JP7063473B2

JP7063473B2 - 無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP7063473B2
Application number: JP2019115286A
Authority: JP
Inventors: 広昭高橋
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021002741A

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に、無線通信を行う無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）ソリューションのエンドデバイスの無線化が促進されている。このような無線技術として、免許申請の不要なＩＳＭバンド（Industrial Scientific and Medical Band）を使ったＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）通信が、安価な端末を構成できることから注目されている。このため、今後、特定小電力無線等の近距離無線を利用する端末が、非常に多く市場に出回ると予想されている。

関連する技術として、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１には、微弱電波で動作する無線通信システムにおいて、受信間欠周期や同期用コード（プリアンブルコード）長等を可変にする技術が開示されている。

特開２００９－１４１８９８号公報

上記のように、関連する技術では、無線信号におけるプリアンブルコードの長さ等を制御にすることで、消費電力の低減を図っている。しかしながら、関連する技術では、複数の無線通信装置間において無線通信を行う場合が考慮されていないため、複数の無線通信装置から送信される複数の無線信号（無線通信パケット）が衝突した場合に、所望のデータ通信を行うことが困難であるという問題がある。

本開示は、このような課題に鑑み、所望のデータ通信を行うことが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本開示に係る無線通信装置は、無線信号を受信する受信部と、前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、を備えるものである。

本開示に係る無線通信システムは、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備えた無線通信システムであって、前記第１の無線通信装置は、送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択する選択部と、前記選択されたプリアンブルパターン及び前記送信データを無線信号に変調する変調部と、前記変調された無線信号を前記第２の無線通信装置へ送信する送信部と、を備え、前記第２の無線通信装置は、前記第１の無線通信装置から前記無線信号を受信する受信部と、前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、を備えるものである。

本開示に係る無線通信方法は、無線信号を受信し、前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知し、前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調するものである。

本開示によれば、所望のデータ通信を行うことが可能な無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することができる。

関連する技術に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。実施の形態に係る第１の無線通信装置の概要を示す構成図である。実施の形態に係る第２の無線通信装置の概要を示す構成図である。実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す構成図である。実施の形態１に係る無線通信パケットのフレームフォーマットを示す図である。実施の形態１に係るプリアンブルパターンの一例を示す図である。実施の形態１に係るプリアンブルパターンの一例を示す図である。実施の形態１に係るプリアンブルパターンの一例を示す図である。実施の形態１に係る端末の送信回路の構成例を示す構成図である。実施の形態１に係る基地局の受信回路の構成例を示す構成図である。実施の形態１に係る送信動作の例を示すフローチャートである。実施の形態１に係る受信動作の例を示すフローチャートである。実施の形態１に係る無線通信システムの動作例を説明するための図である。実施の形態１に係る無線通信システムの他の構成例を示す構成図である。

（実施の形態に至る検討）
近年、関連する近距離無線通信においては、弱い電波を使用する複数のセンサ端末などが狭いエリアに設置され、複数の端末と基地局との無線通信が輻輳する通信環境が見受けられる。このような状態の無線通信において、複数の端末から基地局へ同時に無線通信パケットが送信されると、基地局は、受信空き時間に端末から無線通信パケットを受信することになる。このとき、無線通信パケットが基地局に受信されなかった端末は、無線通信パケットの再送を行うことになるものの、他の端末と送信タイミングが重なると、他の端末の無線通信パケットと輻輳してしまい、基地局と通信することができない場合がある。このような場合に、さらに再送が繰り返されて再送回数の上限に達すると、端末の無線通信パケットが廃棄され、通信情報をロストするという課題がある。

図１は、この課題発生時の動作を示している。例えば、関連する無線通信システムは、近距離無線通信を行う基地局８００と複数の端末９００ａ～９００ｃを備えている。近距離無線通信においては、端末９００ａ～９００ｃが非同期で無線通信パケットを送信する場合、基地局８００は無線通信パケットが受信された順に受信処理を行う。

