WO2020246290A1

WO2020246290A1 - 通信装置および方法

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Publication number: WO2020246290A1
Application number: PCT/JP2020/020578
Authority: WO
Inventors: 沢子桐山; 佐藤　雅典
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-12-10
Also published as: CN113892237A; US20220231803A1; JPWO2020246290A1

Abstract

本技術は、同一フレームを正しく特定することができるようにする通信装置および方法に関する。通信装置は、同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、同一フレームの符号、および同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線リソースを、同一フレームのフレーム番号と、周波数および符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定し、第１の無線リソースを用いて、同一フレームを繰り返し送信する。本技術は、無線通信システムに適用することができる。

Description

通信装置および方法

　本技術は、通信装置および方法に関し、特に、同一フレームを正しく特定することができるようにした通信装置および方法に関する。

　人または物にセンサ端末を付与し、センサ端末から取得された情報を定期的に無線通信で送信するIoT(Internet of Things)用の無線通信システムがある。IoT用の無線通信システムを利用することにより、新たなサービスの創出が可能になる。例えば、GPS付きのセンサ端末を高齢者または子どもに装着し、センサデータである位置情報を定期的に送信することで、見守りサービスが実現可能となる。このようなIoT用の無線通信システムにおいては、長距離伝送や低消費電力化が要求される。

　長距離伝送を実現する方法として、受信信号を合成する方法が考えられる。送信端末が同一フレームを繰り返し送信し、受信端末で受信信号を合成することで、S/Nを高くすることが可能となり、結果として長距離伝送が可能となる。

　送信端末が同一フレームを繰り返し送信し、受信端末で受信信号を合成するためには、受信端末が、同一フレームを特定する必要がある。

　同一フレームを特定する方法として、ホッピングパターンに基づいて無線リソース（無線資源）を選択して送信する方法が一般的である。

　例えば、特許文献１に記載の技術では、時刻同期および先頭フレームの無線リソースの情報の通知と、既知のホッピングパターンとに基づいて、繰り返し送信されるフレームの無線リソースを一意に決めることにより、同一フレームの特定を可能としている。

　しかしながら、時刻同期のためのビーコン受信や、先頭フレームの無線リソースの情報を通知するための制御シグナリングの送受信は、送信端末の電力を消費するため、望ましくない。

　そこで、非同期で、かつ、制御シグナリングなしに、繰り返し送信および合成を行う無線通信システムを考える。まず、送信端末は、ホッピングパターンを選択し、繰り返し送信を開始する。

　基地局の装置は、使用可能な全周波数に対し、使用可能な全符号を用いてフレームを検出し、検出したフレームに基づいて、同一フレームを特定する。最も早い検出時刻のフレームを先頭フレームとみなし、検出したフレームに対してホッピングパターンを用いてパターンマッチングを行うことにより、同一フレームは特定される。

国際公開第２０１７／２１２８１０号

　しかしながら、干渉などの影響で、基地局の装置が繰り返し送信の先頭フレームを必ずしも検出できるとは限らない。この場合、同一フレームを正しく特定することが困難であった。

　本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、同一フレームを正しく特定することができるようにするものである。

　本技術の一側面の通信装置は、同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線資源を、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定する無線資源決定部と、前記第１の無線資源を用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する送信部とを備える。

　本技術の他の側面の通信装置は、データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線資源を用いて送信されてくる前記データフレームを検出するフレーム検出部と、検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線資源を用いて送信されてくる前記同一フレームを、前記パターン情報に基づいて特定するフレーム特定部と、前記同一フレームを合成して、復調する復調部とを備える。

　本技術の一側面においては、同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線資源が、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定される。そして、前記第１の無線資源を用いて、前記同一フレームが繰り返し送信される。

　本技術の他の側面においては、データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線資源を用いて送信されてくる前記データフレームが検出される。そして、検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線資源を用いて送信されてくる前記同一フレームが、前記パターン情報に基づいて特定され、前記同一フレームが合成されて、復調される。

本技術の無線通信システムの構成例を示す図である。通信装置の構成例を示すブロック図である。周波数のホッピングパターンの例を示す図である。ユーザ端末が用いる無線リソースの例を示す図である。通信装置の構成例を示すブロック図である。通信装置が用いる無線リソースの例を示す図である。先頭フレームの検出に失敗した場合の通信装置が用いる無線リソースの例を示す図である。本技術の無線通信システムの他の構成例を示すブロック図である。ユーザ端末の構成例を示すブロック図である。通信装置の構成例を示すブロック図である。フレームの構成例を示す図である。時刻のホッピングパターンの例を示す図である。周波数のホッピングパターンの例を示す図である。符号のホッピングパターンの例を示す図である。擬似乱数生成器としてのゴールド符号生成器の構成例を示す図である。通信装置における検出フレームリストを示す図である。検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う例を示す図である。無線通信システム全体の処理を説明するフローチャートである。ユーザ端末のフレーム送受信処理を説明するフローチャートである。図１９のステップＳ１５４の繰り返し送信処理を説明するフローチャートである。図１９のステップＳ１５６の繰り返し受信処理を説明するフローチャートである。図２１に続く、図１９のステップＳ１５６の繰り返し受信処理を説明するフローチャートである。通信装置のフレーム検出処理を説明するフローチャートである。通信装置のフレーム受信処理を説明するフローチャートである。図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理を説明するフローチャートである。図２４のステップＳ２３６のフレーム合成・復調処理を説明するフローチャートである。通信装置の繰り返し送信処理を説明するフローチャートである。時刻のホッピングパターンの例を示す図である。周波数のホッピングパターンの例を示す図である。符号のホッピングパターンの例を示す図である。通信装置における検出フレームリストを示す図である。検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う例を示す図である。図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理の他の例を説明するフローチャートである。時刻のホッピングパターンの例を示す図である。周波数のホッピングパターンの例を示す図である。符号のホッピングパターンの例を示す図である。通信装置における検出フレームリストを示す図である。検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う例を示す図である。図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理の他の例を説明するフローチャートである。コンピュータの構成例を示すブロック図である。

　以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
　１．第１の実施の形態（制御シグナリングありの例）
　２．第２の実施の形態（制御シグナリングなしの例）
　３．第３の実施の形態（フレーム番号を符号に基づいて特定する例）
　４．第４の実施の形態（フレーム番号を周波数に基づいて特定する例）
　５．第５の実施の形態（フレーム番号を周波数と符号の組み合わせに基づいて特定する例）
　６．その他

＜１．第１の実施の形態（制御シグナリングありの例）＞
　＜無線通信システムの構成例＞
　図１は、本技術の第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。

　図１の無線通信システム１は、ユーザ端末１１－１乃至１１－３、および通信装置１２が、無線通信により接続されることによって構成される。

　ユーザ端末１１－１乃至１１－３と通信装置１２との間の無線通信は、ユーザ端末１１－１乃至１１－３から通信装置１２へのUL(UP LINK)通信と、通信装置１２からユーザ端末１１－１乃至１１－３へのDL(DOWN LINK)通信とからなる双方向通信とする。

　ユーザ端末１１－１乃至１１－Ｎは、１つ、または複数のセンサを備えるIoT(Internet of Things)デバイスである。

　以下、適宜、ユーザ端末１１－１乃至１１－３をそれぞれ区別する必要がない場合、まとめてユーザ端末１１と称する。

　ユーザ端末１１は、UL通信として、例えば、測定対象の測定を行い、測定結果を表すセンサデータを含むデータフレームを通信装置１２に送信する。

　図１の場合、ユーザ端末１１と通信装置１２は、予め時刻同期している。ユーザ端末１１は、ホッピングパターンを用いて、無線リソース（無線資源）を選択する。ユーザ端末１１は、選択した無線リソースを用いて、同一のデータフレームである同一フレームを、例えば４回繰り返し送信する。

　ホッピングパターンは、ユーザ端末１１と通信装置１２とでパターン情報として共有されている。ホッピングパターンは、無線リソースとフレーム番号との組み合わせを示す１または複数のパターンからなる。無線リソースは、周波数、時刻、および符号からなる。周波数とは、フレームを送信する周波数である。時刻とは、フレームを送信する送信時間間隔（送信間隔）である。符号とは、フレームの符号に関する情報であり、本技術の場合、符号の生成に用いられる初期値である。

　ユーザ端末１１は、データフレームの送信に先立ち、制御シグナリングを含む制御フレームを通信装置１２に送信する。制御フレームは、先頭フレームの無線リソースの情報を含む。

　また、ユーザ端末１１は、UL通信で用いた無線リソースに基づいて、DL通信の無線リソースを決定する。ユーザ端末１１は、DL通信として、通信装置１２から送信されてくるデータフレームを受信する。

　通信装置１２は、基地局を構成する。通信装置１２は、ユーザ端末１１から送信されてくる制御フレームを受信した後、フレーム検出を行う。通信装置１２は、制御フレームを受信することで得られる先頭フレームの無線リソースの情報と既知のホッピングパターンとを用いて、検出したフレームの中から同一フレームを特定する。通信装置１２は、特定した同一フレームを合成して、復調を行う。

　また、通信装置１２は、UL通信で用いた無線リソースに基づいて、DL通信の無線リソースを決定し、DL通信として、データフレームをユーザ端末１１に送信する。

　＜通信装置の構成例＞
　図２は、通信装置１２の構成例を示すブロック図である。

　通信装置１２は、フレーム検出部３１、検出フレームリスト記憶部３２、先頭フレーム情報記憶部３３、ホッピングパターン記憶部３４、同一フレーム特定部３５、受信信号合成部３６、および復調部３７から構成される。

　受信信号は、フレーム検出部３１および受信信号合成部３６に供給される。

　フレーム検出部３１は、受信信号と既知パターンの相関を算出し、算出後の相関値が所定の閾値を超える場合にフレームを検出したと判定する。フレーム検出部３１は、検出したフレームの無線リソース（周波数、時刻、符号）の情報を検出フレームリスト記憶部３２に追加する。検出フレームリスト記憶部３２には、検出したフレームの無線リソースの情報が記憶される。

　先頭フレーム情報記憶部３３には、データフレームの送信前に、先頭フレームの無線リソースの情報が制御シグナリングにより通知され、記憶されている。ホッピングパターン記憶部３４には、ホッピングパターンが記憶されている。

　同一フレーム特定部３５は、検出したフレームの中から、繰り返し送信された同一フレームを特定する。同一フレーム特定部３５は、先頭フレームの無線リソースの情報とホッピングパターンに基づいて、繰り返し送信される同一フレームに用いられる無線リソースを一意に決めることで、同一フレームを特定する。

