JPWO2003075515A1 - 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

ネットワークを管理する無線通信装置は所定の伝送フレーム周期を規定し、そのフレーム中で自ネットワーク内の各無線通信装置が受信を行なうタイミングとして固有のアクセス・スロットを割り当て、ビーコン信号に含めて送信する。各無線通信装置は、ビーコン信号で規定される自分に固有のアクセス・スロットで受信動作を行なう。ネットワーク内で任意の通信装置間で情報送信を行なうときは、受信先装置のアクセス・スロットを使用して情報送信を行なう。

Description

技術分野
本発明は、複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、特定の伝送フレーム周期でネットワークが構築される無線通信システム、かかる無線ネットワーク内で動作する無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
さらに詳しくは、本発明は、特定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークにおいて非同期通信の遅延を少なく実行する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、特定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークにおける受信処理とその情報の管理を簡素化する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
背景技術
複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構成することにより、ファイルやデータなどの情報の共有化、プリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータ・コンテンツの転送などの情報の交換を行なうことができる。
従来、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線でＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）接続することが一般的であったが、この場合、回線敷設工事が必要であり、手軽にネットワークを構築することが難しいとともに、ケーブルの引き回しが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便である。そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システムが規定されている。
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３では、２０Ｍｂｐｓを越える高速無線パーソナル・エリア・ネットワークの標準化活動が行われている。当該セクションでは、主として２．４ＧＨｚ帯の信号を利用したＰＨＹ層に準拠した規格化が推進されている。
この種のワイヤレス・パーソナル・ネットワークにおいては、１つの無線通信装置が「コーディネータ」と呼ばれる制御局として動作し、このコーディネータを中心にして、およそ１０ｍ以内の範囲で、パーソナル・エリア・ネットワークが構築される。このコーディネータが所定の周期でビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）信号を送信し、そのビーコンの周期が伝送フレーム周期として規定される。そして、この伝送フレーム周期毎に各無線通信装置が利用するタイムスロットの割り当てを行なう。
タイムスロットの割り当て方法としては、例えば、「ギャランティード・タイムスロット」（ＧＴＳ）とと呼ばれる方法が採用されていて、所定の伝送容量を保証しながら、なお且つダイナミックに伝送帯域の割当てを行なう通信方法が想定されている。
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されるＭＡＣ層には、競合アクセス期間（コンテンション・アクセス期間：ＣＡＰ）と、非競合アクセス期間（コンテンション・フリー期間：ＣＦＰ）とが用意されている。そして、非同期通信を行なう場合には、競合アクセス期間を用いて短いデータやコマンド情報が交換される。一方、ストリーム通信を行なう場合には、非競合アクセス期間内にて、ギャランティード・タイム・スロット（ＧＴＳ）によるダイナミックなタイムスロットの割り当てを行ない、帯域予約伝送が行なわれる仕組みになっている。
なお、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されるＭＡＣ層部分は、２．４ＧＨｚ帯の信号を利用したＰＨＹ層以外に他のＰＨＹ層の標準仕様として応用できるように規定されている。また、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されるＰＨＹ層を、２．４ＧＨｚ帯の信号を利用したＰＨＹ層以外に、他のＰＨＹ層を利用する標準化活動が開始されつつある。
また最近では、ＳＳ（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ：スペクトル拡散）方式を適用した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムが実用化されている。また、ＰＡＮなどのアプリケーションを対象として、ＳＳ方式を応用したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ：ウルトラワイドバンド）伝送方式が提案されている。
ＳＳ方式の一種であるＤＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｐｒｅａｄ：直接拡散）方式は、送信側において、情報信号にＰＮ（Ｐｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅ：疑似雑音）符号と呼ばれるランダム符号系列を乗算することにより占有帯域を拡散して送信し、受信側において、受信した拡散情報信号にＰＮ符号を乗算することにより逆拡散して情報信号を再生する。ＵＷＢ伝送方式は、この情報信号の拡散率を極限まで大きくしたものであり、データを例えば２ＧＨｚから６ＧＨｚという超高帯域な周波数帯域に拡散して送受信を行うことにより高速データ伝送を実現する。
ＵＷＢでは、数１００ピコ秒程度の非常に短い周期のインパルス信号列を用いて情報信号を構成して、この信号列の送受信を行なう。その占有帯域幅は、占有帯域幅をその中心周波数（例えば１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ）で割った値がほぼ１になるようなＧＨｚオーダの帯域であり、いわゆるＷ−ＣＤＭＡやｃｄｍａ２０００方式、並びにＳＳ（Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）やＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いた無線ＬＡＮにおいて通常使用される帯域幅と比較しても超広帯域なものとなっている。
図１７には、ＵＷＢを用いたデータ伝送の例を示している。入力された情報９０１は拡散系列９０２によって拡散される。ＵＷＢ方式を用いるシステムによっては、この拡散系列の乗算が省かれる場合も存在する。
スペクトラム拡散された情報信号９０３は、ＵＷＢ方式におけるインパルス信号（ウェーブレットパルス）を用いて変調される（９０５）。変調方式としては、ＰＰＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス位置変調）や、位相変調（Ｂｉｐｈａｓｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、振幅変調などが考えられている。
ＵＷＢ方式において用いられるインパルス信号は非常に細いパルスであるため、周波数スペクトル的には非常に広い帯域を使用することになる。これにより、入力された情報信号が、各周波数領域においては雑音レベル以下の電力しか持たないことになる。
同図中、受信信号９０５は雑音に紛れているが、受信信号とインパルス信号との相関値を計算することによって検出することが可能である。さらに、多くのシステムにおいては信号の拡散が行われるので、送信情報１ビットに対して多くのインパルス信号が送信される。よって、インパルス信号の受信相関値９０７をさらに拡散系列長分だけ積分することが可能であり（９０８）、これによって送信信号の検出はさらに容易になる。
ＵＷＢ伝送方式によって拡散された信号は、各周波数領域においては雑音レベル以下の電力しか持たず、このためＵＷＢ伝送方式を用いた通信システムは、ＵＷＢ以外の方式の通信システムとの共存が比較的容易である。
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されている２．４ＧＨｚ帯の信号を利用したＰＨＹ層の仕様では、同じ周波数帯に他の無線通信システムが複数存在しているため、これらのシステムとの共存性を考慮しなければならない。
一方、ＵＷＢ無線通信式で利用されるインパルス信号列は、特定の周波数キャリアを持たないので、キャリア・センスを行なうのが難しい。したがって、ＩＥＥＥ８０２．１５．３のＰＨＹ層としてＵＷＢ無線通信方式を適用した場合、特定のキャリア信号が存在しないことから、同セクションで規格化されたキャリア・センス（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：搬送波感知多重アクセス）を利用してアクセス制御を行なうことが比較的困難であり、時分割多重方式によるアクセス制御に頼ることが多い。
このため、ＩＥＥＥ８０２．１５．３で規格化されるＭＡＣ層には、競合アクセス期間（ＣＡＰ）を設けることが難しいという問題がある。データ送信元となる無線通信装置においては、非同期通信を行なう場合であっても、非競合アクセス期間（ＣＦＡ）で帯域予約を行った後に情報伝送を行なうという手順を踏む必要があり、伝送処理に著しい遅延を生じてしまう。
また、従来からのキャリア・センスを利用したアクセス制御方法では、データ送信先となる無線通信装置においては、非同期通信時には常に受信待ちをしなければならない。これは、とりわけ通信装置が携帯端末などのバッテリ駆動機器として構成される場合には、消費電力の観点から極めて不利となる。また、このことは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規定のＭＡＣ層のように、「制御局」とその制御局に制御される「通信局」のような階層的トポロジーを構成する場合だけでなく、アドホック・ネットワークのようなネットワークを統括する制御局が存在しないフラットなトポロジーを構成する場合も同様の課題となる。
発明の開示
本発明の目的は、特定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークにおいて非同期通信の遅延を少なく実行することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
本発明のさらなる目的は、特定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークで受信処理とその情報の管理を簡素化することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、特定の伝送フレーム周期で情報伝送が行なわれる無線通信システムであって、
無線通信装置は所定の周期で伝送フレーム周期を規定するとともに、該伝送フレーム周期において自ネットワーク内の各無線通信装置毎に固有の受信領域を割り当てて、受信領域割当情報を各無線通信装置に送信し、
