WO2004062198A1

WO2004062198A1 - 無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法

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Publication number: WO2004062198A1
Application number: PCT/JP2004/000021
Authority: WO
Inventors: Shigeru Sugaya
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2003-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2004-07-22
Also published as: KR101014784B1; EP2894930A1; US8913600B2; US20150055638A1; MXPA04008532A; CN1698314A; US9673927B2; KR20050091991A; EP1528720A4; CN101820323B; EP3337279A1; CN101820323A; EP2894930B1; EP1528720A1; US20060056378A1; JP4419956B2; JPWO2004062198A1

Abstract

ネットワーク内の全ての装置が正確に同期を取らずとも、複数の任意の装置で時分割多重通信を行って、複数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、および無線通信方法であって、自立分散型ネットワークの時分割多重接続方法として、所定の周期で周囲に存在する無線通信装置を把握するため、フレーム周期にわたる連続受信（スキャン）動作を行い（ＳＴ１～ＳＴ３）、他の無線通信装置からのビーコン信号を受信して（ＳＴ４）、通信可能な無線通信装置を把握し、受信したビーコン情報から、その無線通信装置の受信スロットを算出し、その設定状況と衝突しないように自己の受信スロットの設定を行って（ＳＴ７）、自己の周囲に存在する他の無線通信装置との間で自律的に時分割多重通信を行うネットワークを形成する。

Description

無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法技術分野

本発明は、自律分散型ネットワークにおける各通信装置の非同期制御による時分割多重接続方法を採用した無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法に関するものである。背景技術

現在、 IEEE802. il準拠の無線ローカルエリアネットワーク（無線 L A N) のァドホックモードのように、ネツトワ^"ク内に基地局を配置せずに端末局同士が直接通信して運用する方法が知られている。

また近年、近距離間で超高速にデータ通信ができる技術として、従来からある特定のキヤリアを用いた通信システムと異なり、非常に短いパルス列に情報を載せて搬送するウルトラワイドパンド無線通信が注目されている。

このウルトラワイドパンド無線通信は、ベースバンド信号を直接無線送信することができるため、簡素な回路構成が可能であって、データ伝送速度： 1 0 0 M s程度を想定したパ ^ソナル ·エリア，ネ 'ジトワークの有力な候補として挙げられている。

また、従来からの時分割多重接続方法としては、携帯電話などのシステムで用いられているように、ネットワーク内に基地局を配置し、移動する全ての端末局がその基地局からの信号に同期して、時分割多重接続を行う方法が一般的に知られている。

そして、前記のウルトラワイドパンド通信を複数の装置の間で同時に行うためには、時分割多重接続を行う方法が一般的に考えられている。さらに、複数の装置の間で無線ネツトワ^"クを形成するために、ネットワークの中心にコーディネ一夕と呼ばれる制御局を配置し、その制御局の一元的な管理によって、複数の装置がウルトラワイドバンド通信の行う時間を時分割多重して利用する方法が一般的に知られている (画 802, 15, 3) 。

ところが、近年注目されている、ウルトラワイドパンド通信では、極めて微弱なパルス列を用いて通信を行うため、従来からの無線システムで利用されていたキャリアを検出する手段を容易に構成することが困難であるという不利益があつ

/ o

また、従来の無線 L A Nのアドホックモードでは、全ての端末間で同期を取る必要はないが、他の端末の通信と衝突が生じないように、情報を送信する前にキャリアを検出する手段が必要であるという不利益があった。したがって、技術をウルトラワイドパンド通信に利用することができない。

さらに、無線 L A Nのァドホックモードで動作する複数の端末を用いてネツトワークを形成した場合には、いつ何時他の端末から情報が届くかが判らないため、常に受信動作を行う必要があり、消費電力の低減が困難であるという不利益がめつた o

またァドホックモードで動作する場合には、他の装置との間で常に同期が取れていないため、複数の通信リンクの間で所定の周期でくり返して送受信を行う時分割多重通信が行 t、にくいという不利益があつた。

従来からある携帯電話などの時分割多重通信システムでは、時間的に分割されたスロツ卜の衝突を避けるために、システム内に存在する全ての端末が基地局との間で同期を取る必要があったことから、全ての端末局が基地局に同期を取る高度なメ力二ズ厶を実装する必要があつた。

また、従来からの無線ネツトワークにおいて時分割多重で通信を行う場合において、そのネットワークの中心にコーディネ一夕と呼ばれる制御局を配置し、その制御局の一元的な管理を行う必要があつた。発明の開示

本発明の第 1の目的は、ネットワーク内の全ての装置が正確に同期を取らずとも、複数の任意の装置で時分割多重通信を行って、複数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、および無線通信方法を提供することにめる。

本発明の第 2の目的は、任意の通信装置がアドホックにネツトワークを形成する場合において、容易に時分割多重通信が行うことが可能な無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法を提供することにある。

本発明の第 3の目的は、ウルトラワイドバンド無線通信において、特定の制御局装置を配置せずにアクセス制御を行うことができる無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法を提供することにある。

