JP2009130530A - 無線通信装置、無線通信方法、プログラム、および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信装置、無線通信方法、プログラム、および無線通信システムを提供すること。
【解決手段】所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置１０として、周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信される無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と、前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と、を設ける。
【選択図】図８

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、プログラム、および無線通信システムに関する。

ＷｉＭｅｄｉａ ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄのＭＡＣ層の規格書によれば、複数の無線通信装置が、複数の周波数帯のうちで利用する周波数帯を順次切替えて無線信号を送受信することにより無線ネットワークを形成する技術が記載されている。上記周波数帯の切り替えのパターンは、ＴＦＣコード、または周波数ホッピングパターンを称される場合がある。

また、各無線通信装置による通信を管理する手法として、ＤＲＰ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）予約方式や、搬送波検出多重アクセス・衝突回避方式（ＣＡＭＡ／ＣＡ方式）に類似するＰＣＡ方式（Ｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅｄ Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ）などが提案されている。

ＤＲＰ予約方式は、例えば特許文献１に記載されているように、無線通信装置が周囲の無線通信装置と利用可能なスロットを通知し合い、利用可能なスロット（すなわち周囲の無線通信装置が利用しないスロット）のうちから選択したスロットにおいて無線信号を送受信する方式である。ＰＣＡ方式は、周囲で利用されていないスロットにおいて、優先度が高い無線通信装置から無線信号を送受信する方式である。

このように、従来は、ＤＲＰ予約方式やＰＣＡ方式を利用し、同一の時間帯における複数の無線信号の送信を防止することにより干渉が生じる場合を抑制し、正常な無線通信を実現しようとしていた。

特開２００７−２４３７４９号公報

しかし、従来のＤＲＰ予約方式およびＰＣＡ方式によれば、上述したように同一の時間帯における複数の無線信号の送信が防止されるため、スループットが制限されるという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、同一時間帯における無線信号の送信を実現にすることによりスループットを向上することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信方法、プログラム、および無線通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置であって、周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信される無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と、前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と、を備える無線通信装置が提供される。

かかる構成においては、当該無線通信装置は周囲の無線通信装置から送信される無線信号の開始タイミングと差分を有するタイミングを周波数ホッピングパターンの開始タイミングにして無線信号を送信する。したがって、当該無線通信装置が送信する無線信号と、周囲の無線通信装置から送信される無線信号との周波数帯が同一時間帯に重複する場合を抑制できる。その結果、同一時間帯に当該無線通信装置と周囲の無線通信装置が無線信号を送信しても、双方の無線信号が干渉する場合が抑制される。すなわち、当該無線通信装置は、正常な無線通信を維持しつつ、周囲の無線通信装置と同一時間帯に無線信号を送信することによりスループットを向上することができる。

また、当該無線通信装置は、前記周囲の無線通信装置による無線信号の送信時間帯の予約情報を取得する予約情報取得部と、前記周囲の無線通信装置の送信時間帯が前記無線通信装置の送信時間帯と重複している場合、前記無線通信装置の前記送信時間帯の以前期間に前記受信部に前記無線信号の受信処理を行わせる受信制御部と、をさらに備えてもよい。
かかる構成においては、受信制御部による制御に基づき、受信部が当該無線通信装置により無線信号が送信される送信時間帯の前期間に周囲の無線通信装置から送信された無線信号を受信する。したがって、検出部は、送信時間帯の直前に周囲の無線通信装置から送信された無線信号から、前記送信時間帯において周囲の無線通信装置から送信される無線信号により正確な周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出することができる。

前記無線通信装置と同一無線ネットワークを構成する各無線通信装置は、所定周期で到来するビーコン期間を共有して前記ビーコン期間にビーコンを送受信し、前記受信制御部は、前記ビーコン期間に前記受信部に受信処理を行わせ、前記設定部は、前記ビーコン期間に前記受信部により他の無線ネットワークの無線通信装置から送信されたビーコンが受信された場合、ビーコン期間に自装置から送信されるビーコンの周波数ホッピングパターンの開始タイミングを変更してもよい。かかる構成においては、当該無線通信装置は、ビーコン期間を変更することなく、双方の無線信号の干渉を抑制し、双方の無線ネットワークの共存を図ることができる。

前記受信制御部は、前記ビーコン期間に前記受信部により他の無線ネットワークの無線通信装置から送信された無線信号が受信された場合、前記送信時間帯を避けて前記受信部に受信処理を行わせてもよい。

また、当該無線通信装置は、前記ビーコン期間に他の無線ネットワークのビーコンが前記受信部により受信された場合、前記同一無線ネットワークにおける前記ビーコン期間の到来タイミングを早めるビーコン期間調整部をさらに備えてもよい。具体的には、前記ビーコン期間調整部は、前記受信部により受信された前記他の無線ネットワークのビーコンの送信開始タイミングに基づいて、該送信開始タイミングより前に前記同一無線ネットワークを構成する無線通信装置からのビーコン送信が開始されるように前記ビーコン期間の到来タイミングを早めてもよい。

ここで、受信部は、複数の無線通信装置からビーコンが同時期に送信された場合、早く受信部に到達したビーコンの受信処理を行う場合がある。したがって、上記のように、ビーコン期間調整部が、他の無線ネットワークのビーコンの送信開始タイミングより前に同一無線ネットワークを構成する無線通信装置からのビーコン送信が開始されるように前記ビーコン期間の到来タイミングを早めることにより、同一無線ネットワークを構成する無線通信装置との間でビーコンを正常に送受信することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置において実行される無線通信方法であって、周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出ステップと、前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出ステップにおいて検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定するステップと、を含む無線通信方法が提供される。

かかる構成においては、当該無線通信装置は周囲の無線通信装置から送信される無線信号の開始タイミングと差分を有するタイミングを周波数ホッピングパターンの開始タイミングにして無線信号を送信する。したがって、当該無線通信装置が送信する無線信号と、周囲の無線通信装置から送信される無線信号との周波数帯が同一時間帯において重複する場合を抑制できる。その結果、同一時間帯に当該無線通信装置と周囲の無線通信装置が無線信号を送信しても、双方の無線信号が干渉する場合が抑制される。すなわち、当該無線通信装置は、周囲の無線通信装置が送信する無線信号と干渉の度合いが抑制された無線信号を送信するため、スループットの向上を図りつつ、正常な無線通信を実現することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置であって、周囲の無線通信装置から受信される前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と、前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と、を備える無線通信装置として機能させるためのプログラムが提供される。

かかるプログラムは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭまたはＲＡＭなどを含むコンピュータのハードウェア資源に、上記のような検出部、および設定部の機能を実行させることができる。すなわち、当該プログラムを用いるコンピュータを、上述の無線通信装置として機能させることが可能である。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置を複数含む無線通信システムであって、前記無線通信装置の各々は、周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信部と、前記受信部により受信される無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と、前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と、を備える無線通信システムが提供される。