各無線通信装置は受信領域割り当て情報に従って、自局の受信領域において受信処理するとともに、データ送信時には送信先の局の受信領域を使用して送信処理する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
本発明の第１の側面に係る無線通信システムによれば、無線ネットワークは所定の伝送フレーム周期で動作し、そのフレーム中に任意の通信装置が情報受信を行なうための複数のアクセス・スロットを配置することで、ランダム・アクセス性を持った無線伝送フレームを構築して、非同期通信に適したフレーム構造を設けることができる。
すなわち、無線ネットワーク内の各無線通信装置が自己宛ての情報を受信するための受信スロットをあらかじめ決めておき、そのスロットでのみ受信処理を行なうようにする。これによって、データの送受信処理を簡素化するとともに、常時受信待ちする必要がなくなるので装置の低消費電力化を図ることができる。
一方、ブロードキャスト伝送など宛先を特定しないで情報伝送を行なう場合には、すべての無線通信装置の受信スロットで同じ情報を繰り返し送信しなければならないという無駄が生じてしまう。
そこで、さらに自ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域を割り当てて、受信領域割り当て情報として送信するようにしてもよい。このような場合、前記の各無線通信装置は、自局の受信領域及び共通の受信領域において受信処理するとともに、特定の送信先に対しては該局の受信領域を使用して送信処理するが、不特定の送信先に対しては共通の受信領域を使用して送信処理するようにすればよい。
すなわち、無線通信装置毎に固有の受信領域と、ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域を設けることで、ネットワーク内のユニキャスト伝送とブロードキャスト伝送を効率よく行なうことができる。
また、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷などに応じて、各無線通信装置毎に固有の受信領域と共通の受信領域の配置を適宜変更することによって、無線ネットワーク内の通信を効率よく制御することができる。
また、本発明の第２の側面は、無線ネットワークを管理する無線通信装置又は無線通信方法であって、
自ネットワーク内の管理情報を取得する管理情報取得手段又はステップと、
前記管理情報に従って、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる受信領域割当手段又はステップと、
該各局の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する割当情報送信手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
ここで、無線ネットワークを管理する無線通信装置、例えば制御局は、自ネットワーク内の無線フレーム周期を設定する。無線フレーム周期の先頭にはビーコン信号が配置され、その後、競合アクセス期間や非競合アクセス期間が配置される。例えば、競合アクセス期間又は非競合アクセス期間の中に複数のアクセス・スロットを配置して、各アクセス・スロットを自ネットワーク内の各局に割り当てるようにすればよい。そして、無線ネットワークを管理する無線通信装置がこれらアクセス・スロットの割当情報をビーコン信号に記述して送信することにより、無線ネットワーク内の各局は、自分自身の受信タイミングを知ることができるとともに、他局に対してデータ送信すべきタイミングを知ることができる。
すなわち、無線ネットワークを管理する無線通信装置は、所定の周期でフレームを規定し、そのフレーム中に任意の通信装置が情報受信を行なうための複数のアクセス・スロットを配置することで、ランダム・アクセス性を持った無線伝送フレームを構築して、非同期通信に適したフレーム構造を設けることができる。
したがって、無線ネットワーク内の各無線通信装置は、割り当てられた受信スロットでのみ受信処理を行なうことで、自己宛ての情報を受信するようにする。これによって、データの送受信処理を簡素化するとともに、常時受信待ちする必要がなくなるので装置の低消費電力化を図ることができる。
一方、ブロードキャスト伝送など宛先を特定しないで情報伝送を行なう場合には、すべての無線通信装置の受信スロットで同じ情報を繰り返し送信しなければならないという無駄が生じてしまう。
そこで、受信領域割当手段又はステップは、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる以外に、自ネットワーク内のすべての局に共通の受信領域をさらに割り当てるようにしてもよい。
すなわち、無線通信装置毎に固有の受信領域と、ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域を設けることで、ネットワーク内のユニキャスト伝送とブロードキャスト伝送を効率よく行なうことができる。
また、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷などに応じて、各無線通信装置毎に固有の受信領域と共通の受信領域の配置を適宜変更することによって、無線ネットワーク内の通信を効率よく制御することができる。
また、本発明の第３の側面は、無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信装置又は無線通信方法であって、
無線ネットワーク経由で無線データを受信する受信手段又はステップと、
無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得手段又はステップと、
自局に割り当てられた受信領域の到来に応答して受信処理を開始する受信制御手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
また、本発明の第４の側面は、無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信装置又は無線通信方法であって、
無線ネットワーク経由で無線データを受信する受信手段又はステップと、
無線ネットワーク経由で無線データを送信する送信手段又はステップと、
無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得して管理する受信領域割当情報管理手段又はステップと、
無線ネットワーク内のデータ送信先となる局に割り当てられている受信領域を前記受信領域割当情報管理手段から読み出す送信先受信領域取得手段又はステップと、
送信先に割り当てられた受信領域の到来に応答して送信処理を開始する送信制御手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
本発明に係る無線ネットワークでは、制御局などのネットワークを管理する無線通信装置は、所定の周期でフレームを規定し、そのフレームの中に任意の通信装置が情報受信を行なうための複数のアクセス・スロットを配置することで、ランダム・アクセス性を持った無線伝送フレームを構築して、非同期通信に適したフレーム構造を設けることができる。すなわち、制御局は、ネットワーク内の各無線通信装置毎にユニークなアクセス・スロットを割り当てて、その状態をビーコン信号で送信することで、ネットワークのすべての装置でアクセス制御を一意に行なうことができる。
また、無線ネットワーク内の各無線通信装置は、制御局からのビーコン信号に記載されたアクセス・スロット情報を格納して、その情報に基づいて情報の送受信を行なうことで、制御局からの指示に基づいたアクセス制御を容易に行なうことができる。
例えば、各無線通信装置は、ビーコン信号を基に、自身に割り当てられたアクセス・スロットでの受信動作を行なうことで、受信処理を簡素化することができるとともに、絶えず受信待ちを行う必要がなくなることから、機器の低消費電力化を図ることができる。
また、各無線通信装置は、制御局からのビーコン信号を受信するだけで、他の無線通信装置の受信タイミングを容易に把握することができる。すなわち、各通信装置はそのビーコン信号を基に、アクセス・スロット配置のタイミング同期処理を行なうことで、ネットワーク内のタイミング同期を取得して、受信処理を簡素化することができる。無線通信装置がデータ送信するときには、受信先装置にアクセス・スロットで情報送信を行なうことで、ランダム・アクセス性に富んだ非同期通信を実現することできる。
また、各無線通信装置は、制御局からのビーコン信号を受信し損ねた場合であっても、フレーム内のすべてのアクセス・スロットを受信して、他の無線装置からの通信を受信することで、自らのアクセス・スロット配置を推測することが可能である。
制御局などのネットワークを管理する無線通信装置は、各無線通信装置がその無線ネットワークに参入した場合に、制御局からネットワークを構成する各通信装置に一元的にアクセス・スロットを割り当てることで、効率のよい伝送帯域の割当を実現することができる。
制御局自身も受信するアクセス・スロットを設けることで、ある無線通信装置がその無線ネットワークに参入する場合に、そのアクセス・スロットを利用して参入動作を行なうことができるので、効率よく伝送路を利用することができる。
また、アクセス・スロット以外の部分を割当てスロットとして配置することで、非競合アクセス領域を利用したストリーム伝送に適した帯域予約伝送も、容易に行なうことができる。
一方、ブロードキャスト伝送など宛先を特定しないで情報伝送を行なう場合には、すべての無線通信装置の受信スロットで同じ情報を繰り返し送信しなければならないという無駄が生じてしまう。
そこで、各無線通信装置は、自局の受信領域及び共通の受信領域において受信処理するとともに、特定の送信先に対しては該局の受信領域を使用して送信処理するが、不特定の送信先に対しては共通の受信領域を使用して送信処理するようにすればよい。
すなわち、無線通信装置毎に固有の受信領域と、ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域を設けることで、ネットワーク内のユニキャスト伝送とブロードキャスト伝送を効率よく行なうことができる。
また、本発明の第５の側面は、無線ネットワークを管理するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
自ネットワーク内の管理情報を取得する管理情報取得ステップと、
前記管理情報に従って、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる受信領域割当ステップと、
該各局の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する割当情報送信ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
また、本発明の第６の側面は、無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内での無線データの受信動作の制御をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
自局に割り当てられた受信領域の到来に応答して受信処理を行なう受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
また、本発明の第７の側面は、無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内での無線データの送信動作の制御をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
無線ネットワーク内のデータ送信先となる局に割り当てられている受信領域の到来に応答して送信処理を開始する送信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