本発明の第 4の目的は、常に受信動作を行わずに、必要なときにだけ受信動作を行うことが可能で、ひいては消費電力の低減を容易に図ることが可能な無線通信装置、無線通信システム、および無線通信方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の第 1の観点は、特定の制御局装置を配置しな、自立分散型のネットワークにお t、て他の無線通信装置と通信を行う無線通信装置であって、各無線通信装置が所定のフレーム周期を設定するフレーム周期設定手段と、データ伝送単位となるスロツトを設定するデータスロット設定手段と、上記フレーム周期内で受信動作をする受信スロツトを少なくとも 1つ設定する受信スロット設定手段とを有する。

好適には、上記受信スロット設定手段で設定した受信スロッ卜のタイミングをビーコン信号に記載し、上記フレーム周期の所定のタイミングにてビーコン信号として他の無線通信装置に送信する送信手段と、他の無線通信装置による送信情報を受信する受信手段とを有する。

好適には、上記受信手段は、上記受信スロツト設定手段で設定した受信スロツ卜のタイミングで受信処理を行う。

本発明の第 2の観点は、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトヮ一クにおいて他の無線通信装置と通信を行う無線通信装置であつて、各通信装置が所定のフレーム周期を設定するフレム周期設定手段と、データ伝送単位となるスロツトを設定するデータスロツト設定手段と、上記フレーム周期よりも長い任意のスキヤン周期を設定するスキヤン周期設定手段と、上記フレム周期単位の時間にわたり他の無線通信装置から送信されるビーコン信号を受信するスキヤン手段とを有する。

好適には、上記受信されたビーコン信号のタイミングと受信スロットのタイミングを自己のスロット位置に変換して管理する管理手段と、他の無線通信装置宛に通信を行う場合に、該当する無線通信装置の受信スロツ卜のタイミングで送信動作を行う送信手段とをさらに有する。

好適には、上記他の無線通信装置からのビーコン信号のタイミングと受信スロ y トのタイミングを把握しておき、他の無線通信装置宛のデータがある場合には、上記送信手段に対し、該当する無線通信装置の受信スロツトのタイミングで送信動作を行わせる制御手段を、さらに有する。

本発明の第 3の観点は、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトヮ一クにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信システムであつて、上記ネツトワクを構成する各無線通信装置は、所定のフレーム周期を設定するフレーム周期設定手段と、データ伝送単位となるスロットを設定するデータスロツト設定手段と、上記フレーム周期の所定の夕ィミングでビーコン信号を送信するビーコンスロツトを設定するビーコンスロジト設定手段と、上記フレム周期で受信動作をする受信スロットを少なくとも一つ設定する受信スロツト設定手段とを有する。

好適には、上記フレーム周期の先頭のタイミングにて、ビーコン信号を送信す好適には、各無線通信装置がビーコンを送信するタイミングは、互いに重ならないように配置される。

本発明の第 4の観点は、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットヮ一クにおいて複数の無線通信装置間で逋信を行う無線通信方法であつて、各無線通信装置が所定のフレーム周期とデータ伝送単位となるスロットを設定し、上記フレーム周期の所定のタイミングでビーコン信号を送信するビーコンスロツ卜と、上記フレム周期で受信動作をする受信スロットを少なくとも〗つ設定する。好適には、設定した受信スロッ卜のタイミングをビーコン信号に記載して送信し、周囲にある他の無線通信装置に存在通知を行う。

本発明の第 5の観点は、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットヮ一クにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信方法であつて、各無線通信装置が所定のフレーム周期とデータ伝送単位となるスロツトを設定し、上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設けて、上記フレーム周期単位の時間にわたり連続受信するスキャン処理を行い、周囲に存在する他の無線通信装置から送信されたビーコン信号を受信する。

好適には、上記他の無線通信装置から送信されたビーコン信号を受信したタイミングと受信スロツ卜のタイミングの管理を行う。

本発明の第 6の観点は、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトヮ一クにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信方法であつて、各無線通信装置が所定のフレーム周期とデ^"タ伝送単位となるスロツトを設定し、上記フレーム周期の先頭タイミングでビーコン信号を送信するビコンスロツトと、上記前記フレーム周期で受信動作をする受信スロツトを少なくとも〗つ設定し、設定した受信スロッ卜のタイミングをビーコン信号に記載して送信し、周囲にある他の通信装置に存在通知を行い、上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設け、上記フレーム周期単位の時間にわたり連続受信するスキャン処理を行つ o 好適には、周囲に存在する他の無線通信装匱のビーコン信号を受信して、上記ビーコン信号を受信したタイミングと受信スロットのタイミングの管理し、他の無線通信装置宛に通信を行う場合に、該当する無線通信装置の受信スロツトの夕イミングで送信動作を行う。

本発明によれば、全ての装置で共通となるフレーム周期を設けて、そのフレームを更に短い時間単位のスロッ卜に分割し、自装置が設定したフレム周期の先頭タイミングにて周期的に送信するビーコンスロツトと、自装置が受信する受信スロットを最低 1つ設定し、その受信スロッ卜の位置をビーコン情報に記載して前記ビーコンを送信することで周囲にある他の装置に逋知を行う。

また各装置ではフレーム周期より長い周期で任意のスキャン周期を設けて、その周期が経過した場合に、フレーム周期にわたって受信動作を行い、周囲に存在する装置からのビーコンを受信し、周囲に存在する装置を確認する。