かかる構成においては、各無線通信装置が周囲の無線通信装置から送信される無線信号の開始タイミングと差分を有するタイミングを周波数ホッピングパターンの開始タイミングにして無線信号を送信する。したがって、各無線通信装置が送信する無線信号と、周囲の無線通信装置から送信される無線信号との周波数帯が同一時間帯に重複する場合を抑制できる。その結果、同一時間帯に各無線通信装置と周囲の無線通信装置が無線信号を送信しても、双方の無線信号が干渉する場合が抑制される。

以上説明したように本発明にかかる無線通信装置、無線通信方法、プログラム、および無線通信システムによれば、同一時間帯における無線信号の送信を実現することによりスループットを向上することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの概要
〔１−１〕無線通信システムの構成例
〔１−２〕時分割制御について
〔１−３〕ビーコンについて
〔１−４〕ＴＦＣコードについて
〔２〕本実施形態に至る経緯
〔３〕本実施形態の詳細な説明
〔３−１〕本実施形態にかかる無線通信装置の構成
〔３−２〕本実施形態にかかる無線通信システムの第１の動作例
〔３−３〕本実施形態にかかる無線通信システムの第２の動作例
〔３−４〕本実施形態にかかる無線通信システムの第３の動作例
〔３−５〕本実施形態にかかる無線通信装置の動作例
〔４〕まとめ

〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの概要
〔１−１〕無線通信システムの構成例
まず、図１を参照して本実施形態にかかる無線通信システム１の構成例を説明する。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１の構成例を示した説明図である。図１における丸印は同一のＴＦＣコードを用いて無線通信を行う無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇを示し、点線で示した領域は各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇが通信を行うことが可能な電波到達範囲１２Ａ〜１２Ｇを示す。

具体的には、無線通信装置１０Ａは、その電波到達範囲１２Ａに含まれる無線通信装置１０Ｂと通信が可能である。無線通信装置１０Ｂは、その電波到達範囲１２Ｂに含まれる無線通信装置１０Ａと無線通信装置１０Ｃとの間で通信が可能である。同様に、無線通信装置１０Ｃは、無線通信装置１０Ｂ、無線通信装置１０Ｄ、無線通信装置１０Ｆおよび無線通信装置１０Ｇとの間で通信が可能である。また、無線通信装置１０Ｄは、無線通信装置１０Ｃ、無線通信装置１０Ｅ、および無線通信装置１０Ｆとの間で通信が可能である。また、無線通信装置１０Ｅは、無線通信装置１０Ｄとの間で通信が可能である。

また、無線通信装置１０Ｆは、その電波到達範囲１２Ｆに含まれる無線通信装置１０Ｃ、無線通信装置１０Ｄ、および無線通信装置１０Ｇと通信が可能である。同様に、無線通信装置１０Ｇは、無線通信装置１０Ｃおよび無線通信装置１０Ｆと通信を行うことができる。

このような各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇは、所定周期で通信管理情報の一例としてのビーコンを送受信して自律分散的な無線ネットワーク（アドホックネットワーク）を形成する。ビーコンの詳細については図３および図４を参照して後述する。そして、無線ネットワークを構成する各無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇは各種データを送受信することができる。各種データとしては、音楽、講演およびラジオ番組などの音楽データや、映画、テレビジョン番組、ビデオプログラム、写真、文書、絵画および図表などの映像データや、ゲームおよびソフトフェアなどの任意のデータが挙げられる。

なお、以下では無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇを特に区別する必要が無い場合は単に無線通信装置１０と、電波到達範囲１２Ａ〜１２Ｇを特に区別する必要が無い場合は単に電波到達範囲１２として示す。また、図１は無線通信システム１を示しており、同時に無線ネットワークを示しているため、無線通信システム１と無線ネットワークはほぼ同義として用いることが可能であるとも考えられる。しかし、一般にネットワークという語はノード（無線通信装置）に加えてリンクを含む構造体を指すため、無線ネットワークは無線通信装置１０Ａ〜１０Ｇに加えてリンクを含む点で無線通信システム１と相違すると捉えることもできる。

また、無線通信装置１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。

〔１−２〕時分割制御について
以上、自律分散型の無線通信システム１の構成例を説明した。続いて、無線通信システム１における時分割制御のためのスーパーフレームについて図２を参照して説明する。

図２は、スーパーフレームの構成例を示した説明図である。スーパーフレーム周期は、所定の時間（例えば、６５ｍｓ）により定義され、２５６個のメディアアクセススロット（ＭＡＳ；Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｌｏｔ）に細分化されている。一の無線ネットワークを構成する無線通信装置１０は、該スーパーフレーム周期を所定周期のフレームとして共有し、上記細分化されたＭＡＳを単位としてメッセージの転送が行われる。

さらに、スーパーフレームの先頭には、ビーコン（ビーコン信号）により管理情報の送受信を行うための管理領域としてのビーコン期間（ＢＰ）があり、所定の間隔をおいてビーコンスロット（ＢＳ）が配置されている。また、無線通信装置１０毎に、固有のビーコンスロットが設定され、周囲の無線通信装置１０との間で、ネットワークの管理やアクセス制御を行うためのパラメータが交換される。図２においては、ビーコン期間として、ＢＳ０〜ＢＳ８の９個のビーコンスロットが設定されている例を示している。なお、ビーコン期間として設定されていない期間は、通常、データ伝送領域として利用される。

〔１−３〕ビーコンについて
図３は、無線通信装置１０Ａ〜無線通信装置１０Ｇが一の無線通信システムを形成している場合に、各無線通信装置１０が設定する自装置のビーコンスロット位置を示した概念図である。ここでは、一の無線通信システム１を構成する各無線通信装置１０が、ビーコン期間において利用されていないビーコンスロットを通知しあうことで、自装置の利用するビーコンスロットを選定した様子が示している。

図３に示した例では、無線通信装置１０ＡはＢＳ３で自己のビーコンを送信し、無線通信装置１０ＢはＢＳ５で自己のビーコンを送信する。同様に、無線通信装置１０ＣはＢＳ２で自己のビーコンを送信し、無線通信装置１０ＤはＢＳ３で自己のビーコンを送信する。無線通信装置１０ＥはＢＳ５で自己のビーコンを送信する。また、無線通信装置１０ＦはＢＳ４で自己のビーコンを送信し、無線通信装置１０ＧはＢＳ６で自己のビーコンを送信する。

図３に示した例では、無線通信装置１０Ａおよび無線通信装置１０Ｄが共通のＢＳ３を利用し、無線通信装置１０Ｂおよび無線通信装置１０Ｅが共通のＢＳ５を利用している。しかし、無線通信装置１０Ａおよび無線通信装置１０Ｄは３ホップ以上離れており、無線通信装置１０Ｂおよび無線通信装置１０Ｅも３ホップ以上離れているため、複数の無線通信装置が共通のＢＳを利用しても事実上の支障はないものとする。