本発明の第５乃至第７の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第５乃至第７の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第２乃至第４の各側面に係る無線通信装置又は無線通信方法と同様の作用効果を得ることができる。
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
第１の実施形態：
図１には、本発明の第１の実施形態に係る小規模無線ネットワークの構成を模式的に示している。
図示の無線ネットワーク内では、このうちの１台の無線通信装置３が制御局として動作して、その通信範囲１０において例えばＵＷＢ無線通信方式に基づく無線ネットワークの構築を行なっている。この通信範囲１０内では、複数の無線通信装置１、２、４、５，６が無線ネットワークに参入して、無線通信装置３の管理下で無線データ通信を行なうことができる。
図１では、お互いに直接通信が可能な他の通信装置との間で自由に情報の交換が行なえる状態にあることを、双方向の矢印にて示している。すなわち、通信装置１は、通信装置２、３と通信が可能で、通信装置２は、通信装置１、３、５と通信が可能で、通信装置３は、すべての通信装置１、２、４、５、６と通信が可能で、通信装置４は、通信装置３、５、６と通信が可能で、通信装置５は、通信装置２、３、４、６と通信が可能で、通信装置６は、通信装置３、４、５と通信が可能な状態にあることを表わしている。
本実施形態に係る無線ネットワークでは、制御局となる通信装置３は、所定の周期で無線フレームを規定する。そして、そのフレームの中に任意の通信装置が情報受信を行なうための複数のアクセス・スロットを配置し、その状態をビーコン信号で送信することで、ネットワークのすべての装置でアクセス制御を一意に行なう。
一方、制御局以外の他の通信装置は、制御局からのビーコン信号に記載されたアクセス・スロット情報を格納して、その情報に基づいて情報の送受信を行なうことで、制御局からの指示に基づいたアクセス制御を容易に行なう。
各無線通信装置は、ビーコン信号を基に、自身に割り当てられたアクセス・スロットでの受信動作を行なうことで、受信処理を簡素化することができるとともに、絶えず受信待ちを行なう必要がなくなることから、機器の低消費電力化を図ることができる。
また、各無線通信装置は、制御局からのビーコン信号を受信するだけで、他の無線通信装置の受信タイミングを容易に把握することができる。すなわち、各通信装置はそのビーコン信号を基に、アクセス・スロット配置のタイミング同期処理を行なうことで、ネットワーク内のタイミング同期を取得して、送信処理を簡素化することができる。無線通信装置がデータ送信するときには、受信先装置のアクセス・スロットを利用して情報送信を行なうことで、ランダム・アクセス性に富んだ非同期通信を実現することできる。
図２には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用される無線フレーム周期の構成例を模式的に示している。
無線ネットワークの制御局となる通信装置３は、所定の無線フレーム周期で、この無線フレームの先頭でビーコン（Ｂｅａｃｏｎ：標識信号）をブロードキャストすることにより、無線フレーム周期が規定される。
ビーコンに続いて、競合アクセス期間（ＣＡＰ：Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ）と、非競合アクセス期間（ＣＦＰ：Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｒｅｅ Ｐｅｒｉｏｄ）が配置される。
競合アクセス期間では、短い非同期情報やコマンドの交換を行なうことができる。また、非競合アクセス期間では、任意の通信装置からの要求に応じて、任意の通信装置間で帯域予約などによる情報伝送が行なわれる。
また、本実施形態では、競合アクセス期間の中には、複数のアクセス・スロットが配置されている。各アクセス・スロットは、制御局の制御に基づいて、各通信装置に固有の受信処理期間として割り当てられている。
図３には、無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの構成例を模式的に示している。
通信装置１には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１０の後に、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１１〜ＡＳ１４が配置されている。制御局からのビーコン信号の情報によって、これらのアクセス・スロットの位置と、次のビーコン受信位置Ｂ１５を判断することができる。
また、通信装置２には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１０の後に、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２１〜ＡＳ２４が配置されている。制御局からのビーコン信号の情報によって、これらのアクセス・スロットの位置と、次のビーコン受信位置Ｂ１５を判断することができる。
また、通信装置３は、自ら送信するビーコン信号Ｂ１０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ３１〜ＡＳ３４を指定して、次のビーコンの送信位置Ｂ１５を設定してある。
また、通信装置４には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１０の後に、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ４１〜ＡＳ４４が配置されている。制御局からのビーコン信号の情報によって、これらのアクセス・スロットの位置と、次のビーコン受信位置Ｂ１５を判断することができる。
また、通信装置５には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１０の後に、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ５１〜ＡＳ５４が配置されている。制御局からのビーコン信号の情報によって、これらのアクセス・スロットの位置と、次のビーコン受信位置Ｂ１５を判断することができる。
また、通信装置６には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１０の後に、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ６１〜ＡＳ６４が配置されている。制御局からのビーコン信号の情報によって、これらのアクセス・スロットの位置と、次のビーコン受信位置Ｂ１５を判断することができる。
図３に示したように、無線ネットワーク１０に参入した各無線通信装置には、競合アクセス期間内のアクセス・スロットが例えばラウンドロビン方式で割り当てられる。したがって、各無線通信装置は、自己のアクセス・スロットにおいてのみ受信処理動作を行なうことにより、確実にデータ受信を行なうことができるとともに、無駄な受信待ちを行なわずに済むので受信処理を簡素化並びに低消費電力化を図ることができる。また、制御局からのビーコン情報を基に同じ無線ネットワーク内の他の無線通信装置に割り当てられているアクセス・スロットを知ることができるので、送信先の装置が持つアクセス・スロットを利用してデータ送信を行なえばよいので、送信処理が簡素化される。
図４には、各通信装置１〜６が各自のアクセス・スロットを用いて情報伝送を行なうシーケンス例を模式的に示している。但し、各通信装置１〜６には、図３に示したアクセス・スロットが割り当てられているものとする。
まず、フレームの先頭で、制御局となる通信装置３がビーコン信号の送信（Ｔｘ１）を行なう。
ビーコン信号は、例えばブロードキャスト方式により送出され、通信範囲１０に存在する他のすべての通信装置が受信できるものとする。また、ビーコン信号の中には通信範囲１０内のすべての通信装置１〜６（制御局も含む）についてのアクセス・スロット割当情報が含まているので（後述）、通信装置は、ビーコン信号を受信することにより、自身に割り当てられたアクセス・スロットすなわち受信タイミングを設定するとともに、他の通信装置へのデータ送信タイミングを知ることができる。
図４に示す例では、通信装置１から通信装置２への情報伝送には、通信装置２の受信アクセス・スロットのタイミングで通信装置１が情報送信（Ｔｘ２）を行なっている。
さらに、通信装置５から通信装置４への情報伝送には、通信装置４の受信アクセス・スロットのタイミングで通信装置５が情報送信（Ｔｘ３）、（Ｔｘ４）を行なっている。
また、通信装置３から通信装置６への情報伝送には、通信装置６の受信アクセス・スロットのタイミングで通信装置３が情報送信（Ｔｘ５）を行なっている。
このように、本実施形態に係る無線ネットワーク内では、各通信装置１〜６は受信先の通信装置に割り当てられているアクセス・スロットに当て嵌めてデータ送信を行なう、という点を充分理解されたい。また、各通信装置１〜６は自分に割り当てられているアクセス・スロットにのみ受信処理を行なうことから装置の消費駆動電力を低減することができる。
図５には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用されるビーコン信号の構成例を模式的に示している。
このビーコン信号は、ビーコン信号であることを識別するビーコン識別子と、どの通信装置が制御局になっているのかを示すデバイス識別子と、ネットワーク内の時間情報などから構成されるネットワーク同期パラメータと、このネットワークで利用される電力の情報を示した最大送信電力情報と、非競合アクセス領域におけるスロット割当て状況が記述されるスロット割当て情報と、さらに無線ネットワークに組み込まれている各通信装置に割り当てられているアクセス・スロットの状況を記述したアクセス・スロット割当情報などで構成される。アクセス・スロット割当情報には、図３に示したような各無線通信装置１〜６へのアクセス・スロットの割り当てが記述されている。
制御局となる通信装置３は、所定の時間間隔で、この無線フレームの先頭でビーコン信号をブロードキャストする。このビーコン信号をブロードキャストする時間間隔により、当該無線ネットワークの無線フレーム周期が規定される。そして、このようなビーコン信号を受信した制御局以外の無線通信装置１〜６は、自己に割り当てられた（すなわち受信処理を行なうべき）アクセス・スロットを知るとともに、他の無線通信装置に割り当てられた（すなわち送信タイミングとなる）アクセス・スロットを知ることができる。
なお、ビーコン信号に含まれる情報としては、図示した以外に、所定のプリアンブル信号や誤り検出符号などが必要に応じて付加されてもよい。また、同図中で不要なパラメータは適宜削除されてビーコン信号が構成されてもよい。
図６には、本実施形態に係る無線ネットワーク（図１を参照のこと）内で動作することができる無線通信装置１００の機能構成を模式的に示している。無線ネットワークを管理する制御局、並びに制御局管理下の無線ネットワークに組み込まれて一般の情報通信を行なう無線通信装置のいずれも図示の無線通信装置１００として同様の構成を備えており、装置動作を制御する処理プログラムの相違により機能を切り替えることができるものとする。
図示の通り、この無線通信装置１００は、インターフェース１０１と、メモリ・バッファ１０２と、無線送信部１０３と、アンテナ１０４と、情報記憶部１０５と、中央制御部１０６と、無線受信部１０７と、時間計測部１０８と、アクセス制御部１０９とで構成されている。なお、ここに示した構成と同じ働きをする別の構成で代用することも可能なため、この構成に限定されるものではない。