そして各装置は、前記受信スロジ卜のタイミングが到来した場合に周期的に受信処理をくり返し行う。 '

この受信スロツトはフレーム周期内に最低 1つ設ければ良いが、各装置の必要に応じて複数の受信スロットを設けても良い。

データをある装置に送信する場合には、前記スキヤンによつて受信できた周囲の装置からのビーコン信号に記載された受信ス口ツトの位置の夕ィミングでデ一夕の送信を行う。

データを受信した装置は、受信スロツ卜の追加が必要であれば、その都度追加を行うことで、大容量のデタ通信にも対応できる構成となりうる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示す図でめる o

図 2は、本実施形態に係る無線通信システムに採用されるフレーム周期の構成ならびにスキャン周期の構成を示す図である。

図 3 A〜図 3 Eは、図 1の無線通信システムの一連の動作を時系列的に具体的に示す図である。

図 4は、本発明に係る無線通信装置の一実施形態を示す構成図である。

図 5は、本実施形態に係るビーコン情報の構成例を示す図である。

図 6は、本実施形態に係るデータ情報の構成例を示す図である。

図 7は、本実施形態に係る無線通信装置の一連の動作を説明するためのフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図 1は、本発明に係る無線通信システムを構成する通信装置の配置例を示す図である。

図 1の例の無線通信システム 1 0は、 8個の無線通信装置〗 1〜〗 8が存在する場合である。

すなわち、図 1は、無線通信装置 1 1から無線通信装置 1 8までが、同一空間上に分布している様子を表わしている。

さらに、図 1においては、各無線通信装置 1 1 ~ 1 8の通信範囲を破線で示してあり、その範囲内にある他の無線通信装置と互いに通信ができるのみならず、自己の送信した信号が干渉する範囲として定義される。

図 1の無線通信システム 1 0においては、無線通信装置 1 1は、近隣にある無線通信装置 1 2、 1 3、 1 7と通信可能な範囲にある。

無線通信装置 1 2は、近隣にある無線通信装置〗 1、 1 3と通信可能な範囲にのる 0

無線通信装置 1 3は、近隣にある無線通信装置 1 1、 1 2、 1 5と通信可能な範囲にある。無線通信装置 14は、近隣にある無線通信装置 15と通信可能な範囲にある。無線通信装置 15は、近隣にある無線通信装置 13、 14、 1 6と通信可能な範囲にある。

無線通信装置〗 6は、近隣にある無線通信装置〗 5、 1 8と通信可能な範囲に無線通信装置 1 7は、近隣にある無線通信装置 1 1と通信可能な範囲にある。無線通信装置 1 8は、近隣にある無線通信装置 1 6と通信可能な範囲にある。そして、本実施形態に係る無線通信システム 1 0におていは、各無線通信装置 1 1〜1 8が、周囲にある他の無線通信装置との間で、互いに影響を考慮しながら 1つの無線伝送路を時分割で利用するァクセス制御方法を採用している。図 2は、本実施形態に係る無線通信システムに採用されるフレーム周期の構成ならびにスキャン周期の構成を示す図である。

本実施形態においては、図 2に示すように、所定のタイミングでビーコンを送信するためのビーコンスロツト（SO ： BSLT) と、データを受信するデータスロット（S 1~S 255 ： DSLT)が配置され、これらが計 256個集まつてフレーム周期 FLMPを構成している。フレム周期 FLMPは、たとえば 3 0ms~4 Omsに設定される。

このフレーム周期 FL MPには、スキャンフレーム SCNFと通常のフレーム NRMFが用意され、各無線通信装置は、スキャンフレーム SCNFに周囲の無線通信装匱の存在を把握するスキヤン動作を行う構成となっている。

このスキャンフレーム SCNF CF 0) と通常のフレーム NRMF (F 1〜F 31)が 32個集まって、スキャン周期 SCNPを形成している。

なお、ここで示したスロット数やフレーム数のパラメータは、便宜上設定された数字であり、ここで示された数字に限定されるものではない。

図 3 A〜図 3 Eは、図 1の無線通信システム 1 0の一連の動作を時系列的に具体的に示す図である。ここでは、図 1の位置関係にある無線通信装置 13での動作を、周辺に存在する通信装置 1 1、 1 2、 15との関係と対比させながら表わしている。

図 3 Aが無線通信装置 1 〗の通信状態を示し、図 3 Bが無線通信装置 1 2の通信状態を示し、囪 3 Cが無線通信装置 15が通信状態を示し、図 3Dおよび図 3 Eが無線通信装置 13の具体的な動作状態を示している。

なお、図 3A〜図 3Eにおいて、 BCNはビーコンを、 RSLTは受信スロットを CNTRC Vは連続受信を、 SCNOはスキャン動作を、 DRCVはデータ受信を示す。また、 FLMPはフレーム周期を示し、各無線通信装置が送信するビーコンと次にこの無線通信装置が送信するビーコンまでの期間を指す（スーパフレーム）。 SCNFはスキャンフレームを、 SCNPはスキャン周期、 tは時間をそれぞれ示している。