図１に示すように、まず、ｔ０において、端末９００ａが送信パケットＰ１０を基地局８００へ送信すると、基地局８００は、送信パケットＰ１０の受信処理を開始し、受信処理の完了後、ＡＣＫ（応答通知）を端末９００ａへ送信する。このとき、ｔ１及びｔ２において、端末９００ｃ及び端末９００ｂが送信パケットＰ３０及び送信パケットＰ２０を送信すると、基地局８００が送信パケットＰ１０の受信処理中であるため、送信パケットＰ３０及び送信パケットＰ２０は基地局８００に受信されない。

次に、送信パケットＰ３０の受信完了後、ｔ３において、端末９００ｃが再送パケットＰ３１（送信パケットＰ３０の再送パケット）を送信すると、基地局８００は、再送パケットＰ３１の受信処理を開始し、受信処理の完了後、ＡＣＫを端末９００ｃへ送信する。このとき、ｔ４において、端末９００ｂが再送パケットＰ２１（送信パケットＰ２０の再送パケット）を送信すると、基地局８００が再送パケットＰ３１の受信処理中であるため、再送パケットＰ２１は基地局８００に受信されない。

次に、再送パケットＰ３１の受信完了後、ｔ５において、端末９００ａが送信パケットＰ４０を送信すると、基地局８００は、送信パケットＰ４０の受信処理を開始し、受信処理の完了後、ＡＣＫを端末９００ａへ送信する。このとき、ｔ６において、端末９００ｂが再再送パケットＰ２２（送信パケットＰ２０の再再送パケット）を送信すると、基地局８００が送信パケットＰ４０の受信処理中であるため、再再送パケットＰ２２は基地局８００に受信されない。再送回数の上限を２回とすると、端末９００ｂの再送が再送回数オーバーとなり、送信パケットＰ２０は送信されずに廃棄される。

このように、関連する技術では、端末の送信タイミングが他の端末の送信と重なった場合、基地局が端末から無線通信パケットを受信することができない。そうすると、端末は再送を行うものの、再送回数の上限に達しても基地局で受信されないと、再送を終了させてパケットをロストするため、送信するデータが欠損することになる。そこで、実施の形態では、このような環境下において、再送等のデータの無線送信パケットを優先して受信するシステムを構築する事により、データの欠損の発生を低減し、より効率のよい無線通信を行う近距離無線通信システムの提供を可能とする。

また、関連する近距離無線の受信方法においては、一旦無線通信パケットを受信しデータ部を解析した後に無線通信パケットの受信の要否を判断するため時間を要するとともに、データ部の受信中は他の無線通信パケットを受信できないため基地局の受信帯域を圧迫するという課題もある。そこで、実施の形態では、受信処理中でも優先度の高い無線通信パケットの受信を可能とする。

（実施の形態の概要）
図２は、実施の形態に係る第１の無線通信装置の概要を示し、図３は、実施の形態に係る第２の無線通信装置の概要を示している。第１の無線通信装置１０と第２の無線通信装置２０は、互いに無線通信を行う無線通信システムを構成する。第１の無線通信装置１０は基地局等の受信側の無線通信装置であり、第２の無線通信装置２０は端末装置等の送信側の無線通信装置である。

図２に示すように、受信側の第１の無線通信装置１０は、受信部１１、検知部１２、復調部１３を備えている。受信部１１は、第２の無線通信装置２０から送信された無線信号を受信する。検知部１２は、受信部１１によって受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する。復調部１３は、検知部１２によって検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、無線信号のデータ部を復調する。

また、図３に示すように、送信側の第２の無線通信装置２０は、選択部２１、変調部２２、送信部２３を備えている。選択部２１は、送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択する。変調部２２は、選択部２１によって選択されたプリアンブルパターン及び送信データを無線信号に変調する。送信部２３は、変調部２２によって変調された無線信号を第１の無線通信装置１０へ送信する。

このように、実施の形態では、送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを含む無線信号（無線通信パケット）が送信され、また、受信した無線信号のプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じてデータ部が復調される。これにより、優先度の高いデータを確実に受信できるため、必要なデータのロストを抑え、所望のデータ通信を行うことができる。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。