無線通信装置１００は、中央制御部１０６の統括的なコントロールの下で、他の無線通信装置との間で情報通信を実現することができる。中央制御部１０６は、例えば、マイクロプロセッサで構成され、情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム・コード）を実行するという形態で非同期無線通信に関する装置動作を制御する。
本実施形態に係る無線ネットワークにおいて制御局となる無線通信装置１００では、中央制御部１０６は、当該ネットワーク内に参入している各無線通信装置毎に固有のアクセス・スロットを例えばラウンドロビン方式（図３を参照のこと）で割り当てて、情報格納部１０５に格納しておく。また、中央制御部１０６は、情報格納部１０５からアクセス・スロット割当情報やその他の情報を読み出してビーコン信号を生成するとともに、当該無線ネットワーク内の無線フレームを規定して、これらネットワークの管理情報をメモリ・バッファ１０２に一時格納するとともに、そのパラメータ（ビーコン信号の送信タイミングや、自分自身に割り当てたアクセス・スロットなど）をアクセス制御部１０９に設定する。
アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信タイミングが到来した場合に無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている情報をアンテナ１０４から無線送信する。例えば、時間計測部１０８からの時間情報を基に無線フレームの先頭を検出すると、無線送信部１０３にビーコン信号の送信（ブロードキャスト）を指示する。
また、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８からの時間情報に基づいて、あらかじめ指示をしておいた受信タイミングが到来すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。これに対し、無線受信部１０７は、アンテナ１０４を介して受信した信号の受信処理を行なう。例えば、時間計測部１０８からの時間情報を基に自身のアクセス・スロットの到来を検出すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。
制御局の無線受信部１０７では、受信した情報が他の無線通信装置からの情報であった場合には、その情報を中央制御部１０６に供給し、中央制御部１０６がそのパラメータを情報記憶部１０５に格納する。
一方、制御局以外の無線通信装置１００では、無線受信部１０７で受信した情報がビーコン情報であった場合には、その情報を中央制御部１０６に供給する。中央制御部１０６は、このビーコン情報を解釈して、これに含まれるアクセス・スロット割当情報を情報記憶部１０５に格納するとともに、自己のアクセス・スロットのタイミングをアクセス制御部１０９に登録する。
この場合、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８からの時間情報に基づいて、自身のアクセス・スロットの到来を検出すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。そして、自己のアクセス・スロットで自己の無線通信装置宛ての伝送情報を受信した場合には、その情報をメモリ・バッファ１０２に一旦格納する。そして、中央制御部１０６の動作によりメモリ・バッファ１０２上で伝送情報を再構築して、インターフェース１０１を介して接続される機器（図示せず）に供給する。また、受信した情報がそれ以外の情報であればそのまま破棄する。
また、インターフェース１０１では、接続される機器（図示せず）から供給される情報があれば、無線伝送を行なうために、その伝送用情報をメモリ・バッファ１０２に格納するとともに、無線伝送先の情報を中央制御部１０６に通知する。これに対し、中央制御部１０６では、情報記憶部１０５に格納されている送信先の無線通信装置のアクセス・スロットを参照して、アクセス制御部１０９に対して送信処理の指示を出す。そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信先のアクセス・スロットが到来した場合に無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する。
なお、インターフェース１０１を介して接続される機器は、例えば、パーソナル・コンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの情報処理機器である。この種の情報処理機器は、本来は無線通信機能を装備していないが、図６に示すような通信装置と接続することにより、機器本体で処理したデータを無線伝送したり、他の装置からの伝送情報を受信することができるようになる。
図７には、本実施形態に係る無線ネットワーク内で制御局として動作する無線通信装置１００の処理動作をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
制御局は、まず、無線フレーム周期を設定し（ステップＳ１）、さらにフレーム内の競合アクセス期間（ＣＡＰ）と非競合アクセス期間（ＣＦＰ）の設定や、無線ネットワーク内の各無線通信装置（制御局自身を含む）に対するアクセス・スロットの設定を行なう（ステップＳ２）。
そして、制御局は、アクセス・スロット割当情報を含んだビーコン信号を生成して、メモリ・バッファ１０２に一時格納するとともに、そのパラメータ（ビーコン信号の送信タイミングや、自分自身に割り当てたアクセス・スロットなど）をアクセス制御部１０９に設定する（ステップＳ３）。
アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８からの時間情報に基づいてビーコン送信タイミングの到来を検知すると（ステップＳ４）、無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されているビーコン信号をアンテナ１０４から無線送信（ブロードキャスト）する（ステップＳ５）。
また、ビーコン信号の送信タイミングがまだ到来していない場合には、次いで、時間計測部１０８からの時間情報を基に受信タイミングすなわち自身のアクセス・スロットが到来したかどうかを判断する（ステップＳ６）。
アクセス制御部１０９は、自身の受信スロットに到来した場合には、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。これに対し、無線受信部１０７は、アンテナ１０４を介して受信した信号の受信処理を行なう（ステップＳ７）。そして、受信した情報が他の無線通信装置からの情報であった場合には、その情報を中央制御部１０６に供給し、中央制御部１０６がそのパラメータを情報記憶部１０５に格納する。
制御局宛ての管理情報を受信した場合には（ステップＳ８）、その管理情報の登録と処理を行なう（ステップＳ９）。ここで言う管理情報の登録処理とは、例えば、新たな無線通信装置がこのネットワークへ参入した場合に、その装置に対するアクセス・スロットの設定を行なったり、非競合アクセス期間（ＣＦＰ）の帯域予約区間（ＧＴＳ）の設定を行なったりすることなどが挙げられる。そして、これらの処理によって変更されたパラメータに基づき、ステップＳ２において、再設定を行なう構成としている。
また、自己の受信タイミングが到来していないとき、並びに情報受信処理（管理情報の登録処理を含まない）が終了した後、インターフェース１０１経由で送信データがメモリ・バッファ１０２に格納されているかどうかをチェックする（ステップＳ１０）。
送信データがある場合には、中央制御部１０６は、情報記憶部１０５を参照して、送信先の無線通信装置のアクセス・スロットを取得し、アクセス制御部１０９に対して送信処理の指示を出す。そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信先のアクセス・スロットが到来するまで待機してから（ステップＳ１１）、無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ４に移行し、再び制御局としての一連の処理を行なう。
また、図８には、制御局管理下で構築されるネットワーク内で動作する無線通信装置１００の処理動作をフローチャートの形式で示している（但し、制御局は図７に示した処理動作を実行するものとする）。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
無線通信装置１００は、まず、ビーコン受信タイミングの到来を判断する（ステップＳ２１）。
そして、ビーコン受信タイミングが到来した場合に、無線受信部１０７はビーコンの受信処理を行なう（ステップＳ２２）。そして、中央制御部１０６は、そのビーコン情報を正しく復号できたか判断する（ステップＳ２３）。
ビーコン信号を正常に復号できた場合には、中央制御部１０６は、このビーコン情報を解釈して、これに含まれるアクセス・スロット割当情報を情報記憶部１０５に格納するとともに、自己のアクセス・スロットのタイミングをアクセス制御部１０９に登録する（ステップＳ２４）。そして、ステップＳ２１に戻って、上述と同様の処理を繰り返し実行する。
他方、受信したビーコン信号を正常に復号できなければ、その無線フレームでのアクセス・スロットは特定されなかったことになり、アクセス・スロットの設定を行なわない。この場合、ステップＳ２１に戻り、無線フレームの任意のタイミングで受信処理を行なう。
また、ステップＳ２１で、ビーコン受信タイミングでないと判断された場合には、次いで、インターフェース１０１経由で送信データがメモリ・バッファ１０２に格納されているかどうかをチェックする（ステップＳ２５）。
送信データがある場合には、中央制御部１０６は、情報記憶部１０５を参照して、送信先の無線通信装置のアクセス・スロットを取得し、アクセス制御部１０９に対して送信処理の指示を出す（ステップＳ２６）。そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信先のアクセス・スロットが到来するまで待機してから（ステップＳ２７）、無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する（ステップＳ２８）。その後、ステップＳ２１に戻り、一連の処理を継続する。
また、アクセス制御部１０９は、受信タイミングすなわち自身のアクセス・スロットが到来したかどうかを判断する（ステップＳ２９）。アクセス制御部１０９は、自身の受信スロットに到来した場合には、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。これに対し、無線受信部１０７は、アンテナ１０４を介して受信した信号の受信処理を行ない（ステップＳ３０）、自局宛ての情報受信があったかどうかを判断する（ステップＳ３１）。
ここで、自局宛ての情報受信であれば、受信した情報をインターフェースから出力する（ステップＳ３２）。その後、ステップＳ２１に戻り、一連の処理を継続する。
また、自局宛ての情報受信でない場合、並びに自己の受信タイミングが到来していない場合にも、ステップＳ２１に戻り、一連の処理を継続する。
図２に示した無線フレーム構成例では、競合アクセス領域（ＣＡＰ）の中には、複数のアクセス・スロットが配置されている。無線ネットワーク内の制御局は、各アクセス・スロットを各通信装置に固有の受信処理期間として、例えばラウンドロビン方式で割り当てる。
この変形例として、競合アクセス期間（ＣＡＰ）の中にアクセス・スロットを配置せずに、非競合アクセス期間（ＣＦＰ）の中に複数のアクセス・スロットを配置することも考えられる。図９には、この無線フレーム周期の変形例を模式的に示している。
制御局は、無線ネットワーク内の他の無線通信装置から受信した管理情報を基に、非競合アクセス期間（ＣＦＰ）の帯域予約区間（ＧＴＳ）の設定を行なったりすることができる。
第２の実施形態：