また、図 3 A〜図 3Dに示されているように、無線通信装置 1 1， 1 2， 13 ， 15のビーコン送信位置は、互いに重ならないように配置されている。ピーコン同士の衝突を回避するためである。従って、各無線通信装置が設定するフレーム周期の先 ®位置は、互いにずれて配置されることになる。

図 3 Dおよび図 3 Eに示すように、無線通信装置 1 3は、予め設定しフレーム周期 FLMPでビーコン B CNを送信し、さらに予め設定したスキャン周期 SC NFに連続受信 CCNTRC V) をしてスキャン動作（SCNO) を行う。このとき、図 3 A〜図 3 Cに示すような、周囲に存在する無線通信装置 1 2のビーコン信号と、無線通信装置〗 1のビーコン信号、無線通信装置 15のビーコン信号を受信する。

そしてこのビーコン信号より、それぞれの無線通信装置が設定した受信ス口 y ト RSLTを把握することができる。

さらに、無線通信装置 13では、図 3 A〜図 3 Dに示すように、これら周辺の無線通信装置〗； I， 1 2，〗 5の受信スロット RSLTと衝突が起こらない位置に自己の受信スロット RSLT 13を配置して、その設定状況を、自己が送信する次のビーコン情報 B C N 1 3で周囲の無線通信装置 1 1，. 1 2 , 1 5に対して送信する。

これら一連の動作をスキャン周期 F L MPごとに行うことで、周囲の無線通信装置の存在を把握しながら、デ一夕を送受信するためのスロットを配置しておくことができる。

ここで、この無線通信装置 1 3は、自己が設定した受信スロットのタイミングでデータの受信を行うことで、周辺に存在する他の無線通信装置 1 1， 1 2， 1 5からのデータを受信することができる。

さらに、この無線通信装置 1 3において、他の通信装置 1 1， 1 2， 1 5に向けてデータを送信する必要が生じた場合には、最新のスキャン結果から、該当する届け先の無線通信装置の受信スロツ卜のタイミングにあわせて、データの送信動作を行うことで、他の無線通信装置からの通信と衝突することなくデータ送信をすることができる。

なお、上述した例では、ビーコン信号にそれぞれの無線通信装置が設定した受信スロット R S L Tを記載することにより、他の無線通信装置に対し自己の受信スロツトを翱知する例を挙げたが、予めフレームの所定のスロツトを受信スロッ卜と決めておいてもよい。例えば、ネットワークに属する各無線通信端末がそれぞれ互いにずれた夕ィミングでビコンを送信し、そのビーコン送信直後の所定の期間を、このビ^-コン送信端末の受信スロットと決定しておけば、上述の例のようにビーコンに受信スロッ卜のタイミングを記載して報知する必要はなくなる o

この場合、各無線通信装置が送信するビーコンの配置を、互いに重ならないように制御できれば、それに伴って開始される受信スロットも必然的に衝突が回避できることになる。

各無線通信装置が送信するビーコンの配置を、互いに重ならないように制御する一例を挙げる。スキャン動作により自局が受信可能な他の無線通信端末からのビコンの位置を、自己のビーコン送信時刻からの相対時刻で把握し、蓄積手段に蓄積しておく。そして、蓄積された他の無線通信装置からのビーコン送信位置を、自己のビーコンに記載して周囲の無線通信装置に報知する。その情報を得た周囲の無線通信装置は、フレーム周期の中で、自己以外の無線通信装置が既にビーコン送信タイミングとして使用しているタイミングを回避して、フレーム周期を開始させる。その結果、図 3 A〜図 3 Dに示すように各無線通信端末のビーコン送信位置が互、に重ならないように、ビーコンを配置できる。

以下に、本実施形態に係る無線通信装置の具体的な構成例について説明する。図 4は、本発明に係る無線通信装置の一実施形態を示す構成図である。

図 1の無線通信装置 1 1〜1 8は、同様の構成を有することから、ここでは無線通信装置を符号〗 0 0で表すことにする。

この無線通信装置 1 0 0は、図 4に示すように、時間計測部〗 0 1、フレーム管理部 1 0 2、情報格納部 1 0 3、インターフヱス 1 0 4、送信バッファ 1 0

5、スロット管理部 1 .0 6、受信バッファ】 0 7、ビーコン生成部 1 0 8、ピーコン解析部〗 0 9、無線送信部 1 1 0、タイミング制御部 1 1 1、無線受信部 1

1 2、およびアンテナ 1 1 3を有している。

なお、たとえばフレーム管理部 1 0 2によりフレーム周期設定手段およびスキヤン周期設定手段が構成され、スロット管理部 1 0 6およびビーコン生成部 1 0

8等にとより受信ス口ツト設定手段が構成される。

時間計測部 1 0 1は、たとえばカウン夕を含み、全装置で共通のフレーム周期

F L M Pゃスキャン周期S C N P等の時間を計時し、計時結果をフレーム管理部

1 0 2に出力する。

フレーム管理部 1 0 2は、この無線通信装置 1 0 0が設定したフレーム周期 F L MPとその開始時間、スキャン周期 S C N Pを設定する。

情報格納部 1 0 3は、周辺に存在する無線通信装置のビーコン送信位置や受信スロット位置の情報を、スロツト管理部 1 0 6の管理の下で格納しておく。インターフェース 1 0 4は、この無線通信装置 1 0 0に接続される図示しないアプリケーション機器と送信バッファ 1 0 5および受信バッファ 1 0 7との間の入出力端子となる。