なお、当該無線通信システム１に新規参入する無線通信装置の為に、必要に応じてＢＳ０、ＢＳ１、ＢＳ７及びＢＳ８が確保されている。通常、自装置のビーコンスロットの後方に所定数の空きビーコンスロットが設けられている。これらの空きビーコンスロットは、新たな無線通信装置の新規参入に備えて準備されているものである。

図１に示した状態において、無線通信装置１０Ｃ（図１において黒塗りで記載）の電源が落とされ、無線通信装置１０Ｃが無線通信システム１に存在しなくなると、無線通信システム１が複数の無線ネットワーク（無線通信システム）に分裂する。すなわち、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂ（図１において色つきの丸印で記載）が第１の無線ネットワークを形成し、無線通信装置１０Ｄ〜１０Ｇ（図１において無色の丸印で記載）が第２の無線ネットワークを形成する。

また、無線通信装置１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｄ〜１０Ｇは、必要に応じて利用するＢＳを変更する。例えば、図３に示したように、無線通信装置１０Ｂはより前方のＢＳ２を利用し、無線通信装置１０Ｇもより前方のＢＳを利用するようになる。仮にこのようにＢＳが変更された状態で無線通信装置１０Ｃの電源が投入されると、無線通信装置１０Ｃは、同一のＢＳ２を複数の無線通信装置１０Ｂおよび１０Ｇが利用しているため、無線ネットワークの現在状態を正確に把握することが困難である。

図４は、ビーコンフレームの構成例を示した説明図である。図４に示したように、ビーコンフレームは、プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）６０、ＰＨＹヘッダ（ＰＨＹ Ｈｅａｄｅｒ）６２、ＭＡＣヘッダ（ＭＡＣ Ｈｅａｄｅｒ）７０、ＨＣＳ７１、ペイロード（Ｐａｙｌｏａｄ）７２、およびＦＣＳ７３を含む。

プリアンブル６０は、無線通信装置１０がビーコンなどの無線信号を受信する際に同期を獲得するために付されており、ＴＦＣコードごとに固有の固定パターンを有する。ＰＨＹヘッダ６２は、当該ビーコンの物理層に関する情報が記載されており、例えば当該ビーコンのＴＦＣコードを示す情報を含む。

ＭＡＣヘッダ７０は、当該フレームの形式などを示したフレーム制御情報７０１、当該フレームの届け先アドレス７０２、当該フレームの送り元アドレス７０３、当該フレームのシーケンス番号などのシーケンス制御情報７０４、およびアクセス方式などを示すアクセス制御情報７０５を含む。

ＨＣＳ（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）７１は、ＭＡＣヘッダ７０までに記載されているヘッダ情報に誤りがあった否かを判断するために付加されている。

ペイロード７２は、ビーコンパラメータ７２１、ビーコンスロット利用情報エレメント７２２、任意の情報エレメント（その１）７２３、任意の情報エレメント（そのＮ）７２４を含む。さらに、ビーコンパラメータ７２１は、デバイス識別子７７１、ビーコンスロット番号７７２、およびデバイス制御情報７７３を含む。なお、ビーコンフレームには、情報エレメントとしては、ＤＲＰ予約方式を実現するためのＤＲＰ予約情報エレメント（ＤＲＰＩＥ）が含まれてもよい。

各無線通信装置１０は、このようなフレーム構成を有するビーコンをビーコン期間に送受信することにより、自律分散的な無線ネットワークを形成することができる。

〔１−４〕ＴＦＣコードについて
続いて、図５および図６を参照してＴＦＣ（Ｔｉｍｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｄｅ）コードについて説明する。

図５は、マルチバンドＯＦＤＭ方式の周波数チャンネルの構成を示した説明図である。図５に示したように、Ｗｉｍｅｄｉａ Ａｌｌｉａｎｃｅ Ｍｕｌｔｉ
Ｂａｎｄ ＯＦＤＭ ＰＨＹ仕様書においては、５２８ＫＨｚのバンド幅のサブバンドが、３．１ＧＨｚ〜１０．６ＧＨｚの間に、計１４個配置されることが定義されている。

また、周波数の低い方から順にサブバンドが３つごとに区切られ、バンドグループ１、バンドグループ２、バンドグループ３、バンドグループ４が構成され、残りの２つのサブバンドでバンドグループ５が構成される。

このようなバンドグループごとに周波数ホッピングパターンを変化させることで、図５群に示す複数のＴＦＣコード１〜７が構成される。

図６群は、ＴＦＣコードの周波数ホッピングパターン例を示した説明図である。具体的には、図６ＡはＴＦＣコード１の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＢはＴＦＣコード２の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＣはＴＦＣコード３の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＤはＴＦＣコード４の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＥはＴＦＣコード５の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＦはＴＦＣコード６の周波数ホッピングパターンを示し、図６ＧはＴＦＣコード７の周波数ホッピングパターンを示している。

周波数ホッピングパターンは、ＴＦＣと呼ばれるチャネルのコードによって定義される。例えば、チャネルがＴＦＣコード１であった場合、図６Ａに示したようにサブバンド１、サブバンド２、サブバンド３、サブバンド１、サブバンド２、サブバンド３、の規則にしたがって利用するサブバンドが変化する。なお、あるバンドグループを構成するサブバンドのうちの最も周波数帯域が低いサブバンドがサブバンド１であり、最も周波数が高いサブバンドがサブバンド３であり、サブバンド１とサブバンド３の中間のサブバンドがサブバンド２であってもよい。

また、図６Ｂに示したように、チャネルがＴＦＣコード２であった場合、サブバンド１、サブバンド３、サブバンド２、サブバンド１、サブバンド３、サブバンド２、の規則にしたがって利用するサブバンドが変化する。

また、図６Ｃに示したように、チャネルがＴＦＣコード３であった場合、サブバンド１、サブバンド１、サブバンド２、サブバンド２、サブバンド３、サブバンド３、の規則にしたがって利用するサブバンドが変化する。同様に、図６Ｄに示したように、チャネルがＴＦＣコード４であった場合、サブバンド１、サブバンド１、サブバンド３、サブバンド３、サブバンド２、サブバンド２、の規則にしたがって利用するサブバンドが変化する。

さらに、マルチバンドＯＦＤＭ方式においては、ＴＦＣコード５〜７のように、２のサブバンドに間で周波数ホッピングを行うパターンも用意されている。

具体的には、図６Ｅに示したように、ＴＦＣコード５はサブバンド１およびサブバンド２のみを交互に利用する。また、図６Ｆに示したように、ＴＦＣコード６はサブバンド１およびサブバンド３のみを交互に利用する。同様に、図６Ｇに示したように、ＴＦＣコード７はサブバンド２および３のみ交互に利用する。このように、設定するＴＦＣコードに応じて、利用する周波数ホッピングのパターンが決定される。