＜無線通信システムの構成＞
図４は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成を示している。図４示すように、本実施の形態に係る無線通信システム１は、基地局１００と複数の端末２００ａ～２００ｃ（いずれかを端末２００とも言う）を備えている。基地局１００と複数の端末２００ａ～２００ｃとは、基地局１００のサービスエリアＳＡにおいて、特定小電力無線等の近距離無線通信により互いに通信可能である。無線通信システム１は、例えば、端末２００ａ～２００ｃをＩｏＴセンサとして、温湿度監視システムや設備監視システム等に利用可能である。

＜無線通信パケットの構成＞
ここで、本実施の形態に係る無線通信システムで使用する無線通信パケットについて説明する。図５は、近距離無線通信で使用する無線通信パケット（物理層フレーム）のフレームフォーマットを示している。図５に示すように、無線通信パケットは、先頭から順にプリアンブル信号、同期ワード、パケット長、物理層データペイロード、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を含んでいる。プリアンブル信号は、無線通信パケットの開始を示すクロック同期用のパターンであり、受信側で受信クロックのビット同期に用いられる。同期ワードは、フレームの開始を示すＳＦＤ（Start of Frame Delimiter：フレーム開始デリミタ）であり、同期ワードの次のビットから物理層のデータ（実データ）が始まる。

ここでは、プリアンブル信号に続いて、復調（変調）されるデータを含む部分をデータ部とする。例えば、プリアンブル信号及び同期ワードを除いた、パケット長、物理層データペイロード及びＦＣＳを含む部分（もしくはプリアンブル信号を除いた部分）がデータ部である。パケット長は、物理層データ及びＦＣＳの長さを示す。なお、物理層ヘッダとして、パケット長のほかに、物理層の制御で必要なその他の情報を含んでもよい。物理層データペイロードは、送受信されるデータやＡＣＫ等が含まれる。ＦＣＳには、誤り検出用のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）値が設定される。

本実施の形態では、無線通信パケットのプリアンブル信号のパターン（プリアンブルパターン）を選択可能とし、それぞれのパターンにパケット（データ）の優先順位を対応付ける。プリアンブル信号のパターンは、優先順位に対応した周波数のビットパターンである。このパターンは、クロック同期用の基準周期パターンの周波数を逓倍した逓倍パターンであり、優先順位に対応した逓倍数で逓倍されている。また、プリアンブル信号の途中から、パターンを切り替えることで、基準周期パターンと逓倍パターンを含んでいる。具体的には、プリアンブル信号においてクロック同期のパターンを途中から２逓倍、３逓倍（４逓倍以上でもよい）の周期に変えることで、クロック同期をとりながら、プリアンブル毎にパターン（優先順位）を識別する符号を有することができる。

なお、クロック同期を保つことができれば、クロック同期パターンを逓倍したパターンに限らず、クロック同期パターンを分周したパターンでもよい。クロック同期用の基準周期パターンの周波数を分周した分周パターンとし、優先順位に対応した分周数（２分周、３分周等）で分周されてもよい。また、プリアンブル信号の途中から、パターンを切り替えることで、基準周期パターンと分周パターンを含んでもよい。さらに、逓倍したパターンと分周したパターンを組み合わせてもよい。

図６～図８は、プリアンブル信号のパターンの具体例を示している。図６は、プリアンブル信号を逓倍しないパターン（基準周期パターン）の例である。これは、本実施の形態適用前から用いられているパターンであり、基準となる“１０１０１０１０（ＡＡ）”ビットを繰り返す“ＡＡパターン”（第１のプリアンブルパターン）の例である。図７は、“１０１０”ビット（基準周期パターン）を２逓倍（２倍の周期）にするパターンの例である。すなわち、基準となる“１０１０１０１０”ビットに続いて、“１１００１１００（ＣＣ）”ビットを繰り返す“ＣＣパターン”（第２のプリアンブルパターン）の例である。図８は、“１０１０”ビット（基準周期パターン）を３逓倍（３倍の周期）にするパターンの例である。すなわち、基準となる“１０１０１０１０”ビットに続いて、“１１１０００１１１０００（Ｅ３８）”ビットを繰り返す“Ｅ３８パターン”（第３のプリアンブルパターン）の例である。ここでは、一例として、３逓倍の“Ｅ３８パターン”を最も高い優先順位、２逓倍の“ＣＣパターン”を２番目の優先順位、１逓倍の“ＡＡパターン”を３番目の優先順位とする。本実施の形態適用前から用いられる“ＡＡパターン”の優先順位を低くし、本実施の形態で追加する“ＣＣパターン”及び“Ｅ３８パターン”の優先順位を高くすることで、本実施の形態適用前の端末の通信よりも、本実施の形態適用後の端末の通信を優先的に送受信することができる。