送信バッファ 1 0 5.は、インターフェース 1 0 4を介して接続されるアプリケーシヨン機器からの送信すべき情報を蓄えておく。

送信バッファ 1 0 5は、データ送信を行う場合にインターフェース 1 0 4を介してデータ送信要求を受理すると、そのデータの届け先情報を含んだ情報がスロツト管理部 1 0 6に通知する。

スロット管理部 1 0 6は、この無線通信装置 1 0 0の受信スロツトゃ他の無線通信装置宛に送信するズロットを指定する。

スロツト管理部 1 0 6では、個々の無線通信装置からの夕ィミング情報を自己のフレ ^ム周期 F L M Pのスロツトにあてはめて、自己の周囲に存在する無線逋信装置のタイミング情報として情報格納部〗 0 3に格納する。

受信バッファ 1 0 7は、接続されるアプリケシヨン機器へ情報を届けるため無線受信した情報を蓄えておく。

ビーコン生成部 1 0 8は、スロツト管理部 1 0 6の指示に基づいてこの無線通信装置 1 0 0の識別子や設定した受信スロツトをビーコン信号として生成する。

ビーコン解析部 1 0 9は、受信できたビーコン信号からそのビーコンや受信スロジトのタイミングを解析し、解析結果をスロット管理部 1 0 6に出力する。無線送信部 1 1 0は、送信するビーコンや送信データに変調処理を施すことにより、無線送信信号に変換し、タイミング制御部 1 1 1により指定されたタイミングでアンテナ 1 1 3を通して無線信号を伝送媒体（空気中）に放出する。タイミング制御部 1 1 1は、スロット管理部 1 0 6の指示にて送信夕イミングを無線送信部 1 1 0に指定し、受信を行うタイミングを無線受信部 1 1 2に指定する。

無線受信部は 1 1 2は、タイミング制御部 1 1 1により指定された所定のタイミングにてアンテナ 1 1 3を介して他の無線通信装置から送られてくる信号を受信する。

アンテナ 1 1 3は、無線送信部 1 1 0による無線信号を伝送媒体（空気中）に放出し、無線信号を伝送媒体（空気中）から受け取り無線受信部〗 1 2に供給する 0

以上の構成を有する無線通信装置 1 0 0においては、スキャン周期が到来した場合に、時間計測部〗 1 1からの通知を受けて、フレーム管理部 1 0 2がフレー厶全域の受信をスロツト管理部 1 0 6に通知する。スロツト管理部 1 0 6はタイミング制御部 1 1 1に指示を出し、そこで所定の時間にわたって無線受信部 1 1 2を動作させる。

無線受信部 1 1 2で受信できたビーコン信号は、ビーコン解析部 1 0 9において解析され、その無線通信装置のビーコンのタイミングゃ受信スロッ卜のタイミングの情報としてスロット管理部 1 0 6に通知される。

スロット管理部 1 0 6では、それら個々の無線通信装置からのタイミング情報を自己のフレーム周期 F L MPのスロットにあてはめて、自己の周囲に存在する無線通信装置のタイミング情報として情報格納部 1 0 3に格納しておく。

また、ビーコンを送信する場合には、フレーム管理部 1 0 2より、フレームの先頭のタイミングでビーコンを送信する指示がスロット管理部 1 0 6に属く。スロット管理部 1 0 6は、ビーコン生成部 1 0 8にビーコン信号の生成を依頼し、自己の受信スロットのタイミングをタイミング制御部 1 1 1に通知する。

ビコン生成部 1 0 8では、自己の受信スロツ卜の位置を記載したビーコン信号を生成する。

そして、タイミング制御部 1 1 1が、フレームの先頭のタイミングが到来した場合に、無線送信を行う指示を無線送信部 1 1 0に伝え、無線送信部 1 1 0からアンテナ 1 1 3を介してビーコンが送信される。

データ送信を行う場合には、まずインターフユース 1 0 4を介して送信バツファ 1 05にデータ送信要求が受理され、そのデータの届け先情報を含んだ情報がスロット管理部 1 06に通知が行われる。

スロツト管理部 1 06では、その届け先となる無線通信装置の受信スロツトのタイミングを情報格納部 1 03の格納情報から参照し、受信スロツ卜の設定があれば、そのタイミング制御部 1 1 1に送る。

そして、タイミング制御部 1 1 1が、所定のスロツトのタイミングが到来した場合に、無線送信を行う指示を無線送信部〗 1 0に伝え、これにより送信すべきデータが無線送信部 1 1 0からアンテナ 1 13を介して送信される。

データ受信を行う場合には、まず自己の受信スロツトのタイミングがスロット管理部 1 06からタイミング制御部 1 1 1に通知され、そこで受信スロットのタィミングで無線受信部 1 1 2を動作させる。