また、利用するＴＦＣコードには、各ＴＦＣコードに対応する所定のプリアンブルのシーケンスが用意されている。プリアンブルとは、送受信される信号に付加される同期信号である。なお、図６群において四角枠で示した各データは、１のＯＦＤＭシンボルであってもよく、時間にして３１２．５ｎｓ秒の間に送信されるデータであってもよい。

〔２〕本実施形態に至る経緯
以上、図１〜図６を参照して本実施形態の概要を説明した。続いて、図７を参照し、本実施形態に至った経緯を説明する。

従来から存在する、搬送波検出多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ方式）を用いた単純な時分割多重方法では、同一時間に同一空間上で異なる通信が行なえないという問題があった。つまり、送信を行なっている無線通信装置の周囲に存在する無線通信装置が伝送路を利用することができないため、スループットが低下するという問題があった。

さらに、ウルトラワイドバンド無線通信システムにおいては、極めて微弱な電波を用いて通信を行なうため、従来の搬送波検出多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ方式）を用いたアクセス制御が行なえないという問題があった。また、搬送波検出多重アクセス／衝突回避方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ方式）に類似するＰＣＡによる送信制御においては、無線通信装置は、周囲の無線通信装置からの無線信号を検出しない場合に無線信号の送信を行なえる。しかし、本来信号がない場合に誤検出が生じると、無線通信装置は送信機会を喪失してしまうという問題があった。

また、単純に時分割多重を用いる方法では、特定の無線通信装置によって時間が占有されている間、他の無線通信装置は通信を行なえないため、全ての帯域を、利用する無線通信装置の台数分相当の数で割った時間の帯域しかスループットが出ないという問題があった。

他の従来の問題点として、マルチバンドＯＦＤＭ方式による無線通信システムの場合、ほぼ同時に複数の無線通信装置からの無線信号を受信すると、所望の信号を復号できないことがあった。これは、図７に示すように、無線通信装置が、異なるＴＦＣコードを利用する無線信号であっても、受信タイミングの早いほうの無線信号に同期して受信してしまうためである。

図７は、無線信号の衝突と復号結果の関係を示した説明図である。より詳細には、図７においては、無線通信装置１１Ｃが無線通信装置１１Ｂおよび１１Ｄから送信された無線信号を受信できる位置に存在しており、事前に設定されているＭＡＳにおいて受信処理を行った場合を示している。

図７に示したように、無線通信装置１１Ｂおよび１１Ｄからからほぼ同時に無線信号が送信されると、無線通信装置１１Ｃは無線信号に付加されているプリアンブル６０の復号を開始する。無線通信装置１１Ｃが一般的な受信機能を有する場合、プリアンブル６０の相関器を用いて同期を獲得し、それ以降のＰＨＹヘッダ６２やＭＡＣヘッダ７０などの情報ビットを所定のビタビ復号装置などを用いて、もっともらしい信号に復号する処理が行なわれる。

したがって、無線通信装置１１Ｃは、無線通信装置１１Ｂおよび１１Ｄからからほぼ同時に無線信号が送信されると、高確率で最初にプリアンブル６０を検出した方の無線信号のみを復号する場合が想定される。図７においては、無線通信装置１１Ｂからの信号送信の方が無線通信装置１１Ｄからの信号送信より早く、無線通信装置１１Ｂから送信された無線信号のみが復号される様子を示している。

このため、ＤＲＰ予約を行なって無線通信を行なう場合でも、無線通信装置は、同じスロットが予約されていると、干渉となる相手の無線信号を微妙なタイミングで早く受信してしまうと、本来受信すべき信号を受信できないという問題が生じてしまう。当該問題は、ビーコン期間が重複する複数の無線ネットワークが近接する場合にも生ずる。

なお、ビーコン期間が重複する複数の無線ネットワークの近接は、例えば、図３を参照して説明したように、ある無線通信装置が無線ネットワークに存在しなくなることにより１の無線ネットワークが２の無線ネットワークに分裂した後に、該無線通信装置が無線ネットワークに参入しようとする際に生じる。

そこで、上記事情を一着眼点にして本実施形態にかかる無線通信装置１０を創作するに至った。本実施形態にかかる無線通信装置１０によれば、同一時間帯における無線信号の送信を実現することによりスループットを向上することができる。また、当該無線通信装置１０は、ビーコン期間が重複する無線ネットワークが近接する場合に、ビーコンの送受信の成功率を向上することができる。以下、このような無線通信装置１０について詳細に説明する。

〔３〕本実施形態の詳細な説明
〔３−１〕本実施形態にかかる無線通信装置の構成
図８は、本実施形態にかかる無線通信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図８に示したように無線通信装置１０は、アンテナ１０１と、高周波受信処理部１０２と、受信信号復号処理部１０３と、受信データバッファ１０４と、ビーコン処理部１０５と、送受信制御部１０６と、ＴＦＣ同期検出部１０７と、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８と、ＢＰＳＴ〔Ｂｅａｃｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ〕同期設定部１０９と、ＴＦＣ設定部１１０と、インターフェース１１１と、送信データバッファ１１２と、ＤＲＰ予約解析部１１３と、ＤＲＰ予約管理部１１４と、ビーコン生成部１１５と、送信信号符号処理部１１６と、高周波送信処理部１１７と、を備える。

アンテナ１０１は、周囲の無線通信装置とのインターフェースであって、高周波受信処理部１０２と協働して無線信号を受信する受信部として機能し、また、高周波送信処理部１１７と協働して無線信号を送信する送信部として機能する。

高周波受信処理部１０２は、アンテナ１０１により受信された無線信号（高周波ウルトラワイドバンド信号）に付加されているプリアンブルに同期して無線信号の受信処理を行う。例えば、高周波受信処理部１０２は、アンテナ１０１により受信されたベースバンド信号にダウンコンバージョンしてビット列に変換する。

受信信号復号処理部１０３は、高周波受信処理部１０２により得られたビット列から特定のデータを抽出し、受信データバッファ１０４は、受信信号復号処理部１０３により抽出されたデータを保持する。

ビーコン処理部１０５は、ビーコンフレームを解析し、ＤＲＰ予約情報をＤＲＰ予約解析部１１３に出力する。ＤＲＰ予約解析部１１３は、ＤＲＰ予約情報を解析することにより空きスロットを特定する。ＤＲＰ予約管理部１１４は、送信データが存在する場合、ＤＲＰ予約解析部１１３により特定された空きスロットのうちのいずれかを予約する。