上述した第１の実施形態では、無線ネットワーク内の各無線通信装置が自己宛の情報を受信するための受信スロットをあらかじめ決めておき、そのスロットでのみ受信処理を行なうようにする。これによって、データの送受信処理を簡素化するとともに、常時受信待ちする必要がなくなるので装置の低消費電力化を図ることができる。
しかしながら、ブロードキャスト伝送など宛先を特定しないで情報伝送を行なう場合には、すべての無線通信装置の受信スロットで同じ情報を繰り返し送信しなければならないという無駄が生じてしまう。
本発明の第２の実施形態は、ブロードキャスト伝送時におけるこのような問題に着目したものであり、具体的には、図３に示したように競合アクセス期間（又は非競合アクセス期間）に設けられたアクセス・スロットを各無線通信装置に割り当てる以外に、ブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットを各無線通信装置間で同期して配置するようにした。
このような場合、各無線通信装置は、それぞれに固有のアクセス・スロットで自己を宛先とする伝送データの受信処理を行なう以外に、ブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットでは同期的に受信動作を実行する。したがって、この受信スロットを利用して宛先を特定しない情報を伝送することにより容易にブロードキャスト伝送を実現することができる。
図１０には、無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロット並びにブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの構成例を模式的に示している。
通信装置１には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１１０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１１１、ＡＳ１１３、ＡＳ１１５、並びにＡＳ１１７に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１１２、ＡＳ１１４、ＡＳ１１６が配置され、次のビーコン受信位置Ｂ１１８も判断することができる。
また、通信装置２には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ１２０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１２１、ＡＳ１２３、ＡＳＴ２５、並びにＡＳ１２７に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１２２、ＡＳ１２４、ＡＳ１２６が配置され、次のビーコン受信位置Ｂ１２８も判断することができる。
また、通信装置３は、自ら送信するビーコン信号Ｂ１３０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１３１、ＡＳ１３３、ＡＳ１３５、並びにＡＳ１３７を指定するとともに、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１３２、ＡＳ１３４、ＡＳ１３５を配置して、次のビーコンの送信位置ＡＳ１３８を設定してある。
また、通信装置４には、制御局からのビーコン信号の情報によって、ビーコン受信位置Ｂ１４０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１４１、ＡＳ１４３、ＡＳ１４５、並びにＡＳ１４７に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１４２、ＡＳ１４４、ＡＳ１４６が配置され、次のビーコン受信位置Ｂ１４８も判断することができる。
また、通信装置５には、制御局からのビーコン信号の情報によって、ビーコン受信位置Ｂ１５０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１５１、ＡＳ１５３、並びにＡＳ１５５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１５２、ＡＳ１５４、ＡＳ１５６が配置され、次のビーコン受信位置Ｂ１５８も判断することができる。
また、通信装置６には、制御局からのビーコン信号の情報によって、ビーコン受信位置Ｂ１６０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ１６１、ＡＳ１６３、ＡＳ１６５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ１６２、ＡＳ１６４、ＡＳ１６６が配置され、次のビーコン受信位置Ｂ１６８も判断することができる。
図１０に示したように、無線ネットワーク１０に参入した各無線通信装置には、競合アクセス期間内のアクセス・スロットが例えばラウンドロビン方式で割り当てられるとともに、ブロードキャスト用のアクセス・スロットが各無線通信装置間で同期して配置されている。
したがって、各無線通信装置は、自己に固有のアクセス・スロットにおいてのみ受信処理動作を行ない、あるいは送信先に割り当てられたアクセス・スロットを利用して送信処理動作を行なうようにすることによって、送受信処理を簡素化するとともに、受信待ちに伴う消費電力を低減することができる。
さらに、各無線通信装置は、ブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットでは同期的に受信動作を実行するので、この受信スロットを利用して宛先を特定しない情報を伝送することにより容易にブロードキャスト伝送を実現することができる。
また、図１１には、無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロット並びにブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの変形例を模式的に示している。
通信装置１には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ２１０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２１１、ＡＳ２１２、ＡＳ２１４、ＡＳ２１５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２１３が唯一配置され、次のビーコン受信位置Ｂ２１６も判断することができる。
また、通信装置２には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ２２０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２２１、ＡＳ２２２、ＡＳ２２４、ＡＳ２２５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２２３が唯一配置され、次のビーコン受信位置Ｂ２２６も判断することができる。
また、通信装置３は、自ら送信するビーコン信号Ｂ２３０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２３１、ＡＳ２３２、ＡＳ２３４、ＡＳ２３５を指定するとともに、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２３３を配置して、次のビーコンの送信位置Ｂ２３６を設定してある。
また、通信装置４には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ２４０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２４１、ＡＳ２４２、ＡＳ２４４、ＡＳ２４５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２４３が唯一配置され、次のビーコン受信位置Ｂ２４６も判断することができる。
また、通信装置５には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ２５０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２５１、ＡＳ２５２、ＡＳ２５４、ＡＳ２５５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２５３が唯一配置され、次のビーコン受信位置Ｂ２５６も判断することができる。
また、通信装置６には、制御局からのビーコン信号の情報に基づいて、ビーコン受信位置Ｂ２６０と、無線フレーム内の自己のアクセス・スロットＡＳ２６１、ＡＳ２６２、ＡＳ２６４、ＡＳ２６５に加え、ブロードキャスト用のアクセス・スロットＡＳ２６３が唯一配置され、次のビーコン受信位置Ｂ２６６も判断することができる。
図１０に示した無線フレームの構成例では、装置間で同期的となるブロードキャスト用のアクセス・スロットを、無線ネットワーク内の各無線通信装置１〜６へのラウンドロビン方式による固有のアクセス・スロットの割り当てが一巡する度に１つずつ配置している。これに対し、図１１に示す無線フレーム構成例では、装置間で同期的となるブロードキャスト用のアクセス・スロットを、各無線通信装置１〜６へのラウンドロビン方式によるアクセス・スロットの割り当てに対し、１回置きに配置している。このようにネットワーク内の通信トラフィックの負荷などに応じて、各無線通信装置毎に固有の受信領域と共通の受信領域の配置を適宜変更することによって、無線ネットワーク内の通信を効率よく制御することができる。
勿論、本発明の要旨は、図１０又は図１１に限定されるものではなく、各無線通信装置に対して固有のアクセス・スロットを割り当てるとともにブロードキャスト用のアクセス・スロットを装置間で同期的となるように配置するものであれば、これら以外の無線フレーム構成であっても同様に本発明の効果を奏することができる。
図１２には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用されるビーコン信号の構成例を模式的に示している。
このビーコン信号は、ビーコン信号であることを識別するビーコン識別子と、どの通信装置が制御局になっているのかを示すデバイス識別子と、ネットワーク内の時間情報などから構成されるネットワーク同期パラメータと、このネットワークで利用される電力の情報を示した最大送信電力情報と、非競合アクセス領域におけるスロット割当て状況が記述されるスロット割当て情報に加えて、アクセス・スロット配置情報と、データ・フレーム内でのブロードキャスト・スロット配置情報をさらに備えている。
アクセス・スロット配置情報には、データ・フレーム内での各アクセス・スロットの配置、すなわち各無線通信装置１〜６へのアクセス・スロットの割り当て（図１０又は図１１を参照のこと）が記述されている。また、ブロードキャスト・スロット配置情報には、データ・フレーム内でブロードキャスト用のアクセス・スロットの配置（図１０又は図１１を参照のこと）が記述されている。
制御局となる通信装置３は、所定の時間間隔で、この無線フレームの先頭でビーコン信号をブロードキャストする。このビーコン信号をブロードキャストする時間間隔により、当該無線ネットワークの無線フレーム周期が規定される。そして、このようなビーコン信号を受信した制御局以外の無線通信装置１〜６は、自己に割り当てられた（すなわち受信処理を行なうべき）アクセス・スロットを知るとともに、他の無線通信装置に割り当てられた（すなわち送信タイミングとなる）アクセス・スロットを知ることができる。
なお、ビーコン信号に含まれる情報としては、図示した以外に、所定のプリアンブル信号や誤り検出符号などが必要に応じて付加されてもよい。また、同図中で不要なパラメータは適宜削除されてビーコン信号が構成されてもよい。
本実施形態に係る無線ネットワークで動作することができる無線通信装置１００は、図６に示したものと略同一の機能構成を備えている。無線ネットワークを管理する制御局、並びに制御局管理下の無線ネットワークに組み込まれて一般の情報通信を行なう無線通信装置のいずれも図示の無線通信装置１００として同様の構成を備えており、装置動作を制御する処理プログラムの相違により機能を切り替えることができるものとする。