　受信信号合成部３６は、同一フレームであると同一フレーム特定部３５により特定された無線リソースの受信信号を、受信した受信信号から切り出して合成する。復調部３７は、受信信号合成部３６により合成された信号を復調する。

　以上のように、図２の通信装置１２においては、時刻同期、先頭フレームの無線リソースの情報の取得、および既知のホッピングパターンに基づいて、繰り返し送信される同一フレームに用いられる無線リソースが一意に決まる。これにより、同一フレームの特定が可能となる。

　しかしながら、時刻同期のためのビーコン送信や、先頭フレームの無線リソースの情報を通知するための制御シグナリングの送受信は、ユーザ端末１１の電力を消費してしまうため、望ましくない。

＜２．第２の実施の形態（制御シグナリングなしの例）＞
　そこで、本技術の第２の実施の形態として、非同期で、かつ、制御シグナリングなしに、繰り返し送信および合成を行うシステムについて説明する。なお、図１の無線通信システム１を再度参照して説明する。

　ユーザ端末１１は、無線通信システム１でパターン情報として予め共有されているホッピングパターンから、任意のパターンを選択し、任意の時刻に同一フレームを繰り返し送信する。

　＜ホッピングパターンの例＞
　図３は、周波数のホッピングパターンの例を示す図である。

　周波数のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームに用いられる周波数を定義している。図３には、繰り返し送信回数が４回、使用可能な周波数の数が９つとして組み合わされた複数のパターンからなるホッピングパターンが示されている。

　パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₈、f₅、f₇、f₀が用いられる。パターン番号２のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₇、f₈、f₀、f₅が用いられる。パターン番号３のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₆、f₃、f₈、f₂が用いられる。パターン番号４のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₅、f₄、f₆、f₈が用いられる。

　パターン番号５のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₄、f₁、f₂、f₇が用いられる。パターン番号６のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₃、f₀、f₅、f₁が用いられる。パターン番号７のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₂、f₆、f₁、f₃が用いられる。

　パターン番号８のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₁、f₇、f₄、f₆が用いられる。パターン番号９のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₀、f₂、f₃、f₄が用いられる。

　以上のように、パターン毎に、フレーム番号と周波数の組み合わせが異なっている。

　例えば、ユーザ端末１１がパターン番号１のパターンを選択した場合、同一フレームは、周波数f₈、f₅、f₇、f₀が用いられて送信される。ここでは、説明の便宜上、周波数以外の無線リソースである時刻と符号に関しては固定とする。ただし、時刻と符号についてもホッピングパターンを定義して、可変とするようにしてもよい。また、ここでいう時刻とは、上述したように、同一フレームを送信する送信間隔のことをいう。符号は、Preamble/SYNCとスクランブルパターン（符号）の生成に用いる初期値を表す。

　また、無線通信システム１においては、このホッピングパターンを用いることで、UL通信に用いた無線リソースに基づいて、DL通信に用いる無線リソースが決定される。例えば、DL通信は、繰り返し送信する先頭フレームの送信開始時刻からΔt後に開始される。DL通信には、UL通信に用いられたパターン番号１＋ΔPのパターンが示す無線リソースが用いられる。

＜ユーザ端末が用いる無線リソース＞
　図４は、ユーザ端末１１が用いる無線リソースの例を示す図である。

　図４において、縦軸は、周波数を表し、横軸は、時間を表す。また、矩形は、フレームを表す。以降の図についても同様である。

　ユーザ端末１１は、UL通信のホッピングパターンとして、パターン番号１のパターンを用いる。したがって、ユーザ端末１１は、UL通信として、フレームF1を周波数f₈を用いて送信し、フレームF2を周波数f₅を用いて送信し、フレームF3を周波数f₇を用いて送信し、フレームF4を周波数f₀を用いて送信する。

　DL通信には、UL通信として繰り返し送信する先頭フレームF1の送信開始時刻からΔt後にUL通信で用いられたパターン番号１＋ΔP(=3)であるパターン番号４のパターンが示す無線リソースが用いられる。

　したがって、ユーザ端末１１は、DL通信として、周波数f₅を用いて送信されてきたフレームF1を受信し、周波数f₄を用いて送信されてきたフレームF2を受信することができる。次いで、ユーザ端末１１は、周波数f₆を用いて送信されてきたフレームF3を受信し、周波数f₈を用いて送信されてきたフレームF4を受信することができる。

　以上のように、UL通信で用いた無線リソースからDL通信で用いられる無線リソースが一意に決まる。したがって、ユーザ端末１１は、受信処理を行う必要がある時間のみ、該当する周波数に対し、該当する符号を用いて受信処理を行うだけでよい。受信処理は、フレーム検出、合成、復調を含む処理である。

　＜通信装置の構成例＞
　図５は、通信装置１２の構成例を示すブロック図である。

　図５においては、無線通信システム１が、非同期で、かつ、制御シグナリングなしに、繰り返し送信および合成を行うシステムである場合の通信装置の構成例が示されている。

　通信装置１２は、フレーム検出部５１、検出フレームリスト記憶部３２、ホッピングパターン記憶部３４、同一フレーム特定部５２、受信信号合成部３６、および復調部３７から構成される。図５に示す構成のうち、図２を参照して説明した構成と同じ構成には同じ符号を付してある。重複する説明については適宜省略する。

　受信信号は、フレーム検出部５１および受信信号合成部３６に供給される。

　フレーム検出部５１は、ユーザ端末１１がどの無線リソースを使用してフレームを送信してくるのかわからない。フレーム検出部５１は、常時、使用可能な全周波数に対し、使用可能な全符号を用いてフレームを検出する。

　同一フレーム特定部５２は、検出したフレームの中から、繰り返し送信された同一フレームを特定する。具体的には、同一フレーム特定部５２は、検出フレームリスト記憶部３２を参照して、検出時刻が早い順に、注目するフレームである注目フレームを決定する。

　同一フレーム特定部５２は、注目フレームを先頭フレームとみなし、先頭フレームの周波数とホッピングパターンに基づいて、送信に用いられたホッピングパターンを推定する。同一フレーム特定部５２においては、先頭フレームの周波数と、ホッピングパターンにおけるフレーム番号１の周波数とが一致するパターンが、送信に用いられたホッピングパターンであると推定される。同一フレーム特定部５２は、推定したホッピングパターンが示す周波数と時刻に基づいて、検出したフレームの中から、２フレーム目以降のフレームを特定する。

　受信信号合成部３６は、同一フレーム特定部５２により特定された無線リソースで送信されてきた受信信号を、受信した受信信号から切り出して合成する。復調部３７は、受信信号合成部３６により合成された信号を復調する。

　復調に成功した場合、通信装置１２は、注目フレームの検出時刻と推定したホッピングパターンに基づいて、DL通信に用いる無線リソースを、ユーザ端末１１と同様の方法で決定する。通信装置１２は、決定した無線リソースを用いてフレームを送信する。

　＜先頭フレームが検出された場合の例＞
　図６は、通信装置１２が用いる無線リソースの例を示す図である。

　通信装置１２では、図６に示されるように、UL通信として、フレームB:F1、フレームB:F2、フレームC:F1、フレームB:F3、フレームC:F2、フレームB:F4、フレームC:F3、フレームC:F4が順に検出される。

　フレームB:F1、フレームB:F2、フレームB:F3、フレームC:F4は、受信対象のユーザ端末１１から送信されてきたフレームである。フレームC:F1、フレームC:F2、フレームC:F3、フレームC:F4は、受信対象のユーザ端末１１とは異なるユーザ端末１１から送信されてきたフレームである。

　通信装置１２は、検出時刻が最も早いフレームB:F1を注目フレームに決定する。通信装置１２は、注目フレームを先頭フレームとみなす。通信装置１２は、先頭フレームであるフレームB:F1の周波数f₈と同じ周波数がフレーム番号１に用いられているホッピングパターン（図３のパターン番号１のパターン）を、送信に用いられたホッピングパターンであると推定する。

　通信装置１２は、検出したフレームに対して、パターン番号１のパターン（周波数f₈、f₅、f₇、f₀）を用いてパターンマッチングを行う。通信装置１２は、パターンマッチングの結果、周波数f₅、周波数f₇、周波数f₀を用いて受信されたフレームB:F2、フレームB:F3、フレームB:F4を、同一フレームであると特定する。

　なお、フレームB:F1の検出時刻とフレームB:F2の検出時刻との間隔、フレームB:F2の検出時刻とフレームB:F2の検出時刻との間隔、フレームB:F3の検出時刻とフレームB:F4の検出時刻との間隔は、各送信間隔に許容誤差が加減された時刻間隔である。

　また、通信装置１２は、DL通信の送信開始時刻を、繰り返し送信する先頭フレームB:F1の送信開始時刻からΔt後に決定する。通信装置１２は、DL通信の周波数を、UL通信で用いられたパターン番号１＋ΔP(=3)のパターン番号４のパターンの周波数に決定する。通信装置１２は、DL通信として、決定したパターン番号４のパターンが示す無線リソース（周波数f₅、f₄、f₆、f₈）を用いて、フレームB:F1、フレームB:F2、フレームB:F3、フレームB:F4を受信することができる。

　以上のように、検出時刻が最も早いフレームを先頭フレームとみなし、検出したフレームに対しホッピングパターンを用いてパターンマッチングを行うことで、繰り返し送信された同一フレームを特定することができる。

　しかしながら、干渉などの影響で、通信装置１２が繰り返し送信の先頭フレームを必ずしも検出できるとは限らない。

　＜先頭フレームの検出に失敗した場合の例＞
　図７は、先頭フレームの検出に失敗した場合の通信装置１２が用いる無線リソースの様子を示す図である。

　先頭フレームのフレームB:F1の検出に失敗した場合、通信装置１２は、検出時刻が最も早いフレームB:F2を注目フレームに決定する。通信装置１２は、注目フレームを先頭フレームとみなす。通信装置１２は、先頭フレームであるフレームB:F2の周波数f₈と同じ周波数がフレーム番号１に用いられているホッピングパターン（図３のパターン番号４）を、送信に用いられたホッピングパターンであると推定してしまう。

　通信装置１２は、検出されたフレームに対して、パターン番号４のパターン（周波数f₅、f₄、f₆、f₈）を用いてパターンマッチングを行う。パターンマッチングの結果、周波数f₄を用いて受信されたフレームは検出されていない。周波数f₆を用いて受信されたフレームは、フレームC:F4である。周波数f₈を用いて受信されたフレームは検出されていない。したがって、通信装置１２は、周波数f₆を用いて受信されたフレームであるフレームC:F4を、同一フレームであると特定する。

