JP7705652B2

JP7705652B2 - Ｕｗｂ通信システム

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Publication number: JP7705652B2
Application number: JP2021181281A
Authority: JP
Inventors: 還幇李; 武松村
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2041-11-05
Also published as: JP2023069437A

Description

本発明は、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）を用いた複数のシステムやデバイスが混在する環境下で、異なるシステムやデバイスから送信されるＵＷＢデータパケットの間で起り得る衝突や干渉を軽減させるためのＵＷＢ通信システムに関する。

ＵＷＢは、低消費電力、シンプルな回路及び高い時間解像度などの特長を有するため、高精度の測距測位、レーダー及び近距離通信などへの適用が進められている。これらの様々なアプリケーションに対応するために、国際標準化組織ＩＥＥＥ８０２標準化委員会傘下のワーキンググループ１５（ＷＳＮ；Wireless Specialty Networks）において、ＵＷＢを用いた複数個の国際標準規格が策定されている。また、ＵＷＢチップを実装したスマートフォン、スマートウォッチ及び車のキーレスアクセスシステムが製品化され、市場に出回っている。

しかしながら、ＵＷＢは、ＵＷＢ通信中に、ＵＷＢ通信と関係のないデバイスからＵＷＢパケットが送信されると、ＵＷＢ通信中のパケットと衝突してしまう可能性がある。従って、ＵＷＢを用いたシステムやデバイスの数が増えるにつれて、様々なシステムやデバイスから発射されるＵＷＢパケットの間で衝突と干渉を引き起こす確率が高くなる恐れがある。このため、非特許文献１、２及び特許文献１が示すような異なるシステムやデバイスから送信されるＵＷＢデータパケットの間で起り得る衝突や干渉を軽減させるためのメディアアクセス技術が注目されている。

非特許文献１では、ＵＷＢのメディアアクセス方式としてＡＬＯＨＡに定めたメディアアクセスの技術が開示されている。また、非特許文献２では、ＵＷＢパケットのプリアンブルに対するセンシングに基づくＣＣＡ（Clear Channel Assessment）が追加されたメディアアクセスの技術が開示されている。また、特許文献１では、中央無線デバイスとその周辺デバイスを１つのグループとして協調を図り、メディアとしてのタイムスロットにアクセスする方法が開示されている。

標準規格ＩＥＥＥ８０２．１５．４ａ－２００７標準規格ＩＥＥＥ８０２．１５．４－２０２０

特許第６７７５０７２号公報

しかしながら、非特許文献１で用いるＡＬＯＨＡ方式では、ＵＷＢデバイスは、いつでもメディアがアイドル状態として自由にタイムスロットにアクセスするため、ＵＷＢを用いるシステムやデバイスの数が増えるにつれて、ＵＷＢパケット間で衝突する確率が増える一途である。また、非特許文献２ではＡＬＯＨＡ方式に加えて、パケットのプリアンブルに対するセンシングに基づくＣＣＡを規定しているが、異なるＵＷＢ方式のプリアンブルを検出するのに受信機が複雑になったり、検出時間が長くなったりする問題がある。また、特許文献１では、一台のＵＷＢ中央無線デバイスと複数台のＵＷＢ周辺無線デバイスを１つのグループとしてとりまとめ、ＵＷＢ中央無線デバイスを中心にタイムスロットへのアクセスを協調している。このため、グループ外のＵＷＢデバイスまたは他のグループとの間でデータパケット衝突や干渉を避けることはできない。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＵＷＢを用いた複数のシステムやデバイスが混在する環境下で、異なるシステムやデバイスから送信されるＵＷＢデータパケットの間で起り得る衝突や干渉を軽減させるためＵＷＢ通信システムを提供することにある。