＜端末及び基地局の構成＞
次に、本実施の形態に係る無線通信システムを構成する端末及び基地局の主要な構成について説明する。図９は、本実施の形態に係る端末の送信回路の構成例であり、図６～図８のようなプリアンブル信号を含む無線通信パケットを送信する回路の例である。端末２００の送信回路２２０は、送信データ処理回路２１０が生成する送信データを基地局１００へ無線送信する回路である。

一例として、送信回路２２０は、プリアンブル選択回路２２１、変調回路２２２、ＲＦ回路２２３を備えている。プリアンブル選択回路２２１は、送信データ処理回路２１０から入力される送信データに応じてプリアンブル信号のパターンを選択する。図６～図８のように“ＡＡパターン”、“ＣＣパターン”、“Ｅ３８パターン”のいずれかを選択し、プリアンブル信号を使い分ける。例えば、再送パケットの場合、２番目に優先順位の高い“ＣＣパターン”とし、再再送パケットの場合、１番目に優先順位の高い“Ｅ３８パターン”とする。

変調回路２２２は、送信データを無線通信パケットに変調する変調回路であり、プリアンブル選択回路２２１が選択したパターンのプリアンブル信号と、送信データ処理回路２１０から入力される送信データとを含む無線通信パケットを生成する。“ＡＡパターン”の場合、図６のように基準のクロック周期のパターンのプリアンブル信号を生成するよう変調し、“ＣＣパターン”の場合、図７のように途中から２逓倍のクロック周期となるプリアンブル信号を生成するよう変調し“Ｅ３８パターン”の場合、図８のように途中から３逓倍のクロック周期となるプリアンブル信号を生成するよう変調する。ＲＦ回路２２３は、変調回路２２２が生成した無線通信パケットを無線信号（ＲＦ信号）として、アンテナ２３０を介して基地局１００へ送信する。

図１０は、本実施の形態に係る基地局の受信回路の構成例であり、図６～図８のようなプリアンブル信号を含む無線通信パケットを受信する回路の例である。基地局１００の受信回路１２０は、端末２００から受信する無線信号（無線通信パケット）に含まれる受信データを受信データ処理回路１３０へ出力する回路である。

一例として、受信回路１２０は、ＲＦ回路１２１ａ～１２１ｃ、プリアンブル検知回路１２２ａ～１２２ｃ、データフレーム解析回路１２３ａ～１２３ｃ、セレクタ１２４を備えている。プリアンブル信号のパターンごとに、ＲＦ回路１２１、プリアンブル検知回路１２２、データフレーム解析回路１２３のセット（この例では３セット）を備えている。すなわち、ＲＦ回路１２１ａ、プリアンブル検知回路１２２ａ、データフレーム解析回路１２３ａは、第１のプリアンブルパターン（ＡＡパターン）の無線通信パケットを処理する回路であり、ＲＦ回路１２１ｂ、プリアンブル検知回路１２２ｂ、データフレーム解析回路１２３ｂは、第２のプリアンブルパターン（ＣＣパターン）の無線通信パケットを処理する回路であり、ＲＦ回路１２１ｃ、プリアンブル検知回路１２２ｃ、データフレーム解析回路１２３ｃは、第３のプリアンブルパターン（Ｅ３８パターン）の無線通信パケットを処理する回路である。