　すなわち、パターンマッチングの結果、通信装置１２は、異なるユーザ端末１１から送信されてきたフレームC:F4を、同一フレームとして誤って特定し、合成してしまう。

　また、通信装置１２は、DL通信の送信開始時刻を、繰り返し送信する先頭フレームB:F2の送信開始時刻からΔt後に決定してしまう。通信装置１２は、DL通信の周波数を、UL通信で用いられたパターン番号４＋ΔP(=3)であるパターン番号７のパターンを決定してしまう。パターン番号７のパターンは、図７のDL通信のフレームB:F1乃至B:F4に示されるように、周波数f₂、f₆、f₁、f₃である。

　しかしながら、実際の先頭フレームは、フレームB:F1である。先頭フレームが、フレームB:F1である場合、DL通信の送信開始時刻は、図６に示されたように、繰り返し送信する先頭フレームB:F1の送信開始時刻からΔt後である。また、先頭フレームがフレームB:F1である場合、実際にDL通信で用いられるホッピングパターンは、図６のDL通信のフレームB:F1乃至B:F4に示されたように、パターン番号４のパターン（周波数f₅、f₄、f₆、f₈）である。

　したがって、通信装置１２とユーザ端末１１で用いる無線リソースが一致せず、ユーザ端末１１は、DL通信用のフレームであるDLフレームを受信できない。

　そこで、検出時刻が最も早いフレームを先頭フレームとしてみなすだけでなく、フレーム番号２のフレーム乃至フレーム番号（繰り返し送信回数－１）のフレームを、先頭フレームである可能性のあるフレームとみなして、同一フレームの特定を行う必要がある。

　しかしながら、この方法では、同一フレームの特定を行うパターンが増加してしまう。その結果、同一フレーム特定の探索時間の増加による受信処理時間の増加や、復調する同一フレームの組み合わせ数の増加による基地局の演算量の増加が懸念される。

　そこで、本技術においては、繰り返し送信するフレーム番号が符号に基づいて一意に決まるように限定をした符号のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが、何フレーム目のフレームであるかを一意に決めることができる。

＜３．第３の実施の形態（フレーム番号を符号に基づいて特定する例）＞
　＜無線通信システムの構成例＞
　図８は、本技術の第３の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。

　図８の無線通信システム１０１は、ユーザ端末１１１－１乃至１１１－３、および通信装置１１２が、無線通信により接続されることによって構成される。

　ユーザ端末１１１－１乃至１１１－３と通信装置１１２との間の無線通信は、ユーザ端末１１１－１乃至１１１－３から通信装置１１２へのUL通信と、通信装置１１２からユーザ端末１１１－１乃至１１１－３へのDL通信とからなる双方向通信とする。

　ユーザ端末１１１－１乃至１１１－Ｎは、１つ、または複数のセンサを備えるIoTデバイスである。ユーザ端末１１１－１乃至１１１－Ｎは、例えば、カメラ、マイクロフォン、加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサ、照度センサ、温度センサ、湿度センサ、水分センサ、光センサ、気圧センサ、および測位センサなどのうち、少なくとも１つのセンサを備える。

　以下、適宜、ユーザ端末１１１－１乃至１１１－３をそれぞれ区別する必要がない場合、まとめてユーザ端末１１１と称する。

　無線通信システム１０１において、ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、周波数のホッピングパターン、符号のホッピングパターン、および時刻のホッピングパターンを共有している。周波数のホッピングパターン、符号のホッピングパターン、および時刻のホッピングパターンは、受信側においてフレーム番号が符号に基づいて特定されるように構成されている。

　ユーザ端末１１１は、UL通信として、例えば、測定対象の測定を行い、測定結果を表すセンサデータを含むデータフレームを通信装置１１２に送信する。

　ユーザ端末１１１は、周波数、符号、および時刻の各ホッピングパターンを用いて無線リソースを選択する。ユーザ端末１１１は、選択した無線リソースを用いて、同一のデータフレームである同一フレームを、例えば４回繰り返し送信する。

　また、ユーザ端末１１１は、UL通信で用いた無線リソースに基づいて、DL通信の無線リソースを決定する。ユーザ端末１１１は、DL通信として、DL通信の無線リソースを用いて、通信装置１１２から送信されてくる同一フレームを受信する。

　通信装置１１２は、基地局を構成する。通信装置１１２は、ユーザ端末１１１から送信されてくるフレームを検出する。通信装置１１２は、ホッピングパターンを用いて、検出したフレームの中から同一フレームを特定する。

　通信装置１１２は、検出したフレームのフレーム番号を符号に基づいて特定することで、ホッピングパターンを決定する。通信装置１１２は、検出したフレームと決定したホッピングパターンとのパターンマッチングにより、同一フレームを特定する。通信装置１１２は、特定した同一フレームを合成して、復調を行う。

　また、通信装置１１２は、UL通信で用いた無線リソースに基づいて、DL通信の無線リソースを決定し、DL通信として、DL通信の無線リソースを用いて、データフレームをユーザ端末１１１に送信する。

　以上のように、検出したフレームのフレーム番号が符号に基づいて特定される。これにより、時刻同期や制御フレームを送信することなく、同一フレームを正確に特定することができる。

　＜ユーザ端末の構成例＞
　図９は、ユーザ端末１１１の構成例を示すブロック図である。

　ユーザ端末１１１は、無線通信部１２１、無線制御部１２２、フレーム生成部１２３、センサ１２４、無線リソース決定部１２５、記憶部１２６、フレーム検出部１２７、およびフレーム復調部１２８から構成される。

　無線通信部１２１は、通信装置１１２と、無線信号の送受信を行う。無線通信部１２１は、無線制御部１２２から供給される制御信号に従って、フレーム生成部１２３により生成されたフレームを無線信号に変換し、通信装置１１２に送信する。

　無線通信部１２１は、無線制御部１２２から供給される制御信号に従って、通信装置１２から送信されてくる電波を受信し、無線信号に変換する。無線通信部１２１は、変換した無線信号をフレーム検出部１２７およびフレーム復調部１２８に出力する。

　無線制御部１２２は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などにより構成される。無線制御部１２２は、ROMなどに記憶されているプログラムを実行し、無線通信部１２１を制御する。

　無線制御部１２２は、無線リソース決定部１２５から供給される送信時刻および送信周波数を用いて、フレーム生成部１２３から供給されるフレームを送信するよう、無線通信部１２１を制御する。また、無線制御部１２２は、必要に応じて、無線リソース決定部１２５から供給される受信時刻および受信周波数を用いてフレームを受信するよう、無線通信部１２１を制御する。

　フレーム生成部１２３は、センサ１２４から供給されるセンサデータを含むデータフレームを生成し、生成したデータフレームを無線制御部１２２に出力する。データフレームの生成には、無線リソース決定部１２５から供給される符号が用いられる。

　センサ１２４は、端末外部や内部の情報を測定し、測定結果を表すセンサデータをフレーム生成部１２３に出力する。

　無線リソース決定部１２５は、記憶部１２６から取得したホッピングパターンを用いて、各データフレームを送信する無線リソースを決定する。無線リソース決定部１２５は、決定した符号を初期値として用いて、Preamble/SYNCとスクランブルパターンをそれぞれ生成する。また、無線リソース決定部１２５は、UL通信に使用した無線リソースに基づいて、DL通信に用いる無線リソースを決定する。

　記憶部１２６は、無線リソースの決定に用いられるホッピングパターンを記憶する。

　フレーム検出部１２７は、フレームを、無線通信部１２１から供給される受信信号から検出する。具体的には、フレーム検出部１２７は、広域信号から対象となる周波数の信号を、無線通信部１２１から供給される受信信号から取り出し、Preamble/SYNCとスクランブルパターンを用いて既知パターンを生成する。

　フレーム検出部１２７は、信号と既知パターンとの相関値を算出し、相関値が一定以上の値となる場合に、フレームを検出したと判定する。フレーム検出部１２７は、フレームの検出に成功した場合、検出した無線リソースをフレーム復調部１２８に出力する。

　フレーム復調部１２８は、無線通信部１２１から供給される受信信号を用いて、フレームを合成し、復調する。具体的には、フレーム復調部１２８は、フレーム検出部１２７により検出されたフレーム数分の無線リソースに基づいて、受信信号からフレームに該当する部分の信号を取り出す。

　フレーム復調部１２８は、取り出した信号に対して、無線リソース決定部１２５から供給されるスクランブルパターンでスクランブルを解除し、スクランブルを解除した信号を合成する。フレーム復調部１２８は、Payloadを、合成した信号から取り出し、誤り訂正符号の復号処理とCRCを用いた誤り検出処理を行う。フレーム復調部１２８は、フレームの復調に成功した場合、データを上位層に通知する。

　なお、DL通信を行わない場合、ユーザ端末１１１は、フレーム検出部１２７およびフレーム復調部１２８なしに構成されるようにしてもよい。

　＜通信装置の構成例＞
　図１０は、通信装置１１２の構成例を示すブロック図である。

　通信装置１１２は、無線通信部１４１、無線制御部１４２、フレーム生成部１４３、無線リソース決定部１４４、記憶部１４５、フレーム検出部１４６、同一フレーム特定部１４７、およびフレーム復調部１４８から構成される。

　無線通信部１４１は、ユーザ端末１１１と、無線信号の送受信を行う。無線通信部１４１は、無線制御部１４２から供給される制御信号に従って、ユーザ端末１１１から送信されてくる電波を受信し、無線信号に変換する。無線通信部１４１は、変換した無線信号をフレーム検出部１４６およびフレーム復調部１４８に出力する。

　無線通信部１４１は、無線制御部１４２から供給される制御信号に従って、フレーム生成部１４３により生成されたフレームを、無線信号に変換し、ユーザ端末１１１に送信する。

　無線制御部１４２は、CPU、ROM、RAMなどにより構成される。無線制御部１４２は、ROMなどに記憶されているプログラムを実行し、無線通信部１４１を制御する。

　無線制御部１４２は、無線リソース決定部１４４から供給される受信時刻および受信周波数を用いてフレームを受信するよう、無線通信部１４１を制御する。また、無線制御部１４２は、必要に応じて、無線リソース決定部１４４から供給される送信時刻および送信周波数を用いて、フレーム生成部１４３から供給されるフレームを送信するよう、無線通信部１４１を制御する。

　フレーム生成部１４３は、無線リソース決定部１４４から供給される符号を用いて、通信装置１１２が送信するデータフレームを生成する。フレーム生成部１４３は、生成したデータフレームを無線制御部１４２に出力する。

　無線リソース決定部１４４は、記憶部１４５から取得したホッピングパターンを用いて、各データフレームを送信する無線リソース（時刻、周波数、符号）を決定する。無線リソース決定部１４４は、決定した符号を初期値として用いて、Preamble/SYNCとスクランブルパターンをそれぞれ生成する。