送受信制御部１０６は、ＤＲＰ予約管理部１１４により予約が設定されたスロットにおいて、高周波受信処理部１０２に受信処理を行わせたり、高周波送信処理部１１７に送信処理を行わせたりする。すなわち、送受信制御部１０６は、送信制御部としての機能、および受信制御部としての機能を包含する。また、送受信制御部１０６は、ＤＲＰ予約管理部１１４により予約が設定されたスロット以外にも高周波受信処理部１０２に受信処理を行わせる場合があるが、詳細については図１０や図１２を参照して後述する。

ＴＦＣ設定部１１０は、例えば図６群に示したＴＦＣコード１〜７のいずれに、当該無線通信装置１０が無線信号の送受信に際して利用するＴＦＣコードを設定する。インターフェース１１１は、受信データバッファ１０４に保持されている受信データをアプリケーション機器に受け渡したり、送信データバッファ１１２に保持させる送信データをアプリケーション機器から受け取ったりする。送信データバッファ１１２は、インターフェース１１１を介してアプリケーション機器から得られた送信データを保持する。

ビーコン生成部１１５は、例えば図４に示したように、周囲の無線通信装置の状況や自装置のスロット予約の設定状況を記載した情報エレメントを含むビーコンフレームを生成する。送信信号符号処理部１１６は、ビーコン生成部１１５または送信データバッファ１１２から得られるデータの情報ビットを信号処理により送信信号に符号化する。高周波送信処理部１１７は、送信信号符号処理部１１６により符号化された送信信号を高周波のウルトラワイドバンド信号に変調し、アンテナ１０１から無線信号として送信させる。

ＴＦＣ同期検出部１０７は、高周波受信処理部１０２により獲得されたプリアンブルの同期に基づいて、周囲の無線通信装置から送信された無線信号のＴＦＣコードの開始タイミングを検出する検出部としての機能を有する。ここで、ＴＦＣコードの開始タイミングは、１周期の周波数ホッピングを経るごとに現れるあるサブバンドの各々の開始タイミングを意味する。例えば、図６Ａに示したＴＦＣコード１で送信された無線信号を無線通信装置１０が受信する場合、ＴＦＣ同期検出部１０７は、サブバンド１で送信されたデータの受信開始タイミングを検出してもよい。

ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は、図９に示すように、無線通信装置１０から送信される無線信号のＴＦＣコードの開始タイミングを、ＴＦＣ同期検出部１０７により検出されたタイミングとオフセットを有するタイミングに設定する設定部としての機能を有する。例えば、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は、ＴＦＣ同期検出部１０７により検出されたタイミングとのオフセット間隔を設定することによりＴＦＣコードの開始タイミングを設定する。

図９は、複数の無線信号の周波数ホッピングの様子を示した説明図である。より詳細には、図９は、第１の無線ネットワーク（ＮＷ１）がＴＦＣコード１で無線信号を送信している際に、第２の無線ネットワーク（ＮＷ２）に属する無線通信装置１０が無線信号を送信する様子を示している。

ＴＦＣ同期検出部１０７は、図９に示したような第１の無線ネットワークの無線信号が受信されると、サブバンド１が現れるタイミングを、第１の無線ネットワークの無線信号のＴＦＣコードの開始タイミングとして検出する。そして、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は、第１の無線ネットワークの無線信号が利用する周波数帯と重ならないよう、ＴＦＣコードの開始タイミングとＴＦＣ同期検出部１０７により検出されたタイミングのオフセット間隔を例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル分の時間に設定する。

その結果、図９に示したように、無線通信装置１０は、同一時点において第１の無線ネットワークの無線信号の周波数帯（サブバンド）を回避して無線信号を送信することができる。なお、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が設定するオフセット間隔は、ＴＦＣコードごとに事前に取り決められていてもよい。

ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、無線通信装置１０が属する第２の無線ネットワークのビーコン期間に第１の無線ネットワークから送信されたビーコンが受信された場合、ビーコン期間の到来タイミングを早めるビーコン期間調整部としての機能を有する。

かかるＢＰＳＴ同期設定部１０９は、図７を参照して説明した問題点を解消するために設けられた構成である。無線通信装置１０が属する第２の無線ネットワークのビーコン期間に第１の無線ネットワークから送信されたビーコンが受信されたということは、図７に示したように、第１の無線ネットワークのビーコンの方が、第２の無線ネットワークのあるビーコンより早期に送信された可能性がある。そこで、ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、第２のビーコン期間の到来タイミングを早めることにより、第２の無線ネットワークのあるビーコンが第１の無線ネットワークのビーコンより早く送信されるようにしてもよい。その結果、無線通信装置１０は、第２の無線ネットワークのあるビーコンを正常に受信することが可能となる。

なお、無線通信装置１０が第２の無線ネットワークにおいて一番早期のＢＳを利用している場合、無線通信装置１０がビーコンの送信タイミングを例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル分だけ早めることによりビーコン期間の到来タイミングを早めることができる。また、ビーコン期間の到来タイミングを早めるために、あるスーパーフレームの周期を一時的に短くしてもよい。また、ビーコン期間の到来タイミングを早めることは、スーパーフレームの切り替えのタイミングを早めることと等価である。したがって、無線通信装置１０は、スーパーフレーム期間の遷移用の情報を含むビーコンを周囲に送信することにより第２の無線ネットワークのビーコン期間の到来タイミングを早めてもよい。

〔３−２〕本実施形態にかかる無線通信システムの第１の動作例
次に、本実施形態にかかる無線通信システムの第１の動作例を図１０を参照して説明する。

図１０は、本実施形態にかかる無線通信システムの第１の動作例を示したシーケンス図である。詳細には、図１０は、無線通信装置１０ＣがＤＲＰ予約によりあるスロットにおいて無線信号の送信を予約している場合の動作例を示している。この場合、無線通信装置１０Ｃの送受信制御部１０６は、無線信号の送信を予約しているスロットの手前の前期間において高周波受信処理部１０２に受信処理を行わせる。

したがって、図１０に示したように、第１のネットワークに属する無線通信装置１０ＢからＴＦＣコード１で無線信号が送信されると、第２のネットワークに属する無線通信装置１０Ｃは無線通信装置１０Ｂから送信された無線信号を検出する（Ｓ２１０）。すなわち、ＴＦＣ同期検出部１０７が無線通信装置１０Ｂから送信された無線信号のＴＦＣコードの開始タイミングを検出する。

その後、無線通信装置１０ＣのＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が、ＴＦＣコードの開始タイミングとＴＦＣ同期検出部１０７により検出されたタイミングとのオフセット間隔を例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル分の時間に設定する（Ｓ２２０）。その結果、無線通信装置１０Ｃは、無線通信装置１０Ｂから送信される無線信号のＴＦＣコードの開始タイミングと異なるタイミングを開始タイミングとして無線信号を送信することができる（Ｓ２３０）。

なお、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が設定するオフセット間隔は、ＴＦＣコードが図６Ｃに示したＴＦＣコード３または図６Ｄに示したＴＦＣコード４である場合、図１１に示したように、２〜４ＯＦＤＭシンボル分であってもよい。