第１発明に係るＵＷＢ通信システムは、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信を用いるＵＷＢ物理層と、前記ＵＷＢ物理層と協調動作する少なくとも１つの狭帯域物理層と、前記ＵＷＢ物理層と前記狭帯域物理層とを管理するＭＡＣ（Media Access Control）層とに基づいてＵＷＢ通信するＵＷＢ通信システムにおいて、前記ＭＡＣ層から前記ＵＷＢ物理層と前記狭帯域物理層とにＵＷＢ通信を要求するための通信要求信号を通知する要求通知手段と、前記通信要求信号が通知された狭帯域物理層によりエネルギー検出、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）又はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）の何れかを用いて、前記ＵＷＢ通信をするための空きチャネルの判定を行う判定手段と、前記判定手段による判定に基づいて、前記狭帯域物理層から前記ＭＡＣ層に前記判定手段による判定の結果を示すクリアチャネルレポートを通知するレポート通知手段と、前記レポート通知手段により通知されたクリアチャネルレポートに応じて、前記ＭＡＣ層から前記ＵＷＢ物理層と前記狭帯域物理層とに前記ＵＷＢ通信するためのコマンド信号を通知するコマンド通知手段と、前記コマンド通知手段によりコマンド信号を通知された狭帯域物理層を用いて前記ＵＷＢ通信の実行を示すパイロット狭帯域信号を送信し、前記コマンド通知手段によりコマンド信号を通知されたＵＷＢ物理層を用いて前記ＵＷＢ通信する通信手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係るＵＷＢ通信システムは、第１発明において、前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信と、前記ＵＷＢ通信とを同時に開始することを特徴とする。

第３発明に係るＵＷＢ通信システムは、第２発明において、前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信と、前記ＵＷＢ通信とを同時に終了することを特徴とする。

第４発明に係るＵＷＢ通信システムは、第１発明において、前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信を開始した後に前記ＵＷＢ通信を開始することを特徴とする。

第５発明に係るＵＷＢ通信システムは、第１発明～第４発明の何れかにおいて、前記通信手段は、前記ＵＷＢ通信するチャネルに応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなる前記パイロット狭帯域信号を送信することを特徴とする。

第６発明に係るＵＷＢ通信システムは、第１発明～第４発明の何れかにおいて、前記通信手段は、前記ＵＷＢ通信する時間に応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなる前記パイロット狭帯域信号を送信することを特徴とする。

第１発明～第６発明によれば、ＵＷＢ物理層と狭帯域物理層との協調動作を導入し、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ通信とを紐づけることによって、空きチャネルの判定において、比較的にＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等のＣＣＡがしやすいパイロット狭帯域信号をレファレンス信号として代替することができる。また、パイロット狭帯域信号に対するＣＣＡ結果に基づいて異なる無線デバイスから発射されるＵＷＢ信号の相互干渉を低減させることができる。これにより、ＵＷＢを用いた複数のシステムやデバイスが混在する環境下で、異なるシステムやデバイスから送信されるＵＷＢデータパケットの間で起り得る衝突や干渉を軽減させることできる。

特に、第２発明によれば、通信手段は、パイロット狭帯域信号の送信と、ＵＷＢ通信とを同時に開始する。このため、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ物理層のＵＷＢ通信の実行とを同期することができる。これによって、パイロット狭帯域信号に対するＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信の実行の有無を等価的に検出することが可能となる。

特に、第３発明によれば、通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信と、前記ＵＷＢ通信とを同時に終了する。これにより、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ通信との開始及び終了が同期される。これによって、パイロット狭帯域信号に対するＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信の実行の有無を等価的に検出することが可能となる。

特に、第４発明によれば、通信手段は、パイロット狭帯域信号を送信した後にＵＷＢ通信する。パイロット狭帯域信号とＵＷＢ通信の間の時間間隔を予め定めることによって、パイロット狭帯域信号の受信した後にＵＷＢ通信が実行されることを判定することができる。これによって、パイロット狭帯域信号に対するＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信の実行の有無を等価的に検出することが可能となる。

特に、第５発明によれば、通信手段は、ＵＷＢ通信するチャネルに応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなるパイロット狭帯域信号を送信する。このため、同じ周波数帯を用いる他の狭帯域無線デバイスから送信される狭帯域信号と区別できる。また、複数本の狭帯域周波数のパターンとＵＷＢ通信するチャネルとが対応しているため、複数本の狭帯域周波数のパターンを判定することでＵＷＢ通信するチャネルを判定することが可能となる。