　また、無線リソース決定部１４４は、端末のIDとDL送信に用いる無線リソースが登録されるDL送信リストを有している。無線リソース決定部１４４は、UL通信に使用した無線リソースに基づいて、DL通信に用いる無線リソースを決定する。無線リソース決定部１４４は、端末のIDとDL送信に用いる無線リソースをDL送信リストに登録する。

　無線リソース決定部１４４は、DL送信リストの無線リソースを抽出し、無線リソースのうちの符号を、フレーム生成部１４３に出力する。無線リソース決定部１４４は、無線リソースのうちの周波数と時刻とを、無線制御部１４２に出力する。

　記憶部１４５は、無線リソースの決定に用いられるホッピングパターンを記憶する。

　フレーム検出部１４６は、フレームを、無線通信部１４１から供給される受信信号から検出する。フレームの検出方法は、図９のフレーム検出部１２７におけるフレームの検出方法と同様の検出方法である。

　フレーム検出部１４６は、フレームの検出に成功した場合、検出した無線リソースの情報を、エントリとして、同一フレーム特定部１４７が有する検出フレームリストに登録する。

　同一フレーム特定部１４７は、検出したフレームの無線リソースが登録される検出フレームリストを有している。同一フレーム特定部１４７は、検出フレームリストの無線リソースの情報と、記憶部１４５から取得したホッピングパターンとを用いて、繰り返し送信された同一フレームを、検出したフレームの中から特定する。

　同一フレーム特定部１４７は、同一フレームの特定に成功した場合、特定した同一フレームの無線リソースの情報を、エントリとして、フレーム復調部１４８が有する同一フレームリストに登録する。

　フレーム復調部１４８は、同一フレームの無線リソースが登録される同一フレームリストを有している。フレーム復調部１４８は、同一フレームリストにエントリが複数存在する場合、無線通信部１２１から供給される受信信号を用いて、フレームを合成し、復調する。フレームの合成、復調方法は、図９のフレーム復調部１２８における合成、復調方法と同様の合成、復調方法である。

　フレーム復調部１４８は、フレームの復調に成功した場合、データを上位層に通知する。また、フレーム復調部１４８は、フレームの復調に成功した場合、UL通信の無線リソースとして、同一フレームの無線リソースを無線リソース決定部１４４に出力する。

　なお、DL通信を行わない場合、通信装置１１２は、フレーム生成部１４３なしに構成されるようにしてもよい。

　＜フレームの構成例＞
　図１１は、無線通信システム１０１で送受信されるフレームの構成例を示す図である。

　フレームは、Preamble/SYNCとPayloadのフィールドとで構成される。Payloadは、ID、DATA、CRC(Cyclic Redundancy Check)などのフィールドを有する。

　IDには、端末固有の識別子が含まれる。DATAには、センサデータが含まれる。CRCには、IDとDATAに対して算出した値で、受信側で受信成功の判定に使用される値が含まれる。

　フレーム生成部１２３およびフレーム生成部１４３は、ID、DATA、およびCRCを連結した系列に対して、誤り訂正やInterleaveを行い、Payloadを生成する。

　フレーム生成部１２３およびフレーム生成部１４３は、PayloadとデータフレームのPreamble/SYNCとを連結した後で、データフレームのスクランブルパターンでビット毎に排他的論理和をとり、データフレーム(Frame)を生成する。

　フレームで用いられるPreamble/SYNCとスクランブルパターンは、無線リソース決定部１２５および無線リソース決定部１４４において符号（の初期値）から生成されるパターンである。

　＜ホッピングパターンの例＞
　次に、無線リソースの生成に用いられるホッピングパターンについて説明する。図７の無線通信システム１０１では、時刻、周波数、符号毎にホッピングパターンが定義されている。なお、以降の図において、繰り返し送信回数は、４回の例が示される。

　＜時刻のホッピングパターン＞
　図１２は、時刻のホッピングパターンの例を示す図である。

　時刻のホッピングパターンは、各フレームを繰り返し送信する送信間隔を示している。第３の実施の形態の場合、パターン数は１つに限定される。送信間隔の値は特に限定されない。

　図１２の場合、時刻のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、送信間隔0、送信間隔T₁、送信間隔T₁、送信間隔T₁が用いられる。

　＜周波数のホッピングパターン＞
　図１３は、周波数のホッピングパターンの例を示す図である。

　周波数のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームに用いられる周波数を示している。図１３には、使用可能な周波数が９つあり、全周波数を万遍なく割り当てるパターンが示されている。周波数のホッピングパターンは、図１３の例に限定されない。

　＜符号のホッピングパターン＞
　図１４は、符号のホッピングパターンの例を示す図である。

　符号のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームの生成に用いるPreamble/SYNCとスクランブルパターンとを生成するのに使用される初期値の組み合わせを示す。第３の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が、符号に基づいて一意に決まるよう限定する必要がある。パターン数は限定されず、複数のパターンで構成されてもよい。

　図１４の場合、符号のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、符号C₁、符号C₂、符号C₃、符号C₄が用いられる。

　なお、符号C₁では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₁、V₂、V₃、V₄が用いられる。符号C₂では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₂、V₃、V₄、V₅が用いられる。符号C₃では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₃、V₄、V₁、V₂が用いられる。符号C₁では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₄、V₁、V₂、V₃が用いられる。

　＜擬似乱数生成器の構成＞
　図１５は、Preamble/SYNC、スクランブルパターンの生成に用いられる擬似乱数生成器としてのゴールド符号生成器の構成例を示す図である。

　図１５のゴールド符号生成器１５１は、２つのＭ系列を出力する４つの擬似乱数生成器１６１－１乃至１６１－４と２つの排他的論理和(XOR)の演算器１７１－１および１７１－２とにより構成される。このゴールド符号生成器１５１は、無線リソース決定部１２５および無線リソース決定部１４４に用いられる。

　符号CのValue1が初期値として、擬似乱数生成器１６１－１に入力される。符号CのValue2が初期値として、擬似乱数生成器１６１－２に入力される。擬似乱数生成器１６１－１と擬似乱数生成器１６１－２は、初期値を入力して、乱数を生成する。擬似乱数生成器１６１－１から出力される値（乱数）は、演算器１７１－１に入力される。擬似乱数生成器１６１－２から出力される値（乱数）は、演算器１７１－１に入力される。演算器１７１－１は、擬似乱数生成器１６１－１および１６１－２から供給される値を積算することで、Preamble/SYNC（擬似乱数）を得る。このとき、Preamble/SYNCは、フレームのPreamble/SYNC長に一致する長さを得る。

　同様に、符号CのValue3が初期値として、擬似乱数生成器１６１－３に入力される。符号CのValue4が初期値として、擬似乱数生成器１６１－４に入力される。擬似乱数生成器１６１－３と擬似乱数生成器１６１－４は、初期値を入力して、乱数を生成する。擬似乱数生成器１６１－３から出力される値（乱数）は、演算器１７１－２に入力される。擬似乱数生成器１６１－２から出力される値（乱数）は、演算器１７１－２に入力される。演算器１７１－２は、擬似乱数生成器１６１－３および１６１－４から供給される値を積算することで、スクランブルパターン（擬似乱数）を得る。このとき、スクランブルパターンは、フレーム長に一致する長さを得る。

　このように、Preamble/SYNCとスクランブルパターンを生成する場合、Value1乃至Value4がすべて同じ値になる組み合わせ以外、フレーム検出に用いる既知パターンは、異なるパターンとなる。

　＜第３の実施の形態の効果＞
　次に、繰り返し送信するフレーム番号が、符号に基づいて一意に決まるように限定をしたホッピングパターン（図１２乃至図１４）を用いた場合に、受信側で１フレーム目の同一フレームが正しく検出できなかった例について説明する。

　図１６は、通信装置１１２における検出フレームリストを示す図である。

　図１６の検出フレームリストには、エントリ１乃至７までの検出されたフレームの無線リソースの情報が登録されている。

　エントリ１として、時刻がT’+T₁であり、周波数がf₅であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。エントリ２として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₂であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ３として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₇であり、符号がC₃である無線リソースの情報が登録されている。エントリ４として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₀であり、符号がC₄である無線リソースの情報が登録されている。

　エントリ５として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₆であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。エントリ６として、時刻がT’+4T₁であり、周波数がf₁であり、符号がC₃である無線リソースの情報が登録されている。エントリ７として、時刻がT’+5T₁であり、周波数がf₃であり、符号がC₄である無線リソースの情報が登録されている。

　図１７は、通信装置１２が、検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う例を示す図である。

　図１７には、図１６の検出フレームリストに登録されたエントリ１乃至７のフレームが、エントリ番号が付されて、検出時刻順に、それぞれが対応する周波数の位置に示されている。また、DL繰り返し送信開始時刻より右側には、DL送信されるフレームF1乃至F4が、それぞれの周波数で、それぞれの送信時刻順に示されている。さらに、エントリ１乃至７のフレーム、並びにDL送信されるフレームF1乃至F4には、それぞれの符号も示されている。

　図１７に示されるように、検出フレームリストのエントリ１を注目エントリとして、同一フレーム特定処理を行った場合、検出した符号が(C₂)である。したがって、注目フレームの符号は、符号のホッピングパターン（図１４）に基づいて、フレーム番号２の符号であることが特定される。

　また、注目エントリのフレームを検出した周波数(f₅)と周波数のホッピングパターン（図１３）のフレーム番号２の周波数に基づいて、繰り返し送信に用いられたパターンは、パターン番号１であることが正しく抽出できる。

　さらに、注目エントリを検出した時刻(T’+T₁)と時刻のホッピングパターン（図１２）の２フレーム目までの送信間隔合計に基づいて、UL通信の繰り返し送信の開始時刻(T’)が正しく算出される。

　ここで、無線通信システム１においては、DL通信に用いる無線リソースを決定するために、後述する式（１）および式（２）に示される規則が定義され、ユーザ端末１１１と通信装置１１２とにおいて共有されている。ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、例えば、ΔＰ＝２の場合、式（１）と周波数のホッピングパターン（図１３）により、図１７に示されるDL通信の繰り返し送信に用いられるパターン番号４(f5,f4,f6,f8)（図１３）をそれぞれ算出する。また、ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、式（２）によりDL通信の繰り返し送信の開始時刻(T’+Δt)をそれぞれ算出する。以上により、ユーザ端末１１１で算出されたDL通信に用いる無線リソースと、通信装置１１２で算出されたDL通信に用いる無線リソースとが一致するので、ユーザ端末１１１はDLフレームを受信可能となる。