無線通信装置１００は、中央制御部１０６の統括的なコントロールの下で、他の無線通信装置との間で情報通信を実現することができる。中央制御部１０６は、例えば、マイクロプロセッサで構成され、情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム・コード）を実行するという形態で非同期無線通信に関する装置動作を制御する（同上）。
本実施形態に係る無線ネットワークにおいて制御局となる無線通信装置１００では、中央制御部１０６は、当該ネットワーク内に参入している各無線通信装置毎にユニークなアクセス・スロットを例えばラウンドロビン方式（図３を参照のこと）で割り当てるとともに、無線ネットワーク内でブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットを各無線通信装置間で同期して配置して、これらアクセス・スロット配置情報並びにブロードキャスト・スロット配置情報を情報格納部１０５に格納しておく。
さらに、中央制御部１０６は、情報格納部１０５からアクセス・スロット割当情報やその他の情報を読み出してビーコン信号を生成するとともに、当該無線ネットワーク内の無線フレームを規定して、これらネットワークの管理情報をメモリ・バッファ１０２に一時格納するとともに、そのパラメータ（ビーコン信号の送信タイミングや、自分自身に割り当てたアクセス・スロット、ブロードキャスト・スロットなど）をアクセス制御部１０９に設定する。
アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信タイミングが到来した場合に無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている情報をアンテナ１０４から無線送信する。例えば、時間計測部１０８からの時間情報を基に無線フレームの先頭を検出すると、無線送信部１０３にビーコン信号の送信（ブロードキャスト）を指示する。
また、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８からの時間情報に基づいて、あらかじめ指示をしておいた受信タイミングが到来すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。これに対し、無線受信部１０７は、アンテナ１０４を介して受信した信号の受信処理を行なう。例えば、時間計測部１０８からの時間情報を基に自身のアクセス・スロットの到来を検出すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。
制御局の無線受信部１０７では、受信した情報が他の無線通信装置からの情報であった場合には、その情報を中央制御部１０６に供給し、中央制御部１０６がそのパラメータを情報記憶部１０５に格納する。
一方、制御局以外の無線通信装置１００では、無線受信部１０７で受信した情報がビーコン情報であった場合には、その情報を中央制御部１０６に供給する。中央制御部１０６は、このビーコン情報を解釈して、これに含まれるアクセス・スロット配置情報及びブロードキャスト・スロット配置情報を情報記憶部１０５に格納するとともに、自己に固有のアクセス・スロット及びブロードキャスト・スロットのタイミングをアクセス制御部１０９に登録する。
この場合、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８からの時間情報に基づいて、自身のアクセス・スロット又は無線ネットワークのブロードキャスト・スロットの到来を検出すると、無線受信部１０７に受信の指示を発行する。そして、自己のアクセス・スロットで自己の無線通信装置宛ての伝送情報を受信した場合には、その情報をメモリ・バッファ１０２に一旦格納する。
そして、中央制御部１０６の動作によりメモリ・バッファ１０２上で伝送情報を再構築して、インターフェース１０１を介して接続される機器（図示せず）に供給する。また、受信した情報がそれ以外の情報であればそのまま破棄する。
同様に、ブロードキャスト・スロットで受信した情報がブロードキャスト伝送情報、あるいは自己の無線通信装置１００宛ての情報伝送であった場合にも同様に、その情報をメモリ・バッファ１０２に格納し、メモリ・バッファ１０２では、その情報を再構築し、インターフェース１０１を介して接続される機器（図示せず）に供給する。さらに、受信した情報がそれ以外の情報であれば破棄する。
また、インターフェース１０１では、接続される機器（図示せず）から供給される情報があれば、無線伝送を行なうために、その伝送用情報をメモリ・バッファ１０２に格納するとともに、無線伝送先の情報を中央制御部１０６に通知する。これに対し、中央制御部１０６では、情報記憶部１０５に格納されている送信先の無線通信装置のアクセス・スロットを参照して、アクセス制御部１０９に対して送信処理の指示を出す。そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信先のアクセス・スロットが到来した場合に無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する。
インターフェース１０１を介して接続される機器は、例えば、パーソナル・コンピュータやＰＤＡなどの情報処理機器である。この種の情報処理機器は、本来は無線通信機能を装備していないが、図６に示すような通信装置と接続することにより、機器本体で処理したデータを無線伝送したり、他の装置からの伝送情報を受信することができるようになる。
図１３には、本実施形態に係る無線ネットワーク内で制御局として動作する無線通信装置１００の処理動作をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
制御局は、まず、無線フレーム周期を設定し（ステップＳ４１）、さらにフレーム内の競合アクセス期間（ＣＡＰ）と非競合アクセス期間（ＣＦＰ）の設定や、無線ネットワーク内の各無線通信装置（制御局自身を含む）に対するアクセス・スロットの設定を行なう（ステップＳ４２）。
さらに、ブロードキャスト伝送用のスロットであるブロードキャスト・スロットの設定も行なう（ステップＳ４３）。このとき、必要に応じてこのスロットの配置頻度を任意に設定してもよい。例えば、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷に応じて、各通信装置毎の受信領域と共通の受信領域の配置を適宜変更するようにしてもよい。
そして、帯域を確保した通信のために、通信帯域予約状況などから、フレーム内の構造を設定して（ステップＳ４４）、これら一連の情報をビーコン信号として記載する（ステップＳ４５）。
ここで、ビーコン送信タイミングが到来したかどうかを判別する（ステップＳ４６）。ビーコン信号の送信タイミングが到来した場合のみ、次ステップＳ４７に移行して、ビーコン信号の送信処理を行なう。そして、ビーコン信号の送信が完了した後、ステップＳ４６に再び戻る。
また、ステップＳ４６において、ビーコン信号の送信タイミングではないと判断された場合には、Ｎｏの分岐よりステップＳ４８に移行して、情報受信処理のルーチンを実行する。
ステップＳ４８で受信した情報に帯域予約要求があった場合には（ステップＳ４９）、帯域予約処理を行なった後（ステップＳ５０）、ステップＳ４４に戻ってその予約情報を記載して、フレーム内の構造として設定する。
また、ステップＳ４８で受信した情報に帯域予約要求がない場合には、さらにネットワークに加入する通信装置があったかどうかを判別する（ステップＳ５１）。そして、ネットワークに加入する通信装置があった場合には、その通信装置のネットワーク参入処理を行なった後（ステップＳ５２）、ステップＳ４２に戻り、その通信装置に対するアクセス・スロットの設定を追加する。
また、ステップＳ４８において情報受信がなければ、情報送信処理のルーチンに移行する（ステップＳ５３）。ここでは、自局から他の通信装置へ通信を行なう必要があれば、適宜送信を処理が行なわれる。送信処理が完了した後、ステップＳ４６に復帰して、周期的にビーコンの送信処理を繰り返し実行する。
図１４には、制御局として動作することが設定されていない無線通信装置１００についての通信局としての動作をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
まず、所定の時間にわたって、全帯域の受信動作を行なう（ステップＳ６１）。そして、同一空間上に制御局となる他の無線通信装置が存在するかどうかを、ビーコン信号の受信の有無によって判断する（ステップＳ６２）。
ビーコン信号を受信した場合には、必要に応じてのその制御局の管理下の無線ネットワークへの参入処理を試行する（ステップＳ６３）。
無線ネットワークへの参入が完了した場合には（ステップＳ６４）、次ステップＳ６５に進む。他方、無線ネットワークへの参入処理が完了しなければ、ステップＳ６２に戻り、次のビーコン信号を受信するまで待機する。
参入した無線ネットワーク内では、ビーコン信号を解析することにより、次のビーコン信号の受信タイミングを検知することができる。そして、ビーコン信号の受信タイミングが到来すると（ステップＳ６５）、ビーコン信号の受信処理を行なう（ステップＳ６６）。
そして、ビーコン信号を正しく復号することができたならば（ステップＳ６７）、その中に記載されているアクセス・スロット配置情報とブロードキャスト・スロット配置情報を取り出して（ステップＳ６８）、それぞれ通信局の受信タイミングとして情報格納部１０５に登録しておく（ステップＳ７０）。
また、ビーコン情報を正しく復号することができなかった場合には（ステップＳ６７）、取り敢えずそのフレーム周期では、必要に応じて、全帯域を受信領域としてすべて受信を行なう（ステップＳ６９）。
上述した処理の後、あるいは、ビーコン受信タイミング以外の場合には、情報受信処理を行ない（ステップＳ７１）、受信スロットやブロードキャスト受信スロットにて受信できた情報の処理を行なう。
さらに、情報送信処理を行ない（ステップＳ７２）、送信する情報がある場合には、その送信処理を行なう。
そして、これら一連の処理の後、ステップＳ６５に戻って、上述と同様の処理を繰り返し実行する。
図１５には、本実施形態に係る無線ネットワークに組み込まれている無線通信装置１００が情報受信するための処理動作をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
まず、自己の無線通信装置の受信アクセス・スロットが到来したかどうかを判断する（ステップＳ８１）。
受信アクセス・スロットが到来していれば、ステップＳ８３に進んで無線受信処理を行なう。また、受信アクセス・スロットが到来していない場合には、さらに、ブロードキャスト・スロットが到来したかどうかを判断する（ステップＳ８２）。
受信アクセス・スロット、ブロードキャスト・スロットのいずれも到来していない場合には、ステップＳ８２の分岐Ｎｏから抜けて、本処理ルーチン全体を終了する。
ステップＳ８３では無線受信部１０７を起動して、次いでステップＳ８４では自己宛の情報の受信を試みる。このとき、情報を受信することができた場合には、さらに、本無線通信装置１００にインターフェース１０１を介して接続されている機器宛ての情報であるかどうかを判断する（ステップＳ８５）。
当該機器宛ての情報であれば、インターフェース１０１経由で受信した情報を出力して、本処理ルーチン全体を終了する（ステップＳ８６）。そうでない場合には、無線通信装置１００自身に宛てられた内部処理用の情報であるかどうかをさらに判断する（ステップＳ８７）。例えばネットワーク管理情報など、無線通信装置１００内部で処理される情報である場合には、中央制御部１０６へ受信情報を渡して（ステップＳ８８）、本処理ルーチン全体を終了する。