特に、第６発明によれば、通信手段は、ＵＷＢ通信する時間に応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなるパイロット狭帯域信号を送信する。このため、複数本の狭帯域周波数のパターンとＵＷＢ通信の時間とが対応しているため、複数本の狭帯域周波数のパターンを判定することでＵＷＢ通信の通信時間を判定することが可能となる。

実施形態に係るＵＷＢ通信システムを含めた無線通信システムの構成図である。実施形態に係るＵＷＢ物理層と狭帯域物理層とによる協調動作を示すフローチャートである。実施形態に係るＵＷＢ物理層と狭帯域物理層とによる協調動作を示す模式図である。パイロット狭帯域信号の周波数のパターンを示す模式図である。実施形態に係る複数台の無線通信端末を用いた図３（ａ）の場合の無線通信の模式図である。実施形態に係る複数台の無線通信端末を用いた図３（ｂ）の場合の無線通信の模式図である。実施形態に係る複数台の無線通信端末を用いた図３（ｃ）の場合の無線通信の模式図である。

以下、本実施形態に係るＵＷＢ通信システムを含めた無線通信システムについて実施形態を用いて説明する。

図１は、実施形態に係るＵＷＢ通信システムを含めた無線通信システム１００の構成図である。無線通信システム１００は、ＵＷＢ通信とＵＷＢ通信以外の無線通信とを用いた通信システムである。無線通信システム１００は、図１に示すように、無線通信端末１と、基地局３とを備え、無線通信端末１及び基地局３は通信回線４を介して接続される。また、無線通信システム１００は、通信回線４を介して、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃを備えていてもよい。また、ＵＷＢ通信は、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃの間で直接行うことが一般的である。

通信回線４は、例えば、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥ（long Term Evolution）、ＷｉＦｉ（登録商標）等の通信回線である。

基地局３は、複数の無線通信端末１との間において無線アクセスポイントとしての役割を果たし、インターネット等を始めとした通信回線４との間においてインタフェースとしての役割を果たすものである。即ち、基地局３は、これを介して無線通信端末１がインターネット等を始めとした通信回線４との間でデータの送受信を行うことを可能とするための中継手段を担うものである。

無線通信端末１は、複数の無線通信チップを実装する通信端末であってもよい、これに限らず、任意のスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット端末、ＰＣ等であってもよい。

無線通信端末１は、ＵＷＢ通信を用いる物理層であるＵＷＢ物理層と、ＵＷＢ通信の有無を判定するために用いる物理層であるＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層と、ＵＷＢ物理層と狭帯域物理層との上位の層であるＭＡＣ層とに基づいてＵＷＢ通信する。無線通信端末１は、それぞれ複数のＵＷＢ物理層と、狭帯域物理層とに基づいて通信を行ってもよい。また、無線通信端末１は、無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃ同士でＵＷＢ通信等による通信を行ってもよい。

無線通信端末１の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro processing Unit）等のプロセッサが、ＨＤＤや不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）等の記憶媒体に格納されているプログラムを読み込むことにより実現される。

ＵＷＢ物理層は、ＵＷＢの送受信を行う。また、ＵＷＢ物理層は、１ナノ秒程度の非常に短い時間幅のパルス信号を利用し、そのパルス信号の時間軸上の位置又は位相を変化させることで搬送波を用いることなく情報を伝送するＩＲ－ＵＷＢ（Impulse Radio Ultra Wide Band）の送受信を行ってもよい。

ＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層は、ＵＷＢ通信の有無を判定するための狭帯域信号の送受信を行う、例えばパイロット狭帯域物理層（Pilot－ＮＢＰＨＹ）であってもよい。また、狭帯域物理層は、通信回線４を介して通信を行うことも可能で、例えば３ＧＰＰ、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＬｏＲａ（登録商標）等の、ＵＷＢ物理層と異なる無線通信を用いて、通信回線４を介して通信してもよい。