　このように、本技術の第３の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が符号に基づいて一意に決まるように限定をした符号のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

　＜無線通信システム全体の動作＞
　図１８は、無線通信システム１０１全体の処理を説明するフローチャートである。

　ユーザ端末１１１は、上位層からデータ送信要求を受信すると、図１８の処理を開始する。

　ステップＳ１０１において、ユーザ端末１１１は、UL通信に用いる無線リソースを決定する。

　ステップＳ１０２において、ユーザ端末１１１は、決定した無線リソースを用いて、UL通信のフレームであるULフレーム（１乃至ｎ）を、通信装置１１２に繰り返し送信する。

　ステップＳ１２１において、通信装置１１２は、フレーム検出を常時行っており、ユーザ端末１１１から送信されてくるULフレーム（１乃至ｎ）を検出する。

　通信装置１１２は、上位層から供給される同一フレーム特定要求を受信した場合、ステップＳ１２２以降の処理を行う。

　ステップＳ１２２において、通信装置１１２は、同一フレーム特定処理として、ステップＳ１２１で検出したフレームの中から、同一フレームを特定する。

　ステップＳ１２３において、通信装置１１２は、フレーム合成・復調処理として、特定した同一フレームを合成し、復調する。

　ステップＳ１２４において、通信装置１１２は、ULフレームの検出・復調結果から、UL通信で用いたと推定される無線リソースに基づいて、DL通信に用いる無線リソースを決定する。

　なお、以下、ステップＳ１２２乃至Ｓ１２４の各処理をまとめてフレーム受信処理と称する。

　ステップＳ１２５において、通信装置１１２は、決定した無線リソースを用いて、DL通信のフレームであるDLフレーム（１乃至ｎ）を、ユーザ端末１１１に繰り返し送信する。

　一方、ULフレームを送信後、ステップＳ１０３において、ユーザ端末１１１は、UL通信で用いた無線リソースに基づいて、DL通信に用いる無線リソースを決定する。

　ステップＳ１０４において、ユーザ端末１１１は、決定した無線リソースを用いて、DLフレームが送信される時刻のみフレーム検出を行う。

　ステップＳ１０５において、ユーザ端末１１１は、検出したフレームを合成し、復調する。

　なお、UL通信で用いた無線リソースに基づいてDL通信に用いる無線リソースを決定するとは、具体的には、DL通信に用いるホッピングパターンと、繰り返し送信の開始時刻とを決定することを意味する。例えば、無線通信システム１０１においては、次の式（１）および式（２）に示されるような規則が定義され、共有されている。

　ここで、例えば、ΔＰ＝２が用いられる。

　このようにすることで、ユーザ端末１１１は、DLフレームが送信される時刻のみフレーム検出を行うことができる。これにより、省電力化を図ることができる。

　＜ユーザ端末の動作＞
　図１９は、ユーザ端末１１１のフレーム送受信処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ１５１において、無線制御部１２２は、図示せぬ上位層のアプリケーションから、データ送信要求を受けたか否かを判定する。データ送信要求を受けたとステップＳ１５１において判定された場合、処理は、ステップＳ１５２に進む。

　ステップＳ１５２において、無線リソース決定部１２５は、記憶部１２６のホッピングパターンから任意のパターンを選択する（図１８のステップＳ１０１に相当）。周波数のパターンと時刻のパターンは、無線制御部１２２に出力される。符号のパターンは、フレーム生成部１２３に出力される。

　ステップＳ１５３において、無線制御部１２２は、繰り返し送信開始時刻を任意の時刻に設定する。

　ステップＳ１５４において、無線制御部１２２は、繰り返し送信処理を実行する（図１８のステップＳ１０２に相当）。この繰り返し送信処理は、図２０を参照して後述される。ステップＳ１５４の処理により、同一フレームが、所定の回数、繰り返し送信される。

　ステップＳ１５５において、無線制御部１２２は、フレーム受信が必要であるか否かを判定する。フレーム受信が必要であると判定された場合、処理は、ステップＳ１５６に進む。

　ステップＳ１５６において、無線制御部１２２は、繰り返し受信処理を実行する（図１８のステップＳ１０３乃至Ｓ１０５に相当）。この繰り返し受信処理は、図２１および図２２を参照して後述される。ステップＳ１５６の処理により、通信装置１１２から送信されてきた同一フレームが所定の回数、繰り返し受信される。

　ステップＳ１５６において繰り返し受信された後、ユーザ端末１１１のフレーム送受信処理は終了となる。

　また、ステップＳ１５１において、データ送信要求を受けていないと判定された場合、またはステップＳ１５５において、フレーム受信が必要ではないと判定された場合も同様に、フレーム送受信処理は終了となる。

　図２０は、図１９のステップＳ１５４の繰り返し送信処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ１７１において、無線制御部１２２は、フレーム送信開始時刻を、繰り返し送信開始時刻に設定する。

　ステップＳ１７２において、無線制御部１２２は、フレーム番号Fを１に初期化する。

　ステップＳ１７３において、無線制御部１２２は、フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であるか否かを判定する。フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であると、ステップＳ１７３において判定された場合、処理は、ステップＳ１７４に進む。

　ステップＳ１７４において、無線制御部１２２とフレーム生成部１２３は、無線リソース決定部１２５が選択したパターンのフレーム番号Fに該当する無線リソース（周波数、時刻、符号）を抽出する。

　ステップＳ１７５において、フレーム生成部１２３は、抽出した符号を用いて、送信するフレームを生成する。

　ステップＳ１７６において、無線制御部１２２は、フレーム送信開始時刻に、抽出した時刻（送信間隔）を加算する。

　ステップＳ１７７において、無線制御部１２２は、フレーム送信開始時刻になるまで待機している。フレーム送信開始時刻になったと、ステップＳ１７７において判定された場合、処理は、ステップＳ１７８に進む。

　ステップＳ１７８において、無線制御部１２２は、無線通信部１２１を制御し、抽出した周波数を用いて、フレーム生成部１２３から供給されるフレームを送信させる。

　ステップＳ１７９において、無線制御部１２２は、フレーム番号Fをインクリメントし、その後、処理は、ステップＳ１７３に戻る。

　ステップＳ１７３において、フレーム番号Fが繰り返し送信回数より多いと判定された場合、繰り返し送信処理は終了となる。

　図２１および図２２は、図１９のステップＳ１５６の繰り返し受信処理を説明するフローチャートである。

　図２１のステップＳ１８１において、無線リソース決定部１２５は、図１９のステップＳ１５２で選択したパターンに基づいて、受信（DL通信）に用いるパターンを算出する。ホッピングパターンの算出には、上述した式（１）または式（２）が用いられる。周波数のパターンと時刻のパターンは、無線制御部１２２に出力される。符号のパターンは、フレーム生成部１２３に出力される。

　ステップＳ１８２において、無線制御部１２２は、繰り返し送信開始時刻に基づいて、繰り返し受信開始時刻を算出する。

　ステップＳ１８３において、無線制御部１２２は、フレーム受信開始時刻を繰り返し受信開始時刻に設定する。

　ステップＳ１８４において、無線制御部１２２は、フレーム番号Fを１に初期化する。

　図２２のステップＳ１８５において、フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であるか否かを判定する。フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であると、ステップＳ１８５において判定された場合、処理は、ステップＳ１８６に進む。

　ステップＳ１８６において、無線制御部１２２とフレーム生成部１２３は、無線リソース決定部１２５が選択したパターンのフレーム番号Fに該当する無線リソース（周波数、時刻、符号）を抽出する。

　ステップＳ１８７において、無線制御部１２２は、フレーム受信開始時刻に、ステップＳ１８６で抽出した時刻（送信間隔）を加算する。

　ステップＳ１８８において、無線制御部１２２は、フレーム受信開始時刻になるまで待機している。フレーム受信開始時刻になったと、ステップＳ１８８において判定された場合、処理は、ステップＳ１８９に進む。

　ステップＳ１８９において、無線通信部１２１は、ステップＳ１８６で抽出した周波数の無線信号を受信する。無線通信部１２１は、受信した無線信号を、フレーム検出部１２７に出力する。

　ステップＳ１９０において、フレーム検出部１２７は、ステップＳ１８６で抽出した符号を用いてフレーム検出処理を実行する。

　ステップＳ１９１において、フレーム検出部１２７は、フレーム検出に成功したか否かを判定する。フレーム検出に成功したと、ステップＳ１９１において判定された場合、処理は、ステップＳ１９２に進む。

　ステップＳ１９２において、フレーム検出部１２７は、検出したフレームの信号を切り出し、スクランブルを解除し、保持する。

　ステップＳ１９１において、フレーム検出に成功しなかったと判定された場合、ステップＳ１９２をスキップし、処理は、ステップＳ１９３に進む。

　ステップＳ１９３において、無線制御部１２２は、フレーム番号Fをインクリメントし、その後、処理は、ステップＳ１８５に戻る。

　ステップＳ１８５において、フレーム番号Fが繰り返し送信回数より多いと判定された場合、処理は、ステップＳ１９４に進む。

　ステップＳ１９４において、フレーム検出部１２７は、検出したフレームが複数存在するか否かを判定する。検出したフレームが複数存在すると、ステップＳ１９４において判定された場合、処理は、ステップＳ１９５に進む。

　ステップＳ１９５において、フレーム検出部１２７は、ステップＳ１９２で保持した信号を合成する。

　ステップＳ１９４において、検出したフレームが複数存在しないと判定された場合、ステップＳ１９５をスキップし、処理は、ステップＳ１９６に進む。

　ステップＳ１９６において、フレーム復調部１２８は、復調処理を実行する。

　ステップＳ１９７において、フレーム復調部１２８は、フレームの復調に成功したか否かを判定する。フレームの復調に成功したと、ステップＳ１９７において判定された場合、処理は、ステップＳ１９８に進む。

　ステップＳ１９８において、フレーム復調部１２８は、フレームから取得したデータを上位層に通知する。

　フレームの復調に失敗したと、ステップＳ１９７において判定された場合、処理は、ステップＳ１９８をスキップする。

　ステップＳ１９８においてデータを上位層に通知した後、または、ステップＳ１９８をスキップした後、繰り返し受信処理は終了となる。

　＜通信装置の動作＞
　通信装置１２の処理は、図１８を参照して上述したように、ステップＳ１２１のフレーム検出処理（図２３）、ステップＳ１２２乃至Ｓ１２４のフレーム受信処理（図２４）、および、ステップＳ１２５の繰り返し送信処理（図２７）の３つに分けられる。これらの処理は、それぞれ並列で実行される。以下、各処理について詳しく説明する。