図１１は、複数の無線信号の周波数ホッピングの様子を示した他の説明図である。図１１に示したように、第１の無線ネットワークおよび第２の無線ネットワークがＴＦＣコード３を利用する場合、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は２〜４ＯＦＤＭシンボル分のオフセット間隔を設定してもよい。かかる構成により、図１１に示したように、第１の無線ネットワークの無線信号および第２の無線ネットワークの無線信号を同一時間帯に共存させることができる。

〔３−３〕本実施形態にかかる無線通信システムの第２の動作例
次に、図１２を参照して本実施形態にかかる無線通信システムの第２の動作例を説明する。第１の動作例においては、無線通信装置１０ＣのＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が、無線通信装置１０Ｃからの無線信号の送信に際して無線通信装置１０Ｂから送信された無線信号のＴＦＣコードのオフセット間隔を設定した。これに対し、第２の動作例は、無線通信装置１０Ｂから送信された無線信号のＴＦＣコードのオフセット間隔を事前に設定する点で第１の動作例と異なる。

図１２は、本実施形態にかかる無線通信システムの第２の動作例の流れを示したシーケンス図である。まず、第２のネットワークに属する無線通信装置１０Ｃは、ビーコン期間に無線通信装置１０Ｄからビーコンを受信し（Ｓ２４０）、周囲にビーコンを送信する（Ｓ２４４）。続いて、無線通信装置１０Ｃの送受信制御部１０６は、ビーコン期間に第１の無線ネットワークから送信された無線信号が受信されると（Ｓ２４８）、自装置の予約しているスロット以外の期間に高周波受信処理部１０２に受信処理（スキャン）を行わせる（Ｓ２５２）。

そして、送受信制御部１０６による制御に基づいて高周波受信処理部１０２がスキャンを実行している間（Ｓ２５６）、第１の無線ネットワークのビーコン期間が到来し、第１の無線ネットワークにおいてビーコンが送受信される（Ｓ２６０、Ｓ２６４）。無線通信装置１０Ｃの高周波受信処理部１０２により受信されたビーコンからＴＦＣ同期検出部１０７が該ビーコンのＴＦＣコードの開始タイミングを検出し、該開始タイミングに基づいてＴＦＣオフセット間隔設定部１０８がオフセット間隔を設定する（Ｓ２６８）。その後、無線通信装置１０ＣはＳ２６８において設定されたオフセット間隔に従って無線信号を送信する（Ｓ２７２）。

〔３−４〕本実施形態にかかる無線通信システムの第３の動作例
次に、図１３を参照して本実施形態にかかる無線通信システムの第３の動作例を説明する。

図１３は、本実施形態にかかる無線通信システムの第３の動作例を示した説明図である。図１３に示したように、第２の無線ネットワークに属する無線通信装置１０Ｃが第２の無線ネットワークのビーコン期間においてビーコンを送信した後に（Ｓ３０２）、無線通信装置１０Ｄがビーコンを送信する（Ｓ３０４）。

また、第２の無線ネットワークと第１の無線ネットワークのビーコン期間の重複により、Ｓ３０４より早く第１の無線ネットワークに属する無線通信装置１０Ｂから送信されたビーコンが無線通信装置１０Ｃに到達したとする（Ｓ３０６）。この場合、無線通信装置１０Ｃの高周波受信処理部１０２が、無線通信装置１０Ｄから送信されたビーコンでなく、無線通信装置１０Ｂから送信されたビーコンを受信してしまうことにより、ビーコン期間の重複が検出される。その後、無線通信装置１０Ａがビーコンを送信する（Ｓ３０８）

無線通信装置１０ＣのＢＰＳＴ同期設定部１０９は、ビーコン期間の重複、ビーコンスロットの競合が検出されると、スーパーフレーム期間を調整し、ビーコン期間の到来タイミングを早める（Ｓ３１０）。具体的には、ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、１のスーパーフレームの周期を例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル分のオフセット間隔だけ減少させてもよい。

そして、無線通信装置１０Ｃおよび無線通信装置１０Ｄは、到来タイミングの早められたビーコン期間における自装置のビーコンスロットでビーコンを送信する（Ｓ３１２、Ｓ３１４）。その結果、無線通信装置１０Ｄの後に無線通信装置１０Ｂからビーコンが送信されるようになるため（Ｓ３１６）、無線通信装置１０Ｃは無線通信装置１０Ｄから送信されたビーコンを正常に受信することが可能となる。

なお、図１３においては、無線通信装置１０Ｃが自装置のビーコンスロットより後方のビーコンスロットでビーコンの衝突を検出する場合を示したが、自装置のビーコンスロットより前方でビーコンの衝突を検出する場合も想定される。この場合、無線通信装置１０Ｃは、ビーコンの衝突を検出したスーパーフレームにおける自装置のビーコンスロットの送信タイミングを早めに調整することで、次のビーコン期間を調整してもよい。

また、図１３においては、便宜上、次のスーパーフレームのビーコン期間が早く到来する例を示しているが、実際は自装置がタイミングを微調整してビーコン送信タイミングを早めた、さらに次のスーパーフレームで、本来受信すべき無線通信装置１０Ｄのビーコンを受信することになる。

〔３−５〕本実施形態にかかる無線通信装置の動作例
続いて、図１４および図１５を参照し、本実施形態にかかる無線通信装置１０において実行される無線通信方法を説明する。

図１４および図１５は、本実施形態にかかる無線通信装置１０において実行される無線通信方法の流れを示したフローチャートである。図１４および図１５の説明に際し、無線通信装置１０には、すでに特定のＴＦＣコードが設定されており、周囲の無線通信装置と無線ネットワークが形成されている状態にあるものとする。

図１４に示したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、スーパーフレーム周期のうち、ビーコン期間であり（Ｓ４０１）、自装置のビーコン送信スロットに相当する場合に（Ｓ４０２）、後述のオフセット間隔の設定があれば（Ｓ４０３）、設定されているオフセット間隔にしたがったタイミングにＴＦＣコードの開始タイミングがなるよう（Ｓ４０４）、ビーコンを送信する（Ｓ４０５）。なお、無線通信装置１０は、オフセット間隔の設定がなければ通常のＴＦＣコードの開始タイミングでビーコンを送信する。

一方、ビーコン期間のうち、自装置のビーコン送信スロットでなければ、送受信制御部１０６が高周波受信処理部１０２に受信処理を行なわせ（Ｓ４０６）、ビーコンが受信されたら（Ｓ４０７）、ビーコン処理部１０５が該ビーコンに記載されているビーコン情報を収集する（Ｓ４０８）。

ここで、受信されたビーコンが、すでに自装置の周囲で利用されていたビーコンスロットにおいて新たな（別の）無線通信装置から送信されたビーコンであれば（Ｓ４０９）、ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、一旦、スーパーフレーム間隔を微妙に短く設定する微調整をする（Ｓ４１０）。