ＲＦ回路１２１ａ～１２１ｃは、端末２００からアンテナ１１０を介して無線信号（無線通信パケット）を受信する。プリアンブル検知回路１２２ａ～１２２ｃは、受信した無線通信パケットのプリアンブル信号のパターンを検知する。プリアンブル検知回路１２２ａ～１２２ｃにより、受信した無線通信パケットのプリアンブル信号のクロック同期パターンが１逓倍なのか、２逓倍なのか、３逓倍なのかを識別する。

データフレーム解析回路１２３ａ～１２３ｃは、プリアンブル信号の検知に基づいて、受信した無線通信パケットのデータ部を解析（復調）する。セレクタ１２４は、検知したプリアンブル信号のパターン（優先順位）に応じて、データフレーム解析回路１２３ａ～１２３ｃの解析した無線通信パケットのデータを選択し、受信データ処理回路１３０へ出力する。すなわち、プリアンブル検知回路１２２ａが、無線通信パケットの第１のプリアンブルパターン（ＡＡパターン）を検知すると、セレクタ１２４は、その検知に応じて、データフレーム解析回路１２３ａが解析した無線通信パケットのデータを選択し出力する。同様に、プリアンブル検知回路１２２ｂが、無線通信パケットの第２のプリアンブルパターン（ＣＣパターン）を検知すると、セレクタ１２４は、データフレーム解析回路１２３ｂからのデータを選択し出力する。プリアンブル検知回路１２２ｃが、無線通信パケットの第３のプリアンブルパターン（Ｅ３８パターン）を検知すると、セレクタ１２４は、データフレーム解析回路１２３ｃからのデータを選択し出力する。

＜無線通信システムの動作＞
次に、本実施の形態に係る無線通信システムの動作について説明する。図４のように、基地局１００に対して、端末２００ａ、端末２００ｂ、端末２００ｃが通信する近距離無線通信のシステムにおいて、図５のような無線通信パケットが送受信される。無線通信パケットの最初に配置されるプリアンブル信号は、受信側の無線通信パケットのクロック同期に使用され、図６～図８のようなパターンとする。

図１１は、端末２００の送信時の動作例を示している。端末２００は、図９のような構成を有しており、送信データ処理回路２１０が、送信データを生成し（Ｓ１０１）、プリアンブル選択回路２２１が、その送信データに応じてプリアンブル信号のパターンを生成する（Ｓ１０２）。続いて、変調回路２２２が、選択されたパターンのプリアンブル信号と送信データを含む無線通信パケットを生成し（Ｓ１０３）、ＲＦ回路２２３が、生成された無線通信パケット（無線信号）を送信する（Ｓ１０４）。

このプリアンブル信号の生成において、本実施の形態の適用前と同様、図６のように、同一周期でのクロックを生成するために“ＡＡパターン”の繰り返しでプリアンブル信号を生成する。さらに、本実施の形態では、図６に加えて、図７及び図８のようにプリアンブル信号の一部を元クロックパターンの逓倍に設定する事でプリアンブル信号を複数パターン生成し、このプリアンブル信号の受信時にこれらのパターン及び優先順位を識別可能とする。

具体的には、図７のように、同一周期でのクロックを生成するための“ＡＡパターン”の繰り返しを途中から２倍のクロック周期の“ＣＣパターン”に変更する事でクロック同期を保ちながら、図６のプリアンブル信号とは違うパターンを生成する。同様に、図８のように、同一周期でのクロックを生成するための“ＡＡパターン”の繰り返しを途中から３倍のクロック周期の“Ｅ３８パターン”に変更する事でクロック同期を保ちながら、図６及び図７のプリアンブル信号とは違うパターンを生成する。

図１２は、基地局１００の受信時の動作例を示している。基地局１００は、図１０のような構成を有しており、ＲＦ回路１２１ａ～１２１ｃが、無線通信パケット（無線信号）を受信し（Ｓ２０１）、プリアンブル検知回路１２２ａ～１２２ｃが、受信した無線通信パケットのプリアンブル信号を検知する（Ｓ２０２）。プリアンブル検知回路１２２ａ～１２２ｃにおいて、受信した無線通信パケットのプリアンブル信号が、図６～図８で示したプリアンブル信号のうちの“ＡＡパターン”、“ＣＣパターン”、“Ｅ３８パターン”に適合するかどうか検知する。