無線受信部 1 1 2で受信できたデータ信号は、受信バッファ 1 07に格納され

、一定のデータが正しく収集できた塌合に所定のタイミングにて、インターフエース 1 04を介して無線通信装置 1 00に接続されたアプリケーション機器にデ一夕が届けられる。

図 5は、本実施形態に係るビーコン情翱の構成例を示す図である。

このビーコン情報 200は、無線通信装置の固有となる、たとえば MACアドレスのような通信装置アドレス（CMADR) 201、この無線通信装置のビーコン送信周期を示すビーコン周期情報 (BP I) 202、受信スロツトとして設定したタイミングの表わす受信スロット情報（RSN) 203、さらに必要に応じてこの受信ス口ツト情報が付加される構成としてもよい。

これに、所定の情報長となるまで予約領域（RSV) 204を設け、末尾に誤り検出のための CRC 205が付加されて構成される。

なおここでは、便宜上各情報の長さの概算値を付加して示してある。

図 5においては、通信装置アドレス（CMADR) 201が 6バイト、ビーコン周期情報（BP 1 ) 202が 1パイト、受信スロット情報（RSN) 203が 1バイトとして示してある。

このデータ情報 300は、たとえば届け先アドレス情報などを含んだ MACへッダー情報（HD I) 301、伝送されるデタの中身としてのデータペイロード（DPLD) 302、末尾に誤り検出のための CRC 303が付加されて構成される。

図 6においては、データペイロード（DPLD) 302は、 I Pパケットが良好に伝送可能なサイズとして、 1500パイト程度の容量を想定している。次に、上記構成の無線通信装置 1 00の一連の動作を図 7のフローチヤ一トに関連付けて説明する。

まず、無線通信装置 1 00は電源投入後に、自己のフレーム周期 FLMPとビーコン送信位置を設定し（ST 1)、さらに、スキャン周期 SCNPの設定も行う（ST 2) 。

そして、フレーム周期 FLMPにわたるスキャン時間の設定を行い（ST3) 、ビーコン受信動作に入る（ST4)。

ここで、ビーコンの受信があれば、ビーコン受信位置（タイミング）とそのビ一コンに記載された受信スロット情報から受信位置（タイミング）を算出して登録する（ST 5)。

一方、ステップ ST 4において、ビーコンの受信がないと判別した場合にはステツプ ST 6の処理に移行する。

ステップ ST 6において、スキャン時間が経過したか否かを判断し、スキャン時間が経過していなければステツプ S T 4の処理に戻り、経過した場合にはステツプ ST 7の処理に移行する。

さらに、これら他の無線通信装置の受信スロット位置と衝突を避けるように自己の受信スロットの設定を行い、ビーコン情報として記載を行う（ST7) 。そして、そのビーコンの送信位置（フレームの先頭）のタイミングが到来したか否かを判断し（ST8)、到来した場合にのみビーコン信号を送信する（ST 9) o

自己の受信スロッ卜における受信処理は、自己の受信スロットが到来したか否かを判断し（ST 1 0) ：) 、到来した場合には無線受信部 1 1 2を起動し受信処理を行う（ST 1 1)。

ここで自己宛のデータ受信があつたか否かを判断し（ST 1 2)、受信があればそのデータを受信バッファ 1 07に格納し（ST 13)、ステップ ST 14の処理に移行する。このとき、他の無線通信装置のビーコンを受信した場合にはビ一コン受信処理を行えばよ t、。

ステップ ST 1 0の判断で受信スロットが到来していない場合と、ステップ S T 1 2の判断で自己宛のデータ受信がない場合にも、ステップ ST 14の処理に移行する。

データの送信を行う送信処理は、インターフェイス】 04を介して送信バッファ 1 05にデータ送信要求が受理されたか否かを判断する（ST〗 4)。

その要求に基づいて届け先の無線通信装置のァドレス情報を獲得する（ST 1 5) o

そして、そのァドレスに該当する無線通信装置の受信スロツト情-報が登録されているか否かを判断し（ST 1 6) 、登録されている場合にそのタイミングでの送信を設定する。

つまり該当する無線通信装置の受信スロツトの夕イミングが到来したか否かを判断し（ST 1 7) 、到来した場合にのみ、データ送信処理を行う（ST 1 8) 。その後、ステップ ST 1 9の処理に移行する。

ここで、ステップ ST 14の判断で、データ送信要求がない場合と該当する無線通信装置の受信スロツトの登録がない場合にも、ステップ ST 1 9の処理に移行する。ステップ S T 1 9においては、、ステップ S T 2で設定したスキャン周期が到来したか否かを判断し、到来していない場合にはステップ S T 8の処理に移行し、周期的にビーコンを送信するタイミングにはビーコンの送信を行い、受信スロッ卜には受信動作を行う処理が継続される。

また、スキャン周期が到来した場合には、ステップ S T 3の処理に移行して、再度周囲の無線通信装置の存在を把握するスキヤン動作を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、自律分散型ネットワークの時分割多重接続方法として、各無線通信装置が所定の周期で周囲に存在する無線通信装置を把握するため、フレーム周期にわたる連続受信（スキャン）動作を行い、他の無線通信装置からのビーコン信号を受信して、通信可能な無線通信装置を把握し、受信したビーコン情報から、その無線通信装置の受信スロツトを算出し、その設定状況と衝突しないように自己の受信スロツ卜の設定を行って、自己の周囲に存在する他の無線通信装置との間で自律的に時分割多重通信を行うネツトヮークを形成するようにしたので、自律分散型ネットワークにおける各通信装置の非同期制御による時分割多重接続方法を容易に実現できる利点がある。