ＭＡＣ層は、ＵＷＢ物理層及び狭帯域物理層に各種命令を送ることで、ＵＷＢ物理層と狭帯域物理層との動作を制御する上位のプロトコルである。

図２は、実施形態に係るＵＷＢ通信の動作を示すフローチャートである。以下、図２を参照して、本実施形態に係る無線通信端末１の動作について説明する。

先ず、ステップＳ１０－１において、通信の要求者としての無線通信端末１は、ＭＡＣ層からＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層にＵＷＢ通信を要求するための通信要求信号を通知する。

次に、ステップＳ１１－１において、通信要求信号が通知されたＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層は、エネルギー検出、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）又はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）等の方法を用いて、空きチャネルを判定（ＣＣＡ：Clear Channel Assessment）させる。

ＣＳＭＡ／ＣＡは、通信開始前に伝送媒体上に、現在通信をしているホストがいないかどうかを確認し、複数のホストが同じ伝送媒体を共有して現在他のホストが通信していない場合は通信開始するＣＳＭＡを用いた通信方法の一つである。例えばＣＳＭＡ／ＣＡは、通信できる状態と判定した場合、さらにランダムな時間だけ待機してからデータを送信する。

エネルギー検出は、伝送媒体上の信号のスペクトグラムをセンシングすることで、信号のエネルギーを検出するＥＤ（energy detection）である。エネルギー検出は、検出したエネルギーの有無により、チャネルが空いているかを判定する。

次にステップＳ１２において、ＭＡＣ層は、予め設定された時間を過ぎても判定の結果を示すクリアチャネルレポート（clear channel report）が届かない場合は、タイムアウトと判定し、現在の動作を終了させる。

次に、ＭＡＣ層が、タイムアウトと判定し、現在の動作を終了させた場合、ステップＳ１０－２において、改めてＭＡＣ層からＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層に通信要求信号を通知する。

次に、ステップＳ１１－２において、通信要求信号が通知されたＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層は、再び空きチャネルの判定を行う。

ステップＳ１１により空きチャネルがあると判定できた場合に、ステップＳ１３において、狭帯域物理層は、ＭＡＣ層等の上層レイヤに対してクリアチャネルレポートを通知する。

次に、ステップＳ１４において、ＭＡＣ層は、クリアチャネルレポートが通知された場合、ＵＷＢ通信するためのコマンド信号をＵＷＢ物理層とＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層とに通知する。

次に、ステップＳ１５において、コマンド信号を通知されたＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層は、ＵＷＢ通信の実行を示すパイロット狭帯域信号を送信し、コマンド信号を通知されたＵＷＢ物理層は、ＵＷＢ通信する。このとき、狭帯域物理層とＵＷＢ物理層とは、協調動作を行う。狭帯域物理層とＵＷＢ物理層との協調動作は、予め設定された狭帯域物理層とＵＷＢ物理層とが連動して行われる動作を指す。以下、図３を用いて協調動作の一例を説明する。

図３（ａ）は、パイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔの関係を示す模式図である。図３（ａ）は、横軸の時間におけるパイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔの有無を示している。例えば図３（ａ）に示すように、上述した協調動作として、狭帯域物理層とＵＷＢ物理層とは、パイロット狭帯域信号Ｐの送信と、ＵＷＢ通信Ｔとを同時に開始するようにしてもよい。また、パイロット狭帯域信号Ｐの送信の終了と、ＵＷＢ通信Ｔの終了とを同時に行ってもよい。かかる場合、パイロット狭帯域信号Ｐの送信とＵＷＢ通信Ｔとは同じクロックに基づき、パイロット狭帯域信号Ｐの送信とＵＷＢ通信Ｔとの開始及び終了は同期される。このため、パイロット狭帯域信号Ｐの送信とＵＷＢ物理層のＵＷＢ通信Ｔとを同期することができる。これによって、パイロット狭帯域信号Ｐに対するＣＳＭＡ／ＣＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信Ｔの有無を等価的に検出することが可能となる。また、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ物理層のＵＷＢ通信とを同じクロックに基づかせるために、例えば狭帯域物理層と、ＵＷＢ物理層とは、共通の発振器や共通のタイマーを用いてもよい。