続いて、データフレーム解析回路１２３ａ～１２３ｃが、検知されたプリアンブル信号に基づいて、無線通信パケットのデータ部（受信データ）を解析し（Ｓ２０３）、セレクタ１２４が、検知されたプリアンブル信号のパターンに応じた受信データを出力する（Ｓ２０４）。すなわち、プリアンブル信号のパターンの種別を検知し、優先順位が高い種別であった場合、セレクタ１２４により、受信する無線通信パケットを切り替えることにより、重なって送信されている無線通信パケットのうちプリアンブル信号の種別に応じた高い優先順位のパケットを優先して受信する。

各逓倍のプリアンブル信号の無線通信パケットに受信の優先順位をつけることにより、物理層のハードウェアで処理される同期ワードやデータペイロードを受信して解析する前に、受信している無線通信パケットの優先順位が判断できると共に、受信中の無線通信パケットより優先順位が高い無線通信パケットを受信した際は、受信中のパケット受信処理を中断し、優先順位の高い無線パケットを受信する事ができる。

図１３は、本実施の形態に係る無線通信システムの動作の具体例を示している。例えば、端末が３回再送処理（送信、再送、再々送を含む３回の送信処理）を行うシステムにおいて、再送回数の大きい方を優先順位が高いパケットという規定を決めておき、１回目送信と２回目送信と３回目送信において、再送回数に応じてプリアンブル信号の同期パターンを変える。これにより、受信側が１回目送信や２回目送信の無線通信パケットを受信していても、３回目の再再送の無線通信パケットの受信に切り替える事で、より再送回数の大きい無通信線パケットの受信確度が向上する。

すなわち、図１３のように、端末から基地局に通信できなかった場合に再送を２回行い計３回通信するような通信シーケンスにおいて、再送回数毎にプリアンブル種別の優先順を設定し、１回目の送信ではプリアンブル信号のパターンを最下位の優先順位の“ＡＡパターン”とし、２回目の再送ではプリアンブル信号のパターンを１回目の送信より優先順位を上げて“ＣＣパターン”とし、３回目の再再送ではプリアンブル信号のパターンを最優先の順位の“Ｅ３８パターン”とする。各端末からの受信が基地局で競合したとき、プリアンブル信号の優先順位にしたがって、後の受信の優先順位が先の受信の優先順位と同じか下位であればそのまま受信を継続する。一方、後の受信の優先順位が先の受信の優先順位を上回った場合、受信中のパケット処理を中止して、優先順位が高いパケットの受信に切り替えて処理を行う。

具体的には、図１３のように、まず、ｔ０において、基地局１００は、端末２００ａからプリアンブル＝“ＡＡパターン”の送信パケットＰ１０を受信している。この状況で、ｔ１及びｔ２において、基地局１００は、端末２００ｃ及び端末２００ｂから、プリアンブル＝“ＡＡパターン”の送信パケットＰ３０及びＰ２０を受信するが、送信パケットＰ１０の優先順位と同位であるため、そのまま送信パケットＰ１０の受信処理を行い、送信パケットＰ３０及びＰ２０の受信処理を行わない。

次に、ｔ３において、最初の送信パケットＰ３０が受信されなかったため、端末２００ｃは、再送パケットＰ３１の優先順位を上げてプリアンブル＝“ＣＣパターン”として送信を行い、基地局１００は、このパケットの受信を開始する。このとき、ｔ４において、基地局１００は、端末２００ｂからプリアンブル＝“ＣＣパターン”の再送パケットＰ２１を受信するが、受信中の再送パケットＰ３１の優先順位と同位であるため、そのまま再送パケットＰ３１の受信処理を行う。