そして、全ての装置で共通となるフレーム周期を設けて、そのフレームを更に短い時間単位のスロッ卜に分割し、そのスロツト単位で通信を行うことで、.周囲の装置と同期を取らずにアドホックなネツトワークを形成しながら、無線伝送路上でランダムアクセス性の高い通信を行うことができる。

また、各無線通信装置で共適となるフレーム周期を設けて、フレーム周期の先頭タイミングにて周期的にビーコンを送信することによって、全ての無線通信装置において周囲に存在する他の無線通信装置の存在を把握できる。

また、各装置が設定したフレ^"厶周期に、周期的にビーコンを送信し、その通信装置が受信する受信スロットを最低 1つ設定することで、これら以外の領域を他の装置の通信に利用することができ、無線伝送路のくり返し利用効率を向上させることができる。また、各装置で任意のスキャン周期を設けて、フレーム周期単位の連続受信 ( スキャン）を行うことで、周囲に存在する他の装置を把握することができる。また、たとえ、他の装置との間で動作クロックにずれが生じていた'としても、過去のスキャン情報を無視して、最新のスキャン情報を有効にすることで、他の装置との間のクロックずれを意識せずに通信を行うことができる。

以上により、複数の装置の間でク口ック補正を必要とせずに通信を行う無線通信システム、並びに無線通信方法を実現することができる。産業上の利用可能性

本発明は、周囲の装置と同期を取らずにアドホックなネツトワークを形成しながら、無線伝送路上でランダムアクセス性の高い通信を行うことができ、全ての通信装置において周囲に存在する他の通信装置の存在を把握することができ、また、無線伝送路のくり返し利用効率を向上させることができ、また、周囲に存在する他の装置を把握することができ、また、他の装置との間のクロックずれを意識せずに通信を行うことができることから、特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトワークにおいて、他の無線通信装置と通信を行うシステムに適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットワークにおいて他の無線通信装置と通信を行う無線通信装置であつて、

各無線通信装置が所定のフレーム周期を設定するフレーム周期設定手段とデータ伝送単位となるスロットを設定するデータスロット設定手段と、上記フレーム周期内で受信動作をする受信スロットを少なくとも 1つ設定する受信スロット設定手段と、

を有することを特徴とする無線通信装置。

2 , 上記受信ス口ツト設定手段で設定した受信スロットのタイミングをビーコン信号に記載し、上記フレーム周期の所定のタイミングにてビコン信号として他の無線通信装置に送信する送信手段と、

他の無線通信装置による送信情翱を受信する受信手段と

を有することを特徵とする請求項 1記載の無線通信装置。

3 . 上記受信手段は、上記受信スロット設定手段で設定した受信スロッ卜の夕ィミングで受信処理を行う

ことを特徴とする請求項 2記載の無線通信装置。

4 . 上記フレーム周期の先頭のタイミングにて、ビーコン信号を送信するビーコン送信手段

を有することを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

5 . 他の無線通信装置に対しデータを送信するデータ送信手段と、

他の無線通信装置の受信スロッ卜のタイミングを把握して蓄積する蓄積手段と、

他の無線通信装置宛のデ ^タがある場合には、上記データ送信手段に対し、上記他の無線通信装置の受信スロツトのタイミングで送信動作を行わせる制御手段とをさらに有することを特徴とする請求項 1記載の無線通信装置。

6 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトワークにおいて他の無線通信装置と通信を行う無線通信装置であつて

各通信装置が所定のフレーム周期を設定するフレー厶周期設定手段と、データ伝送単位となるスロツトを設定するデータスロツト設定手段と、上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設定するスキャン周期設定手段と、

上記フレーム周期単位の時間にわたり他の無線通信装置から送信されるビ一コン信号を受信するスキャン手段と、

を有することを特徴とする無線通信装置。

7 . 上記受信されたビコン信号のタイミングと受信スロットのタイミングを自己のスロツト位置に変換して管理する管理手段と、

他の無線通信装置宛に通信を行う場合に、該当する無線通信装置の受信スロットのタイミングで送信動作を行う送信手段と

をさらに有する請求項 6記載の無線通信装置。

8 . 上記他の無線通信装置からのビ^ "コン信号のタイミングと受信スロツ卜のタイミングを把握しておき、他の無線通信装置宛のデータがある場合には、上記送信手段に対し、該当する無線通信装置の受信スロツ卜のタイミングで送信動作を行わせる制御手段を、さらに有する

ことを特徴とする請求項 7記載の無線通信装置。

9 . 前記スキャン手段により、他の無線通信装置からのビーコンを受信し、前記他の無線通信装置からのビーコンと衝突しないよう自己のピーコン送信の夕ィミングを制御するビーコン送信タィミング制御手段