また、図３（ｂ）は、パイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔとの関係を示す模式図である。図３（ｂ）は、横軸の時間におけるパイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔとの有無を示している。図３（ｂ）に示すように、狭帯域物理層とＵＷＢ物理層とは、パイロット狭帯域信号Ｐの送信開始から予め設定された時間に亘ってＵＷＢ通信Ｔを実行するようにしてもよい。このため、パイロット狭帯域信号Ｐの送信を検出することで、設定された時間に亘ってＵＷＢ通信Ｔが実行されることを判定することができる。これによって、パイロット狭帯域信号Ｐに対するＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信Ｔの有無を等価的に検出することが可能となる。

また、図３（ｃ）は、パイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔとの関係を示す模式図である。図３（ｃ）は、横軸の時間におけるパイロット狭帯域信号ＰとＵＷＢ通信Ｔとの有無を示している。図３（ｃ）に示すように、狭帯域物理層とＵＷＢ物理層とは、パイロット狭帯域信号Ｐの送信を開始した後にＵＷＢ通信Ｔするようにしてもよい。かかる場合、パイロット狭帯域信号Ｐの送信開始から予め設定された時間後に、ＵＷＢ通信Ｔを開始するようにしてもよい。かかる場合、例えばパイロット狭帯域信号Ｐの送信の終了と同時にＵＷＢ通信Ｔを開始するようにしてもよいし、パイロット狭帯域信号Ｐの送信終了から一定の時間後に、ＵＷＢ通信Ｔを開始するようにしてもよい。このため、パイロット狭帯域信号Ｐの送信した後でＵＷＢ通信Ｔが実行されることを判定することができる。これによって、パイロット狭帯域信号Ｐに対するＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等でより高精度にＵＷＢ通信Ｔの有無を等価的に検出することが可能となる。

図３（ａ）と図３（ｂ）と図３（ｃ）とに示す３種類のＵＷＢ通信（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）は同じ無線通信端末１による異なるＵＷＢ通信でもよいし、異なる複数の無線通信端末１によるＵＷＢ通信でもよい。また、協調動作は上述した例に限らず、任意の動作が用いられてもよい。

パイロット狭帯域信号は、送受信間で予め設定された狭帯域信号であり、動作が協調されたＵＷＢ通信の実行を示す信号である。例えばパイロット狭帯域信号は、図４に示すような予め設定された周波数を中心周波数とするＳｉｎ波であってもよい。また、パイロット狭帯域信号は、周波数の特性が異なる複数の信号であってもよい。パイロット狭帯域信号は、例えば中心周波数がそれぞれｆ_１、ｆ_２、ｆ_３・・・ｆ_ｘとなる複数のＳｉｎ波であってもよい。

ステップＳ１５において、ＵＷＢ物理層と協調動作する狭帯域物理層は、ＵＷＢ通信するチャネルに応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなるパイロット狭帯域信号を送信してもよい。かかる場合、例えば予めｆ_１とｆ_３の周波数特性を有する２つのＳｉｎ波がチャネルＢに対応することを予め設定しておくことで、パイロット狭帯域信号がｆ_１とｆ_３の周波数特性を有する２つのＳｉｎ波により構成されるとき、ＵＷＢ物理層は、チャネルＢを用いてＵＷＢ通信を実行することを示す。これにより、ＵＷＢ通信の内容を見ることなく、パイロット狭帯域信号の特性から使用しているＵＷＢ通信チャネルを判定することが可能となる。

また、ステップＳ１５において、狭帯域物理層は、ＵＷＢ通信する時間に応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなるパイロット狭帯域信号を送信してもよい。かかる場合、例えば予めｆ_１とｆ_３の周波数特性を有する２つのＳｉｎ波が３ｍｓ（ミリ秒）に対応することを予め設定しておくことで、パイロット狭帯域信号がｆ_１とｆ_３との周波数特性を有する２つのＳｉｎ波により構成されるとき、ＵＷＢ物理層のＵＷＢ通信の所要時間が３ｍｓであることを示す。これにより、ＵＷＢ通信の内容を見ることなく、パイロット狭帯域信号の特性からＵＷＢ通信の所要時間を判定することが可能となる。この所要時間は後述する図７の「アクセス取止め」期間を決めるのに利用される。