次に、ｔ５において、端末２００ａがプリアンブル＝“ＡＡパターン”の送信パケットＰ４０を送信し、基地局１００がこのパケットの受信を開始する。この受信処理中のｔ６において、端末２００ｂが、再再送パケットＰ２２を最上位の優先順位のプリアンブル＝“Ｅ３８パターン”として送信する。基地局１００は、このパケットを受信すると、端末２００ａからの優先順位の低いプリアンブル＝“ＡＡパターン”の送信パケットＰ４０に対する受信処理を中断（パケット廃棄）し、優先順位の高いプリアンブル＝“Ｅ３８パターン”の再再送パケットＰ２２の受信処理に切り替える。再送及び再再送などの無線通信パケットを基地局が優先順位に応じて受信することで、再送及び再再送の無線通信パケットの基地局への到達確率が増し、通信品質の向上につながる。

＜その他の無線通信システムの構成＞
また、本実施の形態は、図１４のような無線通信システムにおいても適用可能である。
例えば、通常データと緊急アラームの送受信を行うシステムにおいて、緊急アラームの送信に対し、プリアンブル信号の種別を変えることにより、通常データを受信している際に、優先順位の高い緊急アラームを基地局で受信できる確度を上げることができる。すなわち、図１４のように、図４と同様、無線通信システム２は、通常の端末２００ａ及び２００ｂと、優先的に緊急アラームなどを確実に無線通信したいアラーム端末３００を備えている。通常の端末２００ａ及び２００ｂは、通常データの送信パケットをプリアンブル＝“ＡＡパターン”で送信し、アラーム端末３００は、緊急アラームの送信パケットをプリアンブル＝“Ｅ３８パターン”で送信する。これにより、アラーム端末の無線通信パケットをより確実に通信可能な環境を作る事ができる。

＜実施の形態の効果＞
複数の端末から基地局に対し、送信タイミングを重ねながら通信する無線通信システムにおいては、通常であれば無線通信パケットは基地局が受信できた順番に処理されるため、基地局に受信されずに通信パケットをロストすることが多かった。これに対し、本実施の形態では、プリアンブル信号に符号を組込み、基地局が受信する無線通信パケットのプリアンブル信号により優先順位をつけて、無線通信パケットを受信することとした。例えば、再送している無線通信パケットや緊急アラーム用の無線通信パケットのプリアンブル信号を高い優先順位に設定し基地局が受信することで、無線通信が混信しているような環境でも通信確率（通信が成功する確率）を向上することができる。

特に、本実施の形態では、無線通信における無線通信パケットにおいて、同期用のパターンであるプリアンブル信号を途中から逓倍変調させることにより、プリアンブル信号を受信した段階で無線通信パケットを識別することにより、データを受信解析する前に受信無線パケットの優先順位を選択して受信することにより、混信した無線環境においても所望の通信を確実に行うことができる。

すなわち、本実施の形態においては、無線通信パケットの物理層で処理されるクロック同期パターンであるプリアンブル信号において、クロック同期パターンを途中から逓倍に変調することで、プリアンブル信号を複数パターン用意することにより、無線通信パケットのプリアンブル信号を受信する段階で識別できる仕組みを持つ無線回路を有することにより、無線通信パケットのデータ部を受信して解析する前に無線通信パケットを受信する必要があるかどうかの判断できると共に、無線通信パケットのデータペイロードを受信中であっても、他の無線通信パケットのプリアンブル部を受信して、優先順位の高い無線パケットのプリアンブル信号を受信した際には、現在受信中の無線通信パケットの受信を中止し、優先順位の高い無線通信パケットの受信に切り替えることにより、無線通信パケットが輻輳している状況でも、再送の無線通信パケットや緊急の無線通信パケットに対し優先順位を上げて受信することで、無線通信品質を向上させることができる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
無線信号を受信する受信部と、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、
を備える、無線通信装置。
（付記２）
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンである、
付記１に記載の無線通信装置。
（付記３）
前記プリアンブルパターンは、クロック同期用の基準周期パターンの周波数を逓倍した逓倍パターンである、
付記２に記載の無線通信装置。
（付記４）
前記逓倍パターンは、前記優先順位に対応した逓倍数で逓倍されている、
付記３に記載の無線通信装置。
（付記５）
前記プリアンブルパターンは、前記基準周期パターンと前記逓倍パターンを含む、
付記３または４に記載の無線通信装置。
（付記６）
前記プリアンブルパターンは、クロック同期用の基準周期パターンの周波数を分周した分周パターンである、
付記２に記載の無線通信装置。
（付記７）
前記分周パターンは、前記優先順位に対応した分周数で分周されている、
付記６に記載の無線通信装置。
（付記８）
前記プリアンブルパターンは、前記基準周期パターンと前記分周パターンを含む、
付記６または７に記載の無線通信装置。
（付記９）
送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択する選択部と、
前記選択されたプリアンブルパターン及び前記送信データを無線信号に変調する変調部と、
前記変調された無線信号を前記第２の無線通信装置へ送信する送信部と、
を備える、無線通信装置。
（付記１０）
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンである、
付記９に記載の無線通信装置。
（付記１１）
第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、
送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択する選択部と、
前記選択されたプリアンブルパターン及び前記送信データを無線信号に変調する変調部と、
前記変調された無線信号を前記第２の無線通信装置へ送信する送信部と、
を備え、
前記第２の無線通信装置は、
前記第１の無線通信装置から前記無線信号を受信する受信部と、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、
を備える、無線通信システム。
（付記１２）
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンである、
付記１１に記載の無線通信システム。
（付記１３）
無線信号を受信し、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知し、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する、
無線通信方法。
（付記１４）
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンである、
付記１３に記載の無線通信方法。
（付記１５）
送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択し、
前記選択されたプリアンブルパターン及び前記送信データを無線信号に変調し、
前記変調された無線信号を送信する、
無線通信方法。
（付記１６）
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンである、
付記１５に記載の無線通信方法。

