第３の判定基準を課すことにより、送信信号ＳＴ１（第１の送信信号）以外の送信信号との衝突を確実に回避することができる。すなわち、実施の形態２は、実施の形態１の効果に加え、定格電力送信範囲Ａ１内におけるパケットの衝突を避ける効果を奏する。

＜その他＞
図３で示したスイッチ８、受信処理部９、送信処理部１２、送信電力設定部１３及び送信電力送信可能時間算出部１４は、その構成の少なくとも一部において、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって実行しても良い。

また、通信情報保持部１０、伝送路情報保持部１１は、例えば、ＨＤＤ、ＤＶＤ、メモリなどによって構成される。

１基地局、２，２１〜２４通信端末、９受信処理部、１０通信情報保持部、１１伝送路情報保持部、１２送信処理部、１３送信電力設定部、１４送信電力送信可能時間算出部、３０セル領域、Ｄ１０シンボルデータ、Ｄ２０ペイロードデータ、ＳＴ送信信号。

Claims

ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信する通信装置であって、
通常送信時に、シンボルデータと実データとからなる二部データ構成の送信信号を送信する送信処理を実行する送信処理部と、
通常送信時に、前記シンボルデータの前記送信処理時における第１の送信電力と、前記実データの前記送信処理時における第２の送信電力とを個別に設定する送信電力設定部とを備え、
前記シンボルデータは、送信元の通信装置を特定する送信元情報、受信先の通信装置を特定する受信先情報、前記実データのデータ長、及び前記第１の送信電力と前記第２の送信電力との差分である送信電力情報を含み、
前記送信信号と同じ前記二部データ構成の受信信号の受信処理時に前記シンボルデータに基づき、送信元の通信装置及び受信先の通信装置に加え、前記データ長及び前記送信電力情報の内容を認識する受信処理部をさらに備える、
通信装置。
請求項１記載の通信装置であって、
他の通信装置が送信権を確保して通常送信を行っている状況下において前記送信信号を送信する並行送信を実行するための並行送信電力を算出する並行送信情報算出部をさらに備える、
通信装置。
請求項１または請求項２記載の通信装置であって、
前記第１の送信電力は予め固定され、
前記受信処理部は、前記送信元情報及び受信処理時に測定される前記受信信号の受信電力から、前記送信元情報で特定される送信先の通信装置との通信時における伝送路減衰量を推定し、推定した伝送路減衰量を通信装置単位に分類した伝送路減衰量情報を伝送路情報保持部に格納する伝送路減衰量推定機能を有する、
通信装置。
第１〜第４の通信装置を少なくとも含んで構成される通信システムであって、
前記第１〜第４の通信装置はそれぞれ
ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で無線通信する通信装置であって、
通常送信時に、シンボルデータと実データとからなる二部データ構成の送信信号を送信する送信処理を実行する送信処理部と、
通常送信時に、前記シンボルデータの前記送信処理時における第１の送信電力と、前記実データの前記送信処理時における第２の送信電力とを個別に設定する送信電力設定部とを備え、
前記シンボルデータは、送信元の通信装置を特定する送信元情報、受信先の通信装置を特定する受信先情報、前記実データのデータ長、及び前記第２の送信電力を導出するための送信電力情報を含み、
前記送信信号と同じ前記二部データ構成の受信信号の受信処理時に前記シンボルデータに基づき、送信元の通信装置及び受信先の通信装置に加え、前記データ長及び前記送信電力情報の内容を認識する受信処理部をさらに備え、
前記送信電力設定部は通常送信時に前記第１の送信電力から送信電力制御値を差し引いた電力を前記第２の送信電力として設定し、
前記送信電力情報は前記送信電力制御値であり、
前記第１の送信電力は予め固定され、
前記受信処理部は、前記送信元情報及び受信処理時に測定される前記受信信号の受信電力から、前記送信元情報で特定される送信先の通信装置との通信時における伝送路減衰量を推定し、推定した伝送路減衰量を通信装置単位に分類した伝送路減衰量情報を伝送路情報保持部に格納する伝送路減衰量推定機能を有し、
前記第１〜第４の通信装置は前記第１の送信電力による送信範囲に存在し、前記送信信号は第１及び第２の送信信号を含み、
前記第３の通信装置は、少なくとも、前記第２，第３の通信装置間の前記伝送路減衰量である第１種の伝送路減衰量と、前記第３，第４の通信装置間の前記伝送路減衰量である第２種の伝送路減衰量とを指示する情報を前記伝送路減衰量情報として前記伝送路情報保持部に格納しており、
前記第３の通信装置は、
前記第１の通信装置が送信権を確保して行う前記第２の通信装置に向けた前記第１の送信信号の通常送信が行われている状況下に、前記第４の通信装置に向けた前記第２の送信信号の送信待ち状態時において、前記第１の送信信号の前記実データの送信期間中に、前記第２の送信信号を前記第４の通信装置に向けて送信する並行送信を実行するための並行送信電力及び並行送信時間を算出する並行送信情報算出部をさらに備え、
前記並行送信情報算出部は、
前記第１の送信信号の前記シンボルデータに含まれる前記データ長に基づき前記並行送信時間を算出する送信時間算出処理、及び前記伝送路減衰量情報から取得した前記第１種及び第２種の伝送路減衰量と前記受信処理部が取得した前記送信電力制御値とに基づく送信電力算出処理を実行し、
前記送信電力算出処理は、
(a) 前記第２の送信電力で送信される前記第１の送信信号の前記実データの前記第２の通信装置における受信レベルと、前記並行送信電力で送信される前記第２の送信信号の前記第２の通信装置における受信レベルとの差が予め定められた信号波対干渉波比を満足する第１の条件、及び
(b) 前記第２の送信信号の前記第４の通信装置における受信レベルが適性値を満足する範囲で前記並行送信電力を設定する第２の条件、
を共に満足する前記並行送信電力を算出する処理を含み、
前記第３の通信装置の前記送信電力設定部は前記並行送信情報算出部で算出された前記並行送信電力を並行送信時における前記第２の送信信号用の送信電力として設定し、
前記第３の通信装置の前記送信処理部は、前記第１及び第２の条件を満足する前記並行送信電力が算出される第１の判定基準、及び前記第２の送信信号の送信処理が前記並行送信時間内に行える第２の判定基準を少なくとも共に満足する場合に、前記第２の送信信号の並行送信処理を実行する、
通信システム。
請求項４記載の通信システムであって、
前記第３の通信装置の前記送信処理部は、前記第１及び第２の判定基準に加え、前記第１の送信信号以外の送信信号の無い状態が一定時間経過したことが前記受信処理部により確認される第３の判定基準を満足するとき、前記第２の送信信号の並行送信処理を実行する、
通信システム。