次に、ステップＳ１６において、ＵＷＢ物理層は、ＵＷＢ通信を完了したら、ＭＡＣ層等の上層レイヤ対して、ＵＷＢ通信完了のレポートを通知する。

上記の処理を行うことにより、ＵＷＢ通信の動作が終了する。本実施形態によれば、ＵＷＢ物理層と狭帯域物理層との協調動作を導入し、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ物理層のＵＷＢ通信とを紐づけることによって、ＵＷＢ通信の有無の判定において、比較的にＣＳＭＡ／ＣＡ、ＣＳＭＡ又はエネルギー検出等のＣＣＡしやすいパイロット狭帯域信号をレファレンス信号として代替することができる。また、異なる無線デバイスから発射されるＵＷＢ信号の相互干渉を低減させることができる。これにより、ＵＷＢ通信を用いた複数のシステムやデバイスが混在する環境下で、異なるシステムやデバイスから送信されるＵＷＢデータパケットの間で起り得る衝突や干渉を軽減させることできる。

次に、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃのＵＷＢ通信のシーケンスを説明する。図５は、図３（ａ）に示すようなパイロット狭帯域信号Ｐの送信と、ＵＷＢ通信Ｔとを同時に開始する場合のＵＷＢ通信シーケンスを示す図である。

まず、ステップＳ２０において、無線通信端末１ａが最初に送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_１の送信とＵＷＢ通信Ｔ_１する。ステップＳ２０において、無線通信端末１ｂと無線通信端末１ｃとは、チャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ａのパイロット狭帯域信号Ｐ_１を検出したため、ＵＷＢ通信時間ｔ_１の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。

次に、ステップＳ２１において、無線通信端末１ｂが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_２の送信とＵＷＢ通信Ｔ_２する。ステップＳ２１において、無線通信端末１ｃはチャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ｂのパイロット狭帯域信号Ｐ_２を検出したため、ＵＷＢ通信時間ｔ_２の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。

次に、ステップＳ２２において、無線通信端末１ｃが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_３の送信とＵＷＢ通信Ｔ_３する。

上述した処理により、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃのＵＷＢ通信のＵＷＢ通信Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３が完了する。また、ＵＷＢ通信時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図６は、図３（ｂ）に示すようなパイロット狭帯域信号Ｐの送信開始から所定時間に亘ってＵＷＢ通信Ｔをする場合のＵＷＢ通信シーケンスを示す図である。

まず、ステップＳ３０において、無線通信端末１ａが最初に送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_１の送信とＵＷＢ通信Ｔ_１とを行う。ステップＳ３０において、無線通信端末１ｂと無線通信端末１ｃとはチャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ａのパイロット狭帯域信号Ｐ_１を検出したため、パイロット狭帯域信号Ｐ_１の送信の終了後からＵＷＢ通信時間ｔ_１の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。かかる場合、ＵＷＢ通信時間（ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３）の一番大きい値よりも長い時間に亘ってＣＣＡを行うことが好ましい。

次に、ステップＳ３１において、無線通信端末１ｂが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_２の送信とＵＷＢ通信Ｔ_２とを行う。ステップＳ３１において、無線通信端末１ｃはチャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ｂのパイロット狭帯域信号Ｐ_２を検出したため、パイロット狭帯域信号Ｐ_２の送信の終了後からＵＷＢ通信時間ｔ_２の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。

次に、ステップＳ３２において、無線通信端末１ｃが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_３の送信とＵＷＢ通信Ｔ_３とを行う。

上述した処理により、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃのＵＷＢ通信Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３が完了する。また、ＵＷＢ通信時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、パイロット狭帯域信号の送信とＵＷＢ通信は同時に開始してもよい。