さらに、ＤＲＰ予約解析部１１３がビーコンに含まれるＤＲＰ予約情報を解析し、自装置宛の予約要求が含まれていたら（Ｓ４１１）、ビーコン生成部１１５が予約応答用のＤＲＰ予約情報をビーコンに付加し（Ｓ４１２）、送受信制御部１０６が予約するスロット（ＭＡＳ）での受信の設定を行なう（Ｓ４１３）。

一方、ＤＲＰ予約情報に自装置宛の予約応答が含まれていれば（Ｓ４１４）、予約したスロット（ＭＡＳ）での送信を送受信制御部１０６が設定する（Ｓ４１５）。また、他装置宛のＤＲＰ予約情報に自装置の予約を設定したスロット（ＭＡＳ）と予約が競合する設定があれば（Ｓ４１６）、自装置の送信スロットの手前で、送受信制御部１０６が他の通信との競合を避けるために受信の設定を行なう（Ｓ４１７）。

受信されたフレームが未登録の無線通信装置からのビーコン以外であれば（Ｓ４１８）、送受信制御部１０６が当該スーパーフレーム内で自装置の送受信スロットとして稼働していない期間でのスキャン動作を設定する（Ｓ４１９）。そして、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル、あるいは２〜３ＯＦＤＭシンボルに相当するＴＦＣオフセット間隔の設定を行なう（Ｓ４２０）。

そして、無線通信装置１０がインターフェース１１１を介して送信データを受理した場合（Ｓ４２１）、ＤＲＰ予約管理部１１４は、受信先装置のビーコン情報を獲得し（Ｓ４２２）、空きスロット（ＭＡＳ）状況と自装置の空きスロット（ＭＡＳ）状況を加味して、利用するスロット（ＭＡＳ）を特定する。続いて、ビーコン生成部１１５が、当該特定されたスロットを予約するためのＤＲＰ予約情報を付加してビーコンフレームを構築する（Ｓ４２３）。

また、事前に設定した受信スロット（ＭＡＳ）が到来した場合には（Ｓ４２４）、送受信制御部１０６は高周波受信処理部１０２に受信処理を行わせる（Ｓ４２５）。そして、宛先が自装置宛となるヘッダ情報が受信されたら（Ｓ４２６）、高周波受信処理部１０２はさらにデータペイロード部分の受信処理を行なう（Ｓ４２７）。その後、無線通信装置１０は収集されたデータをインターフェースを介して出力する（Ｓ４２８）。

他方、受信スロットで宛先が他装置宛となるヘッダ情報が受信され、該ヘッダ情報を含む無線信号が未登録の無線通信装置からのビーコンである場合（Ｓ４２９）、当該ビーコンに記載されたＤＲＰ予約情報が自装置の送信スロットと競合すれば（Ｓ４３０）、送受信制御部１０６が他の通信との競合を避けるための受信設定を行なう（Ｓ４３１）。

その後、送受信制御部１０６が高周波受信処理部１０２に受信処理を中断させ（Ｓ４３２）、再度Ｓ４２４に戻って自装置宛信号の受信処理を行なうことで、本来自装置が受信すべきデータを待ち受けする。

一方、事前に設定した送信スロット（ＭＡＳ）から、所定の時間を差し引いた時間が到来した場合には（Ｓ４３３）、送受信制御部１０６が高周波受信処理部１０２に受信処理を開始させる（Ｓ４３４）。そして、宛先が他装置であるヘッダ情報が受信された場合には（Ｓ４３５）、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は、例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル、あるいは２〜３ＯＦＤＭシンボルに相当するオフセット間隔の設定を行なう（Ｓ４３６）。

また、宛先が自装置であるヘッダ情報が受信された場合には、Ｓ４２７の処理に戻り、自装置宛データの受信を行なってもよい。あるいは、本来受信すべきスロットに向けた送信でないので、当該ヘッダ情報に続くデータを破棄してもよい。

そして、送信タイミングが到来した場合（Ｓ４３７）、前述Ｓ４２０やＳ４３６でオフセット間隔が設定されていれば（Ｓ４３８）、無線通信装置１０は、オフセット間隔を加算したタイミングをＴＦＣコードの開始タイミングとして（Ｓ４３９）自装置のデータを送信する（Ｓ４４０）。

次に、本実施形態のポイントを明確に示すため、図１５を参照し、オフセット間隔の設定動作について重点的に説明する。

図１５に示したように、無線通信装置１０の送受信制御部１０６が高周波受信処理部１０２に受信処理を開始させる（Ｓ５０１）。そして、高周波受信処理部１０２によりプリアンブルの同期補足が開始され、プリアンブルの同期がかかった場合に（Ｓ５０２）、受信信号復号処理部１０３はプリアンブルに続く無線信号を復号する（Ｓ５０３）。

続いて、送受信制御部１０６は、受信信号復号処理部１０３により復号された情報のうちで、ＭＡＣヘッダ部分に記載される送り元アドレスを参照する（Ｓ５０４）。そして、送受信制御部１０６は、該送り元アドレスと管理しているアドレスを比較する（Ｓ５０５）。ここで、送受信制御部１０６が管理しているアドレスは、同一無線ネットワークを構成する無線通信装置として認識している無線通信装置のアドレスであってもよい。そして、Ｓ５０６の結果、上記送り元アドレスが未登録である無線通信装置のアドレスであれば（Ｓ５０６）、送受信制御部１０６は、ＤＲＰ予約管理部１１４で管理されている自装置の送信開始タイミングを参照する（Ｓ５０７）。

そして、未登録である無線通信装置から送信された無線信号が、自装置の送信タイミングと衝突を生じる場合に（Ｓ５０８）、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８は、未登録である無線通信装置のＴＦＣサイクル（開始のタイミング）から、１〜２ＯＦＤＭシンボル、あるいは２〜３ＯＦＤＭシンボル分だけＴＦＣコードの開始タイミングを遅らせるオフセット間隔を設定する（Ｓ５０９）。

さらに、高周波送信処理部１１７は、未登録である無線通信装置のＴＦＣコードの開始タイミングにオフセット間隔を加算したタイミングをＴＦＣコードの開始タイミングとして無線信号の送信処理を行う（Ｓ５１０）。

〔４〕まとめ
以上説明したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、周囲の無線通信装置から送信される無線信号の開始タイミングと差分を有するタイミングをＴＦＣコードの開始タイミングとして無線信号を送信する。したがって、当該無線通信装置１０が送信する無線信号と、周囲の無線通信装置から送信される無線信号との周波数帯が同一時間帯に重複する場合を抑制できる。その結果、同一時間帯に当該無線通信装置１０と周囲の無線通信装置が無線信号を送信しても、双方の無線信号が干渉する場合が抑制される。すなわち、当該無線通信装置１０は、正常な無線通信を維持しつつ、周囲の無線通信装置と同一時間帯に無線信号を送信することによりスループットを向上することができる。