　図２３は、通信装置１１２のフレーム検出処理を説明するフローチャートである。なお、図２３の処理は、図１８のステップＳ１２１のフレーム検出処理に相当する処理である。

　ステップＳ２１１において、無線制御部１４２は、フレーム受信開始時刻になったと判定するまで待機している。フレーム受信開始時刻になったと、ステップＳ２１１において判定された場合、処理は、ステップＳ２１２に進む。

　ステップＳ２１２において、無線通信部１４１は、無線制御部１４２から供給される制御信号に従って、対象周波数の無線信号を受信する。

　ステップＳ２１３において、フレーム検出部１４６は、対象符号を用いてフレーム検出処理を実行する。

　ステップＳ２１４において、フレーム検出部１４６は、フレーム検出に成功したか否かを判定する。フレーム検出に成功したと、ステップＳ２１４において判定された場合、処理は、ステップＳ２１５に進む。

　ステップＳ２１５において、フレーム検出部１４６は、フレームを検出した無線リソース（周波数、時刻、符号）の情報を、同一フレーム特定部１４７が有する検出フレームリストに登録する。

　ステップＳ２１５において、検出フレームリストへの登録後、または、ステップＳ２１４において、フレーム検出に成功しなかったと判定された場合、フレーム検出処理は終了となる。

　なお、基地局の通信装置１１２は、ユーザ端末１１１がどの無線リソースを用いてフレームを送信するか不明なため、この図２３の処理は常時繰り返し実行される。また、使用可能な全周波数に対し、使用可能な全符号での処理が行われるよう、図２３の処理は、対象周波数と対象符号とを指定して並列に実行される必要がある。

　図２４は、通信装置１１２のフレーム受信処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ２３１において、同一フレーム特定部１４７は、同一フレーム特定要求を受けたか否かを判定する。例えば、通信装置１１２の上位層から、同一フレーム特定要求が供給された場合、ステップＳ２３１において同一フレーム特定要求を受けたと判定され、処理は、ステップＳ２３２に進む。

　ステップＳ２３２において、同一フレーム特定部１４７は、検出フレームリストにエントリが存在するか否かを判定する。検出フレームリストにエントリが存在すると、ステップＳ２３２において判定された場合、処理は、ステップＳ２３３に進む。

　ステップＳ２３３において、同一フレーム特定部１４７は、検出時刻が最も早いエントリに注目する。

　ステップＳ２３４において、同一フレーム特定部１４７は、フレーム復調部１４８が有する同一フレームリストを一旦クリアする。

　ステップＳ２３５において、同一フレーム特定部１４７は、同一フレーム特定処理を実行する（図１８のステップＳ１２２に相当）。この同一フレーム特定処理は、図２５を参照して後述される。ステップＳ２３５の処理により同一フレームが特定される。

　ステップＳ２３６において、フレーム復調部１４８は、フレーム合成・復調処理を実行する（図１８のステップＳ１２３およびＳ１２４に相当）。このフレーム合成・復調処理は、図２６を参照して後述される。ステップＳ２３６の処理により同一フレームが合成されて、フレームの復調処理が行われる。

　ステップＳ２３７において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリを削除する。

　ステップＳ２３７の後、ステップＳ２３２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。

　ステップＳ２３１において、同一フレーム特定要求を受けていないと判定された場合、または、ステップＳ２３２において、検出フレームリストにエントリが存在しないと判定された場合、フレーム受信処理は終了とされる。

　なお、同一フレーム特定要求を受けたタイミングによっては、注目したエントリ（検出されたフレーム）に対し、ユーザ端末１１１が、まだ繰り返し送信の途中であることもあり得る。この場合、本処理のように、一度注目したエントリを検出フレームリストからすぐに削除してしまうと、同一フレームと判定されるフレーム数が減少し、合成によって得られる利得が減少してしまう恐れがある。

　そこで、このような場合を考慮し、注目エントリを削除するか否かは、同一フレームと特定されたフレーム数、復調に成功したか、または、注目エントリの検出時刻などを用いて判定するようにしてもよい。

　図２５は、図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ２５１において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリを同一フレームリストに追加する。

　ステップＳ２５２において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリの符号と一致するパターン（符号）とフレーム番号を抽出する。

　ステップＳ２５３において、同一フレーム特定部１４７は、Fにフレーム番号を設定する。

　ステップＳ２５４において、同一フレーム特定部１４７は、フレーム番号Fと注目エントリの周波数が一致するパターン（周波数）を抽出する。

　ステップＳ２５５において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリの検出時刻とフレーム番号Fより、繰り返し送信開始時刻を算出する。

　ステップＳ２５６において、同一フレーム特定部１４７は、Fが繰り返し送信回数よりも小さいか否かを判定する。Fが繰り返し送信回数より小さいと、ステップＳ２５６において判定された場合、処理は、ステップＳ２５７に進む。

　ステップＳ２５７において、同一フレーム特定部１４７は、抽出したパターンと繰り返し送信開始時刻より、フレーム番号F＋1のフレームに用いられる無線リソースを算出する。

　ステップＳ２５８において、同一フレーム特定部１４７は、検出時刻が、(算出した時刻±ａ)の範囲内のエントリが検出フレームリストに存在するか否かを判定する。検出時刻が、(算出した時刻±ａ)の範囲内のエントリが検出フレームリストに存在すると、ステップＳ２５８において判定された場合、処理は、ステップＳ２５９に進む。

　ステップＳ２５９において、同一フレーム特定部１４７は、当該エントリの周波数・符号が算出した周波数・符号と一致するか否かを判定する。当該エントリの周波数・符号が算出した周波数・符号と一致すると、ステップＳ２５９において判定された場合、処理は、ステップＳ２６０に進む。

　ステップＳ２６０において、同一フレーム特定部１４７は、当該エントリを同一フレームリストに追加する。当該エントリの追加後、処理は、ステップＳ２６１に進む。

　また、ステップＳ２５８において、検出時刻が、(算出した時刻±ａ)の範囲内のエントリが検出フレームリストに存在しないと判定された場合、または、ステップＳ２５９において、当該エントリの周波数・符号が、算出した周波数・符号と一致しないと判定された場合も同様に、処理は、ステップＳ２６１に進む。

　ステップＳ２６１において、同一フレーム特定部１４７は、Fをインクリメントする。Fのインクリメント後、ステップＳ２５６に戻り、それ以降の処理が繰り返される。

　一方、ステップＳ２５６において、Fが繰り返し送信回数より大きいと判定された場合、同一フレーム特定処理は終了となる。

　図２６は、図２４のステップＳ２３６のフレーム合成・復調処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ２７１において、フレーム復調部１４８は、同一フレームリストの全エントリ（フレーム）に対し、信号を切り出し、スクランブルを解除、保持する。

　ステップＳ２７２において、フレーム復調部１４８は、同一フレームリストにエントリが複数存在するか否かを判定する。同一フレームリストにエントリが複数存在すると、ステップＳ２７２において判定された場合、処理は、ステップＳ２７３に進む。

　ステップＳ２７３において、フレーム復調部１４８は、保持した信号を合成する。信号の合成後、処理は、ステップＳ２７４に進む。

　ステップＳ２７２において、同一フレームリストにエントリが複数存在しないと判定された場合、ステップＳ２７３をスキップし、処理は、ステップＳ２７４に進む。

　ステップＳ２７４において、フレーム復調部１４８は、復調処理を実行する。

　ステップＳ２７５において、フレーム復調部１４８は、フレームの復調に成功したか否かを判定する。フレームの復調に成功したと、ステップＳ２７５において判定された場合、処理は、ステップＳ２７６に進む。

　ステップＳ２７６において、フレーム復調部１４８は、フレームから取得したデータを上位層に通知する。

　ステップＳ２７７において、無線制御部１４２は、DL送信が必要であるか否かを判定する。DL送信が必要であると、ステップＳ２７７において判定された場合、処理は、ステップＳ２７８に進む。このとき、フレーム復調部１４８は、特定した同一フレームの無線リソースを、UL通信の無線リソースとして、無線リソース決定部１４４に出力する。

　ステップＳ２７８において、無線リソース決定部１４４は、DL送信に用いる無線リソースを算出する。

　ステップＳ２７９において、無線リソース決定部１４４は、端末のIDとDL送信に用いる無線リソースをDL送信リストに登録する。無線リソースの登録後、フレーム合成・復調処理は終了とされる。

　また、ステップＳ２７５において、フレームの復調に成功していないと判定された場合、または、ステップＳ２７７において、DL送信が必要ではないと判定された場合も同様に、フレーム合成・復調処理は終了とされる。

　図２７は、通信装置１１２の繰り返し送信処理を説明するフローチャートである。

　この繰り返し送信処理は、図１８のステップＳ１２５に相当する処理であり、通信装置１１２によりDL送信リストの各エントリについて行われる処理である。

　ステップＳ２９１において、無線制御部１４２は、フレーム送信開始時刻を、繰り返し送信開始時刻に設定する。

　ステップＳ２９２において、無線制御部１４２は、フレーム番号Fを１に初期化する。

　ステップＳ２９３において、無線制御部１４２は、フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であるか否かを判定する。フレーム番号Fが繰り返し送信回数以下であると、ステップＳ２９３において判定された場合、処理は、ステップＳ２９４に進む。

　ステップＳ２９４において、無線制御部１４２は、対象エントリのパターンのフレーム番号Fに該当する無線リソース（周波数、時刻、符号）を抽出する。

　ステップＳ２９５において、フレーム生成部１４３は、抽出した符号を用いて、送信するフレームを生成する。

　ステップＳ２９６において、無線制御部１４２は、フレーム送信開始時刻に、抽出した時刻（送信間隔）を加算する。

　ステップＳ２９７において、無線制御部１４２は、フレーム送信開始時刻になるまで待機している。フレーム送信開始時刻になったと、ステップＳ２９７において判定された場合、処理は、ステップＳ２９８に進む。

　ステップＳ２９８において、無線制御部１４２は、無線通信部１４１を制御し、抽出した周波数を用いて、フレームを送信させる。

　ステップＳ２９９において、無線制御部１４２は、フレーム番号Fをインクリメントし、その後、処理は、ステップＳ２９３に戻る。

　ステップＳ２９３において、フレーム番号Fが繰り返し送信回数より多いと判定された場合、繰り返し送信処理は終了となる。

　以上のように、第３の実施の形態においては、繰り返し送信するフレーム番号が符号に基づいて一意に決まるように限定をした符号のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

＜４．第４の実施の形態（フレーム番号を周波数に基づいて特定する例）＞
　第３の実施の形態で上述したように、検出フレームが何フレーム目なのかを符号に基づいて判定可能にする場合、繰り返し送信回数×パターン数分の符号が必要になる。基地局の通信装置１１２は、ユーザ端末１１１がどの無線リソースを用いてフレームを送信するか不明なため、使用可能な全周波数に対し、使用可能な全符号でフレーム検出処理が常時行われるよう、並列に実行される必要がある。