図７は、図３（ｃ）に示すようなパイロット狭帯域信号Ｐの送信を開始した後にＵＷＢ通信Ｔをする場合のＵＷＢ通信シーケンスを示す図である。また、図７の矢印Ｙはパイロット狭帯域信号の検出を示す。

まず、ステップＳ４０において、無線通信端末１ａが最初に送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_１の送信とＵＷＢ通信Ｔ_１とを行う。ステップＳ４０において、無線通信端末１ｂと無線通信端末１ｃとはチャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ａのパイロット狭帯域信号Ｐ_１を検出したため、ＵＷＢ通信時間ｔ_１の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。かかる場合、ＵＷＢ通信時間（ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３）の一番大きい値よりも長い時間に亘ってＣＣＡを行うことが好ましい。

次に、ステップＳ４１において、無線通信端末１ｂが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_２の送信とＵＷＢ通信Ｔ_２とを行う。無線通信端末１ｃはチャネルアクセスを試みるが、ＣＣＡによって無線通信端末１ｂのパイロット狭帯域信号Ｐ_２を検出したため、ＵＷＢ通信時間ｔ_２の期間中において、チャネルへのアクセスを取止める。

次に、ステップＳ４２において、無線通信端末１ｃが送信権を獲得し、協調動作に基づくパイロット狭帯域信号Ｐ_３の送信とＵＷＢ通信Ｔ_３とを行う。

上述した処理により、複数の無線通信端末１ａ、１ｂ、１ｃのＵＷＢ通信Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３が完了する。また、ＵＷＢ通信時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

１無線通信端末
３基地局
４通信回線
１００無線通信システム
Ｐパイロット狭帯域信号
ＴＵＷＢ通信
ｆ周波数
ｔＵＷＢ通信時間

Claims

ＵＷＢ（Ultra Wide Band）通信を用いるＵＷＢ物理層と、前記ＵＷＢ物理層と協調動作する少なくとも１つの狭帯域物理層と、前記ＵＷＢ物理層と前記狭帯域物理層とを管理するＭＡＣ（Media Access Control）層とに基づいてＵＷＢ通信するＵＷＢ通信システムにおいて、
前記ＭＡＣ層から前記狭帯域物理層にＵＷＢ通信を要求するための通信要求信号を通知する要求通知手段と、
前記通信要求信号が通知された狭帯域物理層によりエネルギー検出、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）又はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）の何れかを用いて、前記ＵＷＢ通信をするための空きチャネルの判定を行う判定手段と、
前記判定手段による判定に基づいて、前記狭帯域物理層から前記ＭＡＣ層に前記判定手段による判定の結果を示すクリアチャネルレポートを通知するレポート通知手段と、
前記レポート通知手段により通知されたクリアチャネルレポートに応じて、前記ＭＡＣ層から前記ＵＷＢ物理層と前記狭帯域物理層とに前記ＵＷＢ通信するためのコマンド信号を通知するコマンド通知手段と、
前記コマンド通知手段によりコマンド信号を通知された狭帯域物理層を用いて前記ＵＷＢ通信の実行を示すパイロット狭帯域信号を送信し、前記コマンド通知手段によりコマンド信号を通知されたＵＷＢ物理層を用いて前記ＵＷＢ通信する通信手段とを備えること
を特徴とするＵＷＢ通信システム。
前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信と、前記ＵＷＢ通信とを同時に開始すること
を特徴とする請求項１に記載のＵＷＢ通信システム。
前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信と、前記ＵＷＢ通信とを同時に終了すること
を特徴とする請求項２に記載のＵＷＢ通信システム。
前記通信手段は、前記パイロット狭帯域信号の送信を開始した後に前記ＵＷＢ通信を開始すること
を特徴とする請求項１に記載のＵＷＢ通信システム。
前記通信手段は、前記ＵＷＢ通信するチャネルに応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなる前記パイロット狭帯域信号を送信すること
を特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のＵＷＢ通信システム。
前記通信手段は、前記ＵＷＢ通信する時間に応じて予め設定された周波数の異なる複数の狭帯域信号からなる前記パイロット狭帯域信号を送信すること
を特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のＵＷＢ通信システム。