また、受信情報が、インターフェース１０１経由で接続された機器、無線通信装置１００のいずれを受信先とするものではない場合には、判断ブロックＳ８７の分岐Ｎｏから抜けて、本処理ルーチン全体を終了する。
図１６には、本実施形態に係る無線ネットワークに組み込まれている無線通信装置１００が情報送信するための処理動作をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、中央制御部１０６が情報記憶部１０５に格納されている動作手順命令（プログラム）を実行するという形態で実現される。以下、このフローチャートを参照しながら、制御局の動作について説明する。
まず、外部の機器（図示しない）からの送信情報が、インターフェース１０１経由でメモリ・バッファ１０２に受理されているかどうかを判断する（ステップＳ９１）。
送信情報が受理されていなければ、本処理ルーチン全体を終了する。また、送信情報が受理されている場合には、そのアドレス情報から特定の受信先が指定されているかどうかを判断する（ステップＳ９２）。
特定の受信先が設定されている場合には、中央制御部１０６は、情報記憶部１０５を参照して、送信先の無線通信装置のアクセス・スロットを取得し（ステップＳ９３）、アクセス制御部１０９に対して送信タイミングとして指示する。
そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、送信先のアクセス・スロットが到来するまで待機してから（ステップＳ９４）、無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する（ステップＳ９７）。
一方、特定の受信先が設定されていない場合には、中央制御部１０６は、情報記憶部１０５を参照して、当該無線ネットワーク内でのブロードキャスト・スロットを取得し（ステップＳ９５）、アクセス制御部１０９に対して送信タイミングとして指示する。
そして、アクセス制御部１０９は、時間計測部１０８から供給される時間情報に基づいて、ブロードキャスト・スロットが到来するまで待機してから（ステップＳ９６）、無線送信部１０３に指示を発行する。これに応答して、無線送信部１０３では、メモリ・バッファ１０２に格納されている伝送情報をアンテナ１０４から無線送信する（ステップＳ９７）。当該無線通信装置１００は、送信タイミングとして設定されたブロードキャスト・スロットでは受信処理を行なわないこととする。
なお、本明細書中では、ＩＥＥＥ８０２．１５．３規定のＭＡＣ層のように、「制御局」とその制御局に制御される「通信局」のような階層的トポロジーを構成する場合を例にとって本発明の特定の実施形態について説明してきたが、ネットワークを構成するすべての無線通信端末が管理情報（例えば、ビーコン信号）を送信する無線アドホック・ネットワークに適用しても、本発明の効果を同様に奏することができる。例えば、小規模なパーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の構築には、特定の基地局や制御局を設けず、それぞれの無線通信装置が通信可能な範囲でネットワークを自在に形成するアドホック通信が適しているとされている。この無線アドホック・ネットワークにおけるＭＡＣ層の動作については、例えば本出願人に既に譲渡されている特願２００３−２６４５７号明細書、特願２００３−２６４６１号明細書、特願２００３−２６４６２号明細書などに記載されている。
追補
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
産業上の利用可能性
本発明によれば、所定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークにおいて非同期通信の遅延を少なく実行することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
また、本発明によれば、所定の伝送フレーム周期で動作する無線ネットワークで受信処理とその情報の管理を簡素化することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
本発明に係る無線ネットワークによれば、例えばネットワークを管理する無線通信装置は、所定の周期でフレームを規定し、そのフレームの中に任意の通信装置が情報受信を行なうための複数のアクセス・スロットを配置することで、ランダム・アクセス性を持った無線伝送フレームを構築して、非同期通信に適したフレーム構造を設けることができる。
制御局のようなネットワークを管理する無線通信装置は、ネットワーク内の各無線通信装置毎にユニークなアクセス・スロットを割り当てて、その状態をビーコン信号で送信することで、ネットワークのすべての装置でアクセス制御を一意に行なうことができる。
また、無線ネットワーク内の各無線通信装置は、ビーコン信号に記載されたアクセス・スロット情報を格納して、その情報に基づいて情報の送受信を行なうことで、制御局からの指示に基づいたアクセス制御を容易に行なうことができる。
各無線通信装置は、ビーコン信号を基に、自身に割り当てられたアクセス・スロットでの受信動作を行なうことで、受信処理を簡素化することができるとともに、絶えず受信待ちを行なう必要がなくなることから、機器の低消費電力化を図ることができる。
また、各無線通信装置は、ビーコン信号を受信するだけで、他の無線通信装置の受信タイミングを容易に把握することができる。すなわち、各通信装置はそのビーコン信号を基に、アクセス・スロット配置のタイミング同期処理を行なうことで、ネットワーク内のタイミング同期を取得して、受信処理を簡素化することができる。無線通信装置がデータ送信するときには、受信先装置にアクセス・スロットで情報送信を行なうことで、ランダム・アクセス性に富んだ非同期通信を実現することできる。
また、各無線通信装置は、ビーコン信号を受信し損ねた場合であっても、フレーム内のすべてのアクセス・スロットを受信して、他の無線装置からの通信を受信することで、自らのアクセス・スロット配置を推測することが可能である。
制御局などのネットワークを管理する無線通信装置は、各無線通信装置がその無線ネットワークに参入した場合に、制御局からネットワークを構成する各通信装置に一元的にアクセス・スロットを割り当てることで、効率のよい伝送帯域の割当を実現することができる。
制御局が受信するアクセス・スロットを設けることで、ある無線通信装置がその無線ネットワークに参入する場合に、そのアクセス・スロットを利用して参入動作を行なうことができるので、効率よく伝送路を利用することができる。
また、アクセス・スロット以外の部分を割当てスロットとして配置することで、非競合アクセス領域を利用したストリーム伝送に適した帯域予約伝送も、容易に行なうことができる。
また、本発明に係る無線通信システムによれば、無線通信装置毎に固有の受信領域と、ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域とを設けることで、ネットワーク内のユニキャスト伝送と、ブロードキャスト伝送を効率よく行なうことのできるシステムを提供することができる。
また、各通信装置毎の受信領域と共通の受信領域の配置を適宜変更することによって、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷に応じた設定ができて、無線ネットワーク内の通信を効率よく制御するシステムを提供することができる。
また、ネットワーク管理機能を備えた無線通信装置として、各無線通信装置の受信領域と、共通の受信領域とを適宜設ける機能を備えることによって、ネットワーク内の通信を制御する通信装置を得ることができる。
また、無線ネットワーク内の各無線通信装置は、特定の通信装置宛の情報送信時には、その送信先となる装置の受信領域を使用して送信処理を行ない、それ以外には共通の受信領域を使用して送信処理を行なうことで、ネットワーク内の情報送信を効果的に行なう通信装置を得ることができる。
また、本発明に係る無線ネットワーク内では、無線通信装置は自己に割当てられた受信領域と、共通の受信領域の到来に応じて受信処理を行なうことで、それ以外の領域で受信動作を停止することができるため、消費電力を抑えた無線通信方法を得ることができる。
また、本発明に係る無線ネットワーク内では、無線通信装置に共通に割当てられた受信領域と、ネットワーク内で共通の受信領域に関する情報をあらかじめ取得しておき、情報送信を行なう場合にはその宛先に関する情報に基づいて情報送信すべきタイミンダを把握することができる。したがって、通信を行なう前に、事前に接続確認を行なったり、通信する帯域を予約したりする処理を行なわずに、即座に送信することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る小規模無線ネットワークの構成を模式的に示した図である。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用される無線フレーム周期の構成例を模式的に示した図である。
図３は、無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの構成例を模式的に示した図である。
図４は、各通信装置１〜６が各自のアクセス・スロットを用いて情報伝送を行なうシーケンス例を模式的に示した図である。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用されるビーコン信号の構成例を模式的に示した図である。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワーク内で動作することができる無線通信装置１００の機能構成を模式的に示した図である。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワーク内で制御局として動作する無線通信装置１００の処理動作を示したフローチャートである。
図８は、制御局管理下で構築されるネットワーク内で動作する無線通信装置１００の処理動作を示したフローチャートである。
図９は、図２に示した無線フレーム周期の変形例を示した図である。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロット並びにブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの構成例を模式的に示した図である。
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワーク内の各通信装置１〜６毎に固有のアクセス・スロット並びにブロードキャスト伝送用のアクセス・スロットが割り当てられている無線フレームの変形例を模式的に示した図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークにおいて使用されるビーコン信号の構成例を模式的に示した図である。
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワーク内で制御局として動作する無線通信装置１００の処理動作を示したフローチャートである。
図１４は、制御局として動作することが設定されていない無線通信装置１００についての通信局としての動作を示したフローチャートである。
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークに組み込まれている無線通信装置１００が情報受信するための処理動作をフローチャートである。
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る無線ネットワークに組み込まれている無線通信装置１００が情報送信するための処理動作をフローチャートである。
図１７は、ＵＷＢを用いたデータ伝送の例を示した図である。

Claims (25)

1. 特定の伝送フレーム周期で情報伝送が行なわれる無線通信システムであって、