を特徴とする請求項 6記載の無線通信装置。

1 0 . 前記スキャン手段により、他の無線通信装置から送信されたビーコン送信スロ 'ストに関する情報を自己が送信するビーコン信号に記载し、上記フレーム周期の所定のタイミングにてビーコン信号を送信する送信手段

を有することを特徴とする請求項 6記載の無線通信装置。

1 1 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットワークにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信システムであつて、

上記ネットワークを構成する各無線通信装置は、

所定のフレーム周期を設定するフレーム周期設定手段と、データ伝送単位となるスロットを設定するデータスロット設定手段と上記フレ ^ム周期の所定のタイミングでピーコン信号を送信するビーコンスロットを設定するビーコンスロット設定手段と、

上記フレーム周期で受信動作をする受信スロツトを少なくとも一つ設定する受信スロツト設定手段と、

を有することを特徴とする無線通信システム。

1 2 . 上記フレ^"ム周期の先頭のタイミングにて、ビーコン信号を送信することを特徴とする請求項 1 1記載の無線通信システム。

1 3 . 各無線通信装置がビーコンを送信するタイミングは、互いに重ならないように配置される

ことを特徴とする請求項〗 2に記載の無線通信システム。

1 4 . 上記受信スロツト設定手段で設定した受信スロツトのタイミングをビーコン信号に記載して送信し、周囲にある他の無線通信装置に存在通知を行う送信手段と、

上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設定するスキャン周期設定手段と、

上記フレーム周期単位の時間にわたり連続受信するスキャン処理を行い、周囲にある他の無線通信装置のビーコン信号を受信して、上記ビーコン信号を受信したタイミングと受信スロジトのタイミングの管理を行う管理手段とを含むことを特徴とする請求項 1 1記載の無線通信システム。

1 5 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネツトワークにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信方法であつて、

各無線通信装置が所定のフレーム周期とデータ伝送単位となるスロットを設定し、

上記フレーム周期の所定のタイミングでビーコン信号を送信するビーコンスロットと、上記フレーム周期で受信動作をする受信スロツトを少なくとも 1つ設定する

ことを特徴とする無線通信方法。

1 6 . 設定した受信スロットのタイミングをビーコン信号に記載して送信し、周囲にある他の無線通信装置に存在通知を行う

ことを特徴とする請求項 1 5記載の無線通信方法。

1 7 . 無線通信装置において、上記設定した受信スロッ卜のタイミングで受信処理を行 \ 他の無線通信装置から送信されてきたデタを受信する

ことを特徴とする請求項〗 5記載の無線通信方法。

1 8 . 上記フレーム周期の先頭のタイミングにて、ビーコン信号を送信するビーコン送信

することを特徴とする請求項 1 5記載の無線通信方法。

1 9 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットワークにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信方法であつて、

上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設けて、上記フレーム周期単位の時間にわたり連続受信するスキャン処理を行い、

周囲に存在する他の無線通信装置から送信されたビーコン信号を受信することを特徴とする無線通信方法。

2 0 . 上記他の無線通信装置から送信されたビーコン信号を受信したタイミングと受信スロッ卜のタイミングの管理を行う

ことを特徴とする請求項 1 9記載の無線通信方法。

2 1 . 無線通信方法において、上記周囲に存在する他の無線通信装置からのビーコン信号のタイミングと受信スロツトのタイミングを把握し蓄えておき、

他の無線通信装置宛のデータがある場合には、該当する通信装置の受信スロットのタイミングで送信動作を行う

ことを特徴とする請求項 1 9記載の無線通信方法。

2 2 . 特定の制御局装置を配置しない自立分散型のネットワークにおいて複数の無線通信装置間で通信を行う無線通信方法であつて、

各無線通信装置が所定のフレーム周期とデー夕伝送単位となるスロットを設定し、

上記フレーム周期の先頭夕イミングでビーコン信号を送信するビーコンスロッ卜と、上記前記フレーム周期で受信動作をする受信スロツトを少なくとも 1 つ設定し、

設定した受信スロッ卜のタイミングをビーコン信号に記載して送信し、周囲にある他の通信装置に存在通知を行 \

上記フレーム周期よりも長い任意のスキャン周期を設け、上記フレーム周期単位の時間にわたり連続受信するスキャン処理を行う、

ことを特徴とする無線通信方法。

2 3 . 周囲に存在する他の無線通信装置のビーコン信号を受信して、上記ビーコン信号を受信したタイミングと受信スロットのタイミングの管理し、

他の無線通信装置宛に通信を行う場合に、該当する無線通信装置の受信スロットのタイミングで送信動作を行う

ことを特徴とする請求項 2 2記載の無線通信方法。

2 4 . 前記スキャン処理により、他の無線通信装置からのビーコンを受信し、前記他の無線通信装置からのビーコンと衝突しないよう自己のビーコン送信のタイミングを制御する

乙とを特徴とする請求項 2 2記載の無線通信方法。

2 5 . 前記スキャン処理により、他の無線通信装置から送信されたビーコン送信スロツトに関する情報を自己が送信するビーコン信号に記載し、上記フレーム周期の所定の夕ィミングにてビーコン信号を送信する

ことを特徴とする請求項 2 2記載の無線通信方法。