すなわち、当該無線通信装置１０が異なる無線ネットワークに属する他の無線通信装置
の電波到達範囲に含まれる場合でも、双方の無線ネットワークの同期を維持しながら、ＴＦＣコードの開始タイミングを微調整するだけで双方の無線ネットワークを共存させることができる。

また、無線通信装置１０は、他の無線通信装置から送信された無線信号を検出した場合、スーパーフレーム内でデータ送信のスケジュールがあれば、自装置の送信に先立ちスキャン動作を行なう。そして、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８がスキャン結果に基づいてオフセット間隔を設定しておくことにより、無線通信装置１０は、自装置の送信スケジュール到来時、他の無線通信装置と送信時間帯が競合しても干渉を回避して無線信号を送信できる。

また、ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、自装置のビーコン期間の既存のビーコンスロットで、新たな無線通信装置からのビーコンが検出された場合に、自装置のスーパーフレーム間隔を微調整する。具体的には、ＢＰＳＴ同期設定部１０９は、自装置のスーパーフレーム間隔を例えば１〜２ＯＦＤＭシンボル分短く設定してもよい。その結果、後のスーパーフレームにおいて、新たな無線通信装置から送信されるビーコンよりも早いタイミングでビーコンを受信することができる。

また、新たな無線通信装置からのビーコンが検出された場合に、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が、自装置のビーコン送信スロットにおいて、オフセット間隔を設定する。その結果、新たな無線通信装置を含む複数の無線通信装置のビーコンスロットが衝突しているときに、周囲の無線通信装置における複数のビーコンの干渉を抑制することができる。

また、他の無線通信装置が利用を設定したＤＲＰ予約情報の中に、自装置と同じスロット予約の設定があった場合に、ＴＦＣオフセット間隔設定部１０８が事前にオフセット間隔を設定する。そして、無線通信装置１０は、該当するスロットで該オフセット間隔にしたがって通信を行なうことで、予約の変更を行なうことなく、通信を共存させる方法が得られる。

このように、従来からの同一空間上に１つの通信しか存在が認められていなかった、搬送波検出多重アクセス制御方法に比べ、本実施形態は、複数の通信を共存させることができるため、スループットを劇的に向上させることが可能である。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書の無線通信装置１０の処理における各ステップは、必ずしもフローチャートまたはシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信装置１０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。

また、無線通信装置１０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した無線通信装置１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。また、図８の機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。

本実施形態にかかる無線通信システムの構成例を示した説明図である。 スーパーフレームの構成例を示した説明図である。 ビーコンスロット位置を示した概念図である。 ビーコンフレームの構成例を示した説明図である。 マルチバンドＯＦＤＭ方式の周波数チャンネルの構成を示した説明図である。 ＴＦＣコード１の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード２の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード３の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード４の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード５の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード６の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 ＴＦＣコード７の周波数ホッピングパターンを示した説明図である。 無線信号の衝突と復号結果の関係を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置の構成を示した機能ブロック図である。 複数の無線信号の周波数ホッピングの様子を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信システムの第１の動作例を示したシーケンス図である。 複数の無線信号の周波数ホッピングの様子を示した他の説明図である。 本実施形態にかかる無線通信システムの第２の動作例の流れを示したシーケンス図である。 本実施形態にかかる無線通信システムの第３の動作例を示した説明図である。 本実施形態にかかる無線通信装置において実行される無線通信方法の流れを示したフローチャートである。 本実施形態にかかる無線通信装置において実行される無線通信方法の流れを示したフローチャートである。

符号の説明

１０１ アンテナ
１０２ 高周波受信処理部
１０６ 送受信制御部
１０７ ＴＦＣ同期検出部
１０８ ＴＦＣオフセット間隔設定部
１０９ ＢＰＳＴ同期設定部
１１７ 高周波送信処理部

Claims (9)

1. 所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置であって：
   周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信部と；
   前記受信部により受信される無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と；
   前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と；
   を備えることを特徴とする、無線通信装置。
2. 前記周囲の無線通信装置による無線信号の送信時間帯の予約情報を取得する予約情報取得部と；
   前記周囲の無線通信装置の送信時間帯が前記無線通信装置の送信時間帯と重複している場合、前記無線通信装置の前記送信時間帯の以前の期間に前記受信部に前記無線信号の受信処理を行わせる受信制御部と；
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記無線通信装置と同一無線ネットワークを構成する各無線通信装置は、所定周期で到来するビーコン期間を共有して前記ビーコン期間にビーコンを送受信し、
   前記受信制御部は、前記ビーコン期間に前記受信部に受信処理を行わせ、
   前記設定部は、前記ビーコン期間に前記受信部により他の無線ネットワークの無線通信装置から送信されたビーコンが受信された場合、ビーコン期間に自装置から送信されるビーコンの周波数ホッピングパターンの開始タイミングを変更することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記受信制御部は、前記ビーコン期間に前記受信部により他の無線ネットワークの無線通信装置から送信された無線信号が受信された場合、前記送信時間帯を避けて前記受信部に受信処理を行わせることを特徴とする、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記ビーコン期間に他の無線ネットワークのビーコンが前記受信部により受信された場合、前記同一無線ネットワークにおける前記ビーコン期間の到来タイミングを早めるビーコン期間調整部をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の無線通信装置。
6. 前記ビーコン期間調整部は、前記受信部により受信された前記他の無線ネットワークのビーコンの送信開始タイミングに基づいて、該送信開始タイミングより前に前記同一無線ネットワークを構成する無線通信装置からのビーコン送信が開始されるように前記ビーコン期間の到来タイミングを早めることを特徴とする、請求項５に記載の無線通信装置。
7. 所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置において実行される無線通信方法であって：
   周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信ステップと；
   前記受信ステップにおいて受信された無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出ステップと；
   前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出ステップにおいて検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定するステップと；
   を含むことを特徴とする、無線通信方法。
8. コンピュータを、
   所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置であって：
   周囲の無線通信装置から受信される前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と；
   前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と；
   を備える無線通信装置として機能させるための、プログラム。
9. 所定の周波数ホッピングパターンを周期的に繰り返して無線信号を所定の送信時間帯に送信する無線通信装置を複数含む無線通信システムであって：
   前記無線通信装置の各々は、
   周囲の無線通信装置から前記周波数ホッピングパターンを利用して送信された無線信号を受信する受信部と；
   前記受信部により受信される無線信号から、前記周囲の無線通信装置から送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを検出する検出部と；
   前記送信時間帯に送信される無線信号の前記周波数ホッピングパターンの開始タイミングを、前記検出部により検出された開始タイミングと差分を有するタイミングに設定する設定部と；
   を備えることを特徴とする、無線通信システム。

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