　そのため、無線通信システム１０１内で用いる符号数が増加すると、通信装置１１２のフレーム検出処理にかかる処理量が増加してしまう。

　そこで、第４の実施の形態では、検出したフレームが何フレーム目なのかを、無線リソースのうち周波数に基づいて判定可能にする。

　第４の実施の形態の無線通信システム１０１の構成、ユーザ端末１１１の構成、通信装置１１２の構成は、第３の実施の形態と同様の構成である。上述した第３の実施の形態の説明と重複する説明については適宜省略する。

　＜ホッピングパターンの例＞
　次に、無線リソースの生成に用いられるホッピングパターンについて説明する。第４の実施の形態の無線通信システム１０１でも、周波数、時刻、符号毎にホッピングパターンが定義されている。

　＜時刻のホッピングパターン＞
　図２８は、時刻のホッピングパターンの例を示す図である。

　時刻のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームの送信間隔を示している。第４の実施の形態の場合も、第３の実施の形態と同様に、パターン数は１つに限定される。送信間隔の値は特に限定されない。

　図２８の場合、時刻のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択される場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、送信間隔0、送信間隔T₁、送信間隔T₁、送信間隔T₁が用いられる。

　＜周波数のホッピングパターン＞
　図２９は、周波数のホッピングパターンの例を示す図である。

　周波数のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームに用いられる周波数を示している。第４の実施の形態の場合、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数に基づいて一意に決まるように限定する必要がある。したがって、周波数のホッピングパターンの数は、使用可能な周波数の数÷繰り返し送信回数の整数となる。

　図２９の例の場合、使用可能な周波数が９つあり、繰り返し送信回数が４回の場合、定義可能な周波数のホッピングパターンは２パターンとなる。

　パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₈、f₅、f₇、f₀が用いられる。パターン番号２のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₂、f₆、f₁、f₃が用いられる。

　＜符号のホッピングパターン＞
　図３０は、符号のホッピングパターンの例を示す図である。

　符号のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームの生成に用いるPreamble/SYNCとスクランブルパターンを生成するのに使用される初期値の組み合わせを示す。第４の実施の形態では、符号は固定とされるが、図３０の例に限定されない。

　図３０の場合、符号のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、符号C₁、符号C₁、符号C₁、符号C₁が用いられる。

　なお、符号C₁では、値１乃至値4として、それぞれ、V₁、V₂、V₃、V₄が用いられる。

　＜第４の実施の形態の効果＞
　次に、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数に基づいて一意に決まるように限定をしたホッピングパターン（図２８乃至図３０）を用いた場合に、受信側で１フレーム目の同一フレームが正しく検出できなかった例について説明する。

　図３１は、通信装置１１２における検出フレームリストを示す図である。

　図３１の検出フレームリストには、エントリ１乃至７までの検出されたフレームの無線リソースが登録されている。

　エントリ１として、時刻がT’+T₁であり、周波数がf₅であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ２として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₂であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ３として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₇であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ４として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₀であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。

　エントリ５として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₆であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ６として、時刻がT’+4T₁であり、周波数がf₁であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ７として、時刻がT’+5T₁であり、周波数がf₃であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。

　図３２は、通信装置１２が、検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う様子を示す図である。

　図３２には、図３１の検出フレームリストに登録されたエントリ１乃至７のフレームが、エントリ番号が付されて、検出時刻順に、それぞれが対応する周波数の位置に示されている。また、DL繰り返し送信開始時刻より右側には、DL送信されるフレームF1乃至F4が、それぞれの周波数で、それぞれの送信時刻順に示されている。さらに、エントリ１乃至７のフレーム、並びにDL送信されるフレームF1乃至F4には、それぞれの符号も示されている。

　図３２に示されるように、検出フレームリストのエントリ１を注目エントリとして、同一フレーム特定処理を行った場合、検出した周波数が(f₅)である。したがって、注目フレームの周波数は、周波数のホッピングパターン（図２９）に基づいて、フレーム番号２の周波数であり、そのパターン番号が、１であることが特定される。

　また、注目エントリのフレームを検出した符号(C₁)と符号のホッピングパターン（図３０）のフレーム番号２の符号に基づいて、繰り返し送信に用いられたパターンは、パターン番号１であることが正しく抽出できる。

　さらに、注目エントリを検出した時刻(T’+T₁)と時刻のホッピングパターンの２フレーム目までの送信間隔合計に基づいて、UL通信として繰り返し送信された開始時刻(T’)も正しく算出される。

　ここで、無線通信システム１においては、DL通信に用いる無線リソースを決定するために、上述した式（１）および式（２）が、ユーザ端末１１１と通信装置１１２とにおいて共有されている。ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、例えば、ΔＰ＝２の場合、式（１）と周波数のホッピングパターン（図２９）により、図３２に示されるDL通信の繰り返し送信に用いられるパターン番号２(f2,f6,f1,f3)（図２９）をそれぞれ算出する。また、ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、式（２）により、DL通信の繰り返し送信の開始時刻(T’+Δt)をそれぞれ算出する。以上により、ユーザ端末１１１で算出されたDL通信に用いる無線リソースと、通信装置１１２で算出されたDL通信に用いる無線リソースとが一致するので、ユーザ端末１１１はDLフレームを受信可能となる。

　このように、本技術の第４の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が周波数に基づいて一意に決まるように限定をした周波数のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

　なお、第４の実施の形態において、無線通信システム１０１全体の処理は、図１８を参照して上述した処理と同様処理である。ユーザ端末１１１の処理も、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理である。通信装置１１２の処理は、次の同一フレーム特定処理以外の処理が、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理である。

　したがって、第４の実施の形態における処理のうち、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理については、説明が重複となるので省略される。

　＜通信装置の動作＞
　図３３は、図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理の他の例を説明するフローチャートである。

　ステップＳ３１１において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリを同一フレームリストに追加する。

　ステップＳ３１２において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリの周波数と一致するパターン（周波数）とフレーム番号を抽出する。

　ステップＳ３１３において、同一フレーム特定部１４７は、Fにフレーム番号を設定する。

　ステップＳ３１４において、同一フレーム特定部１４７は、フレーム番号Fと注目エントリの符号が一致するパターン（符号）を抽出する。

　なお、図３３のステップＳ３１５乃至Ｓ３２１は、図２５のステップＳ２５５乃至にＳ２６１と同様の処理であるので、その説明を省略する。

　以上のように、本技術の第４の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数に基づいて一意に決まるように限定をした周波数のパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

＜５．第５の実施の形態（フレーム番号を周波数と符号の組み合わせに基づいて特定する例）＞
　第４の実施の形態で上述したように、検出フレームが何フレーム目なのかを周波数に基づいて判定可能にする場合、使用可能な周波数に対し、定義可能なホッピングパターン数が少なくなってしまう。周波数のホッピングパターン数が少ないと、無線通信システム１０１内で、ユーザ端末１１１が送信するフレームの衝突が発生しやすくなる。

　そこで、第５の実施の形態では、検出したフレームが何フレーム目なのかを、無線リソースのうち周波数と符号の組み合わせに基づいて判定可能にする。

　第５の実施の形態の無線通信システム１０１の構成、ユーザ端末１１１の構成、通信装置１１２の構成は、第３の実施の形態と同様の構成であるので、上述した第３の実施の形態の説明と重複する説明については適宜省略する。

　＜ホッピングパターンの例＞
　次に、無線リソースの生成に用いられるホッピングパターンについて説明する。第５の実施の形態の無線通信システム１０１でも、周波数、時刻、符号毎にホッピングパターンが定義されている。

　＜時刻のホッピングパターン＞
　図３４は、時刻のホッピングパターンの例を示す図である。

　時刻のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームの送信間隔を示している。第５の実施の形態の場合も、第３の実施の形態と同様に、パターン数は１つに限定される。送信間隔の値は特に限定されない。

　図３４の場合、時刻のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択される場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、送信間隔0、送信間隔T₁、送信間隔T₁、送信間隔T₁が用いられる。

　＜周波数のホッピングパターン＞
　図３５は、周波数のホッピングパターンの例を示す図である。

　周波数のホッピングパターンは、繰り返し送信する各フレームに用いられる周波数を示している。第５の実施の形態の場合、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数と、後述する図３６の符号の組み合わせとに基づいて一意に決まるように限定する必要がある。

　図３５の例の場合、使用可能な周波数が９つあり、定義可能な周波数のホッピングパターンは４パターンとなる。

　パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₈、f₅、f₇、f₀が用いられる。パターン番号２のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₂、f₆、f₁、f₃が用いられる。パターン番号３のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₅、f₂、f₃、f₇が用いられる。パターン番号４のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、周波数f₆、f₈、f₀、f₁が用いられる。

　＜符号のホッピングパターン＞
　図３６は、符号のホッピングパターンの例を示す図である。

　図３６の場合、符号のホッピングパターンは、１つのパターンで構成される。パターン番号１のパターンが選択された場合、フレーム番号１乃至４のフレームの送信には、それぞれ、符号C₁、符号C₂、符号C₁、符号C₂が用いられる。

　なお、符号C₁では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₁、V₂、V₃、V₄が用いられる。符号C₂では、Value1乃至Value4として、それぞれ、V₂、V₃、V₄、V₁が用いられる。

　＜第５の実施の形態の効果＞
　次に、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数と符号の組み合わせとに基づいて一意に決まるように限定をしたホッピングパターン（図３４乃至図３６）を用いた場合に、受信側で１フレーム目の同一フレームが正しく検出できなかった例について説明する。

　図３７は、通信装置１１２における検出フレームリストを示す図である。

　図３７の検出フレームリストには、エントリ１乃至７までの検出されたフレームの無線リソースが登録されている。

　エントリ１として、時刻がT’+T₁であり、周波数がf₅であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。エントリ２として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₂であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ３として、時刻がT’+2T₁であり、周波数がf₇であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ４として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₀であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。

　エントリ５として、時刻がT’+3T₁であり、周波数がf₆であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。エントリ６として、時刻がT’+4T₁であり、周波数がf₁であり、符号がC₁である無線リソースの情報が登録されている。エントリ７として、時刻がT’+5T₁であり、周波数がf₃であり、符号がC₂である無線リソースの情報が登録されている。