１、２無線通信システム
１０第１の無線通信装置
１１受信部
１２検知部
１３復調部
２０第２の無線通信装置
２１選択部
２２変調部
２３送信部
１００基地局
１１０アンテナ
１２０受信回路
１２１、１２１ａ～１２１ｃＲＦ回路
１２２、１２２ａ～１２２ｃプリアンブル検知回路
１２３、１２３ａ～１２３ｃデータフレーム解析回路
１２４セレクタ
１３０受信データ処理回路
２００、２００ａ～２００ｃ端末
２１０送信データ処理回路
２２０送信回路
２２１プリアンブル選択回路
２２２変調回路
２２３ＲＦ回路
２３０アンテナ
３００アラーム端末

Claims

無線信号を受信する受信部と、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、
を備え、
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンであり、クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ（Ｎは２以上の整数）逓倍した逓倍パターン、または、前記クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ分周した分周パターンである
無線通信装置。
前記逓倍パターンは、前記優先順位に対応した逓倍数で逓倍されている、
請求項１に記載の無線通信装置。
前記プリアンブルパターンは、前記基準周期パターンと前記逓倍パターンを含む、
請求項１または２に記載の無線通信装置。
前記分周パターンは、前記優先順位に対応した分周数で分周されている、
請求項１に記載の無線通信装置。
前記プリアンブルパターンは、前記基準周期パターンと前記分周パターンを含む、
請求項１または４に記載の無線通信装置。
第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とを備えた無線通信システムであって、
前記第１の無線通信装置は、
送信データの優先順位に応じたプリアンブルパターンを選択する選択部と、
前記選択されたプリアンブルパターン及び前記送信データを無線信号に変調する変調部と、
前記変調された無線信号を前記第２の無線通信装置へ送信する送信部と、
を備え、
前記第２の無線通信装置は、
前記第１の無線通信装置から前記無線信号を受信する受信部と、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知する検知部と、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調する復調部と、
を備え、
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンであり、クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ（Ｎは２以上の整数）逓倍した逓倍パターン、または、前記クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ分周した分周パターンである
無線通信システム。
無線信号を受信し、
前記受信された無線信号のプリアンブルパターンを検知し、
前記検知されたプリアンブルパターンに対応する優先順位に応じて、前記無線信号のデータ部を復調し、
前記プリアンブルパターンは、前記優先順位に対応した周波数のビットパターンであり、クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ（Ｎは２以上の整数）逓倍した逓倍パターン、または、前記クロック同期用の基準周期パターンの周波数をＮ分周した分周パターンである
無線通信方法。