   無線通信装置は所定の周期で伝送フレーム周期を規定するとともに、該伝送フレーム周期において自ネットワーク内の各無線通信装置毎に固有の受信領域を割り当てて、受信領域割当情報を各無線通信装置に送信し、
   各無線通信装置は受信領域割り当て情報に従って、自局の受信領域において受信処理するとともに、データ送信時には送信先の局の受信領域を使用して送信処理する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記無線通信装置は、さらに自ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通の受信領域を割り当てて、受信領域割り当て情報として送信し、
   前記の各無線通信装置は、自局の受信領域及び共通の受信領域において受信処理するとともに、特定の送信先に対しては該局の受信領域を使用して送信処理するが、不特定の送信先に対しては共通の受信領域を使用して送信処理する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 無線ネットワークを管理する無線通信装置であって、
   自ネットワーク内の管理情報を取得する管理情報取得手段と、
   前記管理情報に従って、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる受信領域割当手段と、
   該各局の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する割当情報送信手段と、
   を具備することを特徴とする無線通信装置。
4. 自ネットワーク内の無線フレーム周期を設定する無線フレーム周期設定手段をさらに備え、
   前記割当情報送信手段は、無線フレーム周期の先頭のビーコン信号に各局の受信領域の割当情報を記述する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 受信領域割当手段は、自ネットワークに参入するすべての局に共通の受信領域をさらに割り当て、
   前記割当情報送信手段は、該各局に固有の受信領域の割当情報及びすべての局に共通の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
6. 前記受信領域割当手段は、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷に応じて各局毎に固有の受信領域とすべての局に共通の受信領域の配置を変更する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。
7. 無線フレーム周期は競合アクセス期間を含み、
   前記受信領域割当手段は該競合アクセス期間に複数のアクセス・スロットを配置して、各アクセス・スロットを自ネットワーク内の各局毎に及び／又はすべての局に共通して割り当てる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
8. 無線フレーム周期は非競合アクセス期間を含み、
   前記受信領域割当手段は該非競合アクセス期間に複数のアクセス・スロットを配置して、各アクセス・スロットを自ネットワーク内の各局毎に及び／又はすべての局に共通して割り当てる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
9. 無線ネットワークを管理するための無線通信方法であって、
   自ネットワーク内の管理情報を取得する管理情報取得ステップと、
   前記管理情報に従って、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる受信領域割当ステップと、
   該各局の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する割当情報送信ステップと、
   を具備することを特徴とする無線通信方法。
10. 受信領域割当ステップでは、自ネットワークに参入するすべての局に共通の受信領域をさらに割り当て、
    前記割当情報送信ステップでは、該各局に固有の受信領域の割当情報及びすべての局に共通の受信領域の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信方法。
11. 前記受信領域割当ステップでは、ネットワーク内の通信トラフィックの負荷に応じて各局毎に固有の受信領域とすべての局に共通の受信領域の配置を変更する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の無線通信方法。
12. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信装置であって、
    無線ネットワーク経由で無線データを受信する受信手段と、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得手段と、
    自局に割り当てられた受信領域の到来に応答して受信処理を開始する受信制御手段と、
    を具備することを特徴とする無線通信装置。
13. 無線ネットワークは特定の無線通信装置が設定した所定の無線フレーム周期で動作し、
    前記受信領域割当情報管理手段は、無線フレーム周期の先頭のビーコン信号に記載されている受信領域の割当情報を取得する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
14. 前記受信領域割当情報取得手段は、無線ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通して割り当てられた受信領域に関する情報をさらに取得し、
    前記受信制御手段は、該共通の受信領域の到来に応答して受信処理を開始する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
15. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信方法であって、
    無線ネットワーク経由で無線データを受信する受信ステップと、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
    自局に割り当てられた受信領域の到来に応答して受信処理を開始する受信制御ステップと、
    を具備することを特徴とする無線通信方法。
16. 前記受信領域割当情報取得ステップでは、無線ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通して割り当てられた受信領域に関する情報をさらに取得し、
    前記受信制御ステップでは、該共通の受信領域の到来に応答して受信処理を開始する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の無線通信方法。
17. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信装置であって、
    無線ネットワーク経由で無線データを受信する受信手段と、
    無線ネットワーク経由で無線データを送信する送信手段と、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得して管理する受信領域割当情報管理手段と、
    無線ネットワーク内のデータ送信先となる局に割り当てられている受信領域を前記受信領域割当情報管理手段から読み出す送信先受信領域取得手段と、
    送信先に割り当てられた受信領域の到来に応答して送信処理を開始する送信制御手段と、
    を具備することを特徴とする無線通信装置。
18. 無線ネットワークは特定の無線通信装置が設定した所定の無線フレーム周期で動作し、
    前記受信領域割当情報管理手段は、無線フレーム周期の先頭のビーコン信号に記載されている受信領域の割当情報を取得する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
19. 前記受信領域割当情報取得手段は、無線ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通して割り当てられた受信領域に関する情報をさらに取得し、
    前記受信制御手段は、該共通の受信領域の到来に応答して受信処理を開始する、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の無線通信装置。
20. 前記送信先受信領域取得手段は、データ送信先が不特定である場合には、無線ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通して割り当てられた受信領域を前記受信領域割当情報管理手段から読み出し、
    前記送信制御手段は、該共通の受信領域の到来に応答してデータ送信先が不特定のデータの送信処理開始する、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の無線通信装置。
21. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内で無線通信を行なう無線通信方法であって、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
    無線ネットワーク内のデータ送信先となる局に割り当てられている受信領域の到来に応答して送信処理を開始する送信処理ステップと、
    を具備することを特徴とする無線通信方法。
22. 前記受信領域割当情報取得ステップでは、無線ネットワーク内のすべての無線通信装置に共通して割り当てられた受信領域に関する情報をさらに取得し、
    前記送信制御ステップでは、該共通の受信領域の到来に応答してデータ送信先が不特定のデータの送信処理開始する、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の無線通信方法。
23. 無線ネットワークを管理するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    自ネットワーク内の管理情報を取得する管理情報取得ステップと、
    前記管理情報に従って、自ネットワークに参入する各局毎に固有の受信領域を割り当てる受信領域割当ステップと、
    該各局の受信領城の割当情報を自ネットワーク内の各局に送信する割当情報送信ステップと、
    を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
24. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内での無線データの受信動作の制御をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
    自局に割り当てられた受信領域の到来に応答して受信処理を行なう受信処理ステップと、
    を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
25. 無線フレーム周期で動作する無線ネットワーク内での無線データの送信動作の制御をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
    無線ネットワーク内の各無線通信装置毎に割り当てられた受信領域に関する情報を取得する受信領域割当情報取得ステップと、
    無線ネットワーク内のデータ送信先となる局に割り当てられている受信領域の到来に応答して送信処理を開始する送信処理ステップと、
    を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。

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