　図３８は、通信装置１１２が、検出したフレームから同一フレームを特定した後、DL送信を行う様子を示す図である。

　図３８には、図３７の検出フレームリストに登録されたエントリ１乃至７のフレームが、エントリ番号が付されて、検出時刻順に、それぞれが対応する周波数の位置に示されている。また、DL繰り返し送信開始時刻より右側には、DL送信されるフレームF1乃至F4が、それぞれの周波数で、それぞれの送信時刻順に示されている。さらに、エントリ１乃至７のフレーム、並びにDL送信されるフレームF1乃至F4には、それぞれの符号も示されている。

　図３８に示されるように、検出フレームリストのエントリ１を注目エントリとして、同一フレーム特定処理を行った場合、検出した符号が(C₂)である。したがって、注目フレームの周波数は、符号のパターン（図３６）に基づいて、フレーム番号２の周波数またはフレーム番号４の周波数であることが特定される。

　また、注目エントリのフレームを検出した周波数(f₅)と、周波数のホッピングパターン（図３５）のフレーム番号２の周波数またはフレーム番号４の周波数に基づいて、注目エントリのフレームは、フレーム番号２のフレームであることが正しく抽出できる。さらに、繰り返し送信に用いられたパターンは、パターン番号１であることが正しく抽出できる。

　さらに、注目エントリを検出した時刻(T’+T₁)と時刻のホッピングパターンの２フレーム目までの送信間隔合計に基づいて、UL通信として繰り返し送信された開始時刻(T’)とDL通信の繰り返し送信の開始時刻(T’+Δt)も正しく算出することができる。

　ここで、無線通信システム１においては、DL通信に用いる無線リソースを決定するために、上述した式（１）および式（２）が、ユーザ端末１１１と通信装置１１２とにおいて共有されている。ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、例えば、ΔＰ＝２の場合、式（１）と周波数のホッピングパターン（図３５）により、図３８に示されるDL通信の繰り返し送信に用いられるパターン番号４(f6,f8,f0,f1)（図３５）をそれぞれ算出する。また、ユーザ端末１１１と通信装置１１２は、式（２）により、DL通信の繰り返し送信の開始時刻(T’+Δt)をそれぞれ算出する。したがって、ユーザ端末１１１で算出されたDL通信に用いる無線リソースと、通信装置１１２で算出されたDL通信に用いる無線リソースとが一致するので、ユーザ端末１１１はDLフレームを受信可能となる。

　このように、本技術の第５の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数と符号の組み合わせに基づいて一意に決まるように限定をした周波数のホッピングパターンと符号のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

　なお、第５の実施の形態において、無線通信システム１０１全体の処理は、図１８を参照して上述した処理と同様処理である。ユーザ端末１１１の処理も、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理である。通信装置１１２の処理は、次の同一フレーム特定処理以外の処理が、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理である。

　したがって、第５の実施の形態における処理のうち、第３の実施の形態で上述した処理と同様の処理については、説明が重複となるので省略される。

　＜通信装置の動作＞
　図３９は、図２４のステップＳ２３５の同一フレーム特定処理の他の例を説明するフローチャートである。

　ステップＳ３５１において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリを同一フレームリストに追加する。

　ステップＳ３５２において、同一フレーム特定部１４７は、注目エントリの符号と一致するパターン（符号）とフレーム番号の候補を抽出する。

　ステップＳ３５３において、同一フレーム特定部１４７は、フレーム番号の候補と注目エントリの周波数が一致するパターン（周波数）とフレーム番号を抽出する。

　ステップＳ３５４において、同一フレーム特定部１４７は、Fにフレーム番号を設定する。

　なお、図３９のステップＳ３５５乃至Ｓ３６１は、図２５のステップＳ２５５乃至にＳ２６１と同様の処理であるので、その説明を省略する。

　以上のように、本技術の第５の実施の形態では、繰り返し送信するフレーム番号が、周波数と符号の組み合わせに基づいて一意に決まるように限定をした周波数のホッピングパターンと符号のホッピングパターンが用いられる。これにより、受信側で、検出したフレームが何フレーム目であるか一意に決まるため、注目したフレームに対し、１回パターンマッチングするだけで、正しく同一フレームを特定することが可能になる。

＜６．その他＞
　＜　効　果　＞
　本技術においては、同一フレームの繰り返し送信に用いる無線リソースが限定される。これにより、繰り返し送信された同一フレームのうち、検出できなかったフレームが基地局で存在する場合でも、検出したフレームのフレーム番号を一意に決定することができる。

　本技術によれば、同一フレームを正しく特定することができる。

　本技術によれば、無線リソースの総当りの方法と比べて、同一フレーム特定処理にかかる時間を抑えることが可能である。

　本技術によれば、無線リソースの総当りの方法と比べて、同一フレームと判定される組み合わせ数を抑え、復調処理にかかる処理量を抑えることが可能である。

　本技術によれば、UL通信に使用された無線リソースを決定したパターンを正しく特定でき、ユーザ端末と基地局とがそれぞれ算出したDL通信に用いる無線リソースが一致し、ユーザ端末がDLフレームを受信可能となる。

　＜コンピュータの構成例＞
　上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

　図４０は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

　CPU３０１、ROM３０２、RAM３０３は、バス３０４により相互に接続されている。

　バス３０４には、さらに、入出力インタフェース３０５が接続されている。入出力インタフェース３０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部３０６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３０７が接続される。また、入出力インタフェース３０５には、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部３０８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部３０９、リムーバブルメディア３１１を駆動するドライブ３１０が接続される。

　以上のように構成されるコンピュータでは、CPU３０１が、例えば、記憶部３０８に記憶されているプログラムを入出力インタフェース３０５及びバス３０４を介してRAM３０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

　CPU３０１が実行するプログラムは、例えばリムーバブルメディア３１１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供され、記憶部３０８にインストールされる。

　なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

　なお、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。

　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

　本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

　例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

　また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

　さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

＜構成の組み合わせ例＞
　本技術は、以下のような構成をとることもできる。
（１）
　同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線リソースを、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定する無線リソース決定部と、
　前記第１の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する送信部と
　を備える通信装置。
（２）
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記符号との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　前記（１）に記載の通信装置。
（３）
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記周波数との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　前記（１）に記載の通信装置。
（４）
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記周波数および前記符号の組み合わせとの一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　前記（１）に記載の通信装置。
（５）
　前記無線リソース決定部は、前記第１の無線リソースに基づいて、前記同一フレームの受信に必要な第２の無線リソースを決定する
　前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の通信装置。
（６）
　前記第２の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し受信する受信部をさらに備える
　前記（５）に記載の通信装置。
（７）
　通信装置が、
　同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線リソースを、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定し、
　前記第１の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する
　通信方法。
（８）
　データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線リソースを用いて送信されてくる前記データフレームを検出するフレーム検出部と、
　検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線リソースを用いて送信されてくる前記同一フレームを、前記パターン情報に基づいて特定するフレーム特定部と、
　前記同一フレームを合成して、復調する復調部と
　を備える通信装置。
（９）
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記符号との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　前記（８）に記載の通信装置。
（１０）
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記周波数との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　前記（８）に記載の通信装置。
（１１）
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記周波数および前記符号の組み合わせとの一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　前記（８）に記載の通信装置。
（１２）
　前記第１の無線リソースに基づいて、前記同一フレームの送信に用いる第２の無線リソースを決定する無線リソース決定部をさらに備える
　前記（８）乃至（１１）のいずれかに記載の通信装置。
（１３）
　前記第２の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する送信部をさらに備える
　前記（１２）に記載の通信装置。
（１４）
　通信装置が、
　データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線リソースを用いて送信されてくる前記データフレームを検出し、
　検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線リソースを用いて送信されてくる前記同一フレームを、前記パターン情報に基づいて特定し、
　前記同一フレームを合成して、復調する
　通信方法。

　１０１　無線通信システム，　１１１－１乃至１１１－３，１１１　ユーザ端末，　１１２　通信装置，　１２１　無線通信部，　１２２　無線制御部，　１２３　フレーム生成部，　１２４　センサ，　１２５　無線リソース決定部，　１２６　記憶部，　１２７　フレーム検出部，　１２８　フレーム復調部，　１４１　無線通信部，　１４２　無線制御部，　１４３　フレーム生成部，　１４４　無線リソース決定部，　１４５　記憶部，　１４６　フレーム検出部，　１４７　同一フレーム特定部，　１４８　フレーム復調部

Claims

　同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線リソースを、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定する無線リソース決定部と、
　前記第１の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する送信部と
　を備える通信装置。
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記符号との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　請求項１に記載の通信装置。
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記周波数との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　請求項１に記載の通信装置。
　前記無線リソース決定部は、前記フレーム番号と前記周波数および前記符号の組み合わせとの一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて、前記第１の無線リソースを決定する
　請求項１に記載の通信装置。
　前記無線リソース決定部は、前記第１の無線リソースに基づいて、前記同一フレームの受信に必要な第２の無線リソースを決定する
　請求項１に記載の通信装置。
　前記第２の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し受信する受信部をさらに備える
　請求項５に記載の通信装置。
　通信装置が、
　同一データのフレームである同一フレームを送信する周波数、前記同一フレームの符号、および前記同一フレームを送信する時刻からなる第１の無線リソースを、前記同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定し、
　前記第１の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する
　通信方法。
　データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線リソースを用いて送信されてくる前記データフレームを検出するフレーム検出部と、
　検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線リソースを用いて送信されてくる前記同一フレームを、前記パターン情報に基づいて特定するフレーム特定部と、
　前記同一フレームを合成して、復調する復調部と
　を備える通信装置。
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記符号との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　請求項８に記載の通信装置。
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記周波数との一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　請求項８に記載の通信装置。
　前記同一フレームは、前記フレーム番号と前記周波数および前記符号の組み合わせとの一意の関係を示す前記パターン情報に基づいて決定された前記第１の無線リソースを用いて送信されてくる
　請求項８に記載の通信装置。
　前記第１の無線リソースに基づいて、前記同一フレームの送信に用いる第２の無線リソースを決定する無線リソース決定部をさらに備える
　請求項８に記載の通信装置。
　前記第２の無線リソースを用いて、前記同一フレームを繰り返し送信する送信部をさらに備える
　請求項１２に記載の通信装置。
　通信装置が、
　データフレームを送信する周波数、前記データフレームの符号、および前記データフレームを送信する時刻からなる無線リソースを用いて送信されてくる前記データフレームを検出し、
　検出した前記データフレームから、同一データのフレームである同一フレームのフレーム番号と、前記周波数および前記符号のうち少なくとも１つとの一意の関係を示すパターン情報に基づいて決定された第１の無線リソースを用いて送信されてくる前記同一フレームを、前記パターン情報に基づいて特定し、
　前記同一フレームを合成して、復調する
　通信方法。