JP4782484B2 - 無線装置、通信局、及び無線ネットワーク - Google Patents

Description

本発明は無線装置、通信局、及び無線ネットワークに関し、特に、無線ＬＡＮなどのような、一般ユーザが利用する無線装置、通信局、及び無線ネットワークに関する。

従来の無線ＬＡＮ装置においては、集中管理通信モード（以下、「ＰＣＦ（Point Coordination Function）モード」という。）が知られている。ＰＣＦモードでは、ビーコン周期ごとに、通信端末へアクセスするためのアクセス権が通信局に巡回してくるため、パケットの到着遅延時間を一定時間内に制限でき、オーディオデータ、画像データなどの等時性データ通信に適している。

しかし、無線ＬＡＮアクセスポイントが密集する状況では、使用可能な無線チャネル数に限りがあるため、隣接する無線ＬＡＮアクセスポイントが同一チャネルを選択する場合がある。この場合、通信端末において干渉が生じる。しかし、同一チャネルを選択している一方のアクセスポイントが、他方のアクセスポイントから同一チャンネルで信号が出力されていることを認識（キャリアセンス）できれば、同一チャンネルで信号を送信しないように制御することにより、干渉を防ぐことができる。

ところが、両方のアクセスポイントがキャリアセンスできない場合、例えば、両方のアクセスポイントの通信エリアが重複するエリアでは、通信端末において干渉が生じ、通信端末の通信品質が著しく劣化する。

かかる問題点を解決するために、他のネットワークが使用中のチャネルを相互に調停して共有使用する無線ネットワークが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１５８６６７号公報

特許文献１に開示された無線ネットワークでは、重複するエリアへ同一チャネルで信号を送信するアクセスポイントのうち、何れかのアクセスポイントのみが通信を所定期間占有する。したがって、一方のアクセスポイントが通信状態である場合、他方のアクセスポイントは通信できない。この結果、重複しないエリアでは干渉が生じないにもかかわらず、かかる重複しないエリアに存在する通信端末に対しても、他方のアクセスポイントは通信できない。このため、通信の機会が制限され、アクセスポイントの伝送効率が低下してしまう。

そこで、本発明は、かかる問題点を解決し、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、且つ複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止でき、且つ通信局の伝送効率を最大限に高める無線装置、通信局、及び無線ネットワークを提供することを目的とする。

本発明の無線装置は、通信局とデータ伝送を行う無線装置であって、前記通信局からの信号波を検出する検出部と、前記検出部が、前記通信局からの信号波を検出している際に、前記通信局とは異なる他の通信局からの信号波を検出した場合、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、前記通信局及び前記他の通信局の少なくとも１つに指示する制御部とを備える。

この構成によれば、無線装置がデータ伝送の指示を行うので、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止できる。また、無線装置は、自装置へのデータ伝送期間のみ、他の通信局のデータ伝送期間と重複しないように制御するので、通信局の伝送効率を最大限に高めることができる。

また、本発明の無線装置では、前記制御部は、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複する期間を予測し、その重複する期間では、前記通信局及び前記他の通信局のうちの何れかにデータ伝送の停止を指示する。

この構成によれば、通信局から無線装置へのデータ伝送期間が他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないようにすることができる。

また、本発明の無線装置では、前記制御部は、前記通信局のデータ伝送周期と前記他の通信局のデータ伝送周期の最小公倍数を算出し、前記通信局のデータ伝送周期、前記他の通信局のデータ伝送周期、前記最小公倍数に基づいて、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように指示する。

この構成によれば、干渉期間を容易に予測でき、通信局のデータ伝送周期と他の通信局のデータ伝送周期の最小公倍数ごとに同じ制御をすることができる。

また、本発明の無線装置では、前記制御部は、前記通信局のデータ伝送周期の開始時と前記他の通信局のデータ伝送周期の開始時が一致するように指示する。

この構成によれば、複数の通信局のＰＣＦ周期の開始時間の相対位相差を、実質的に「０」にすることにより、複数の通信局のデータ伝送期間が重複しないように容易に制御できる。

また、本発明の無線装置では、前記制御部は、前記通信局のデータ伝送周期の開始時と前記他の通信局のデータ伝送周期とを、同じ周期に調整する。

この構成によれば、データ伝送周期が共通するため、干渉を生じさせる通信局が多数ある場合でも、干渉が生じないように容易に制御することができる。

また、本発明の通信局は、無線装置とデータ伝送する通信局であって、前記無線装置が、前記通信局からの信号波を検出している際に、前記通信局とは異なる他の通信局からの信号波を検出した場合、前記他の通信局からの信号波を検出したことを示す情報を前記無線装置から受信する受信部と、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、データ伝送を制御する制御部とを備える。なお、本発明の通信局は、上述の本発明の無線装置の各種の構成を備えてもよい。

この構成によれば、無線装置により干渉したことを示す情報が送信されるため、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止できる。また、通信局は、自局から無線装置へのデータ伝送期間のみ、他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように制御するので、通信局の伝送効率を最大限に高めることができる。

また、本発明の無線ネットワークは、通信局と、前記通信局とは異なる他の通信局と、無線装置とを備える無線ネットワークであって、前記通信局からの信号波を検出している前記無線装置により前記他の通信局からの信号波が検出された場合、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように制御する無線ネットワーク。なお、本発明の無線ネットワークは、上述の本発明の無線装置及び通信局の各種の構成を備えてもよい。

この構成によれば、無線装置がデータ伝送の指示を行うので、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止できる。また、無線装置は、自装置へのデータ伝送期間のみ他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように制御するので、通信局の伝送効率を最大限に高めることができる。

本発明によれば、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止でき、且つ通信局の伝送効率を最大限に高めることができる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワークの一例を示した図である。図１に示すように、第１の実施の形態の無線ネットワークは、通信局１０、通信局１１、無線装置１、2、3を備える。

通信局１０は、所定のチャネルでデータ伝送する。通信局１０は、無線装置１，２から受信する受信部１０ａを備える。また、通信局１０は、通信局１０を構成する通信装置各部の制御、及びパケットの送受信の制御を行う制御部１０ｂを備える。通信局１０は、無線装置１とデータ伝送を行う。また、通信局１０は、無線装置２とデータ伝送を行う。通信局１０は、エリアＡ１の範囲へデータ伝送することができる。

通信局１１は、通信局１０と同じチャネルでデータ伝送する。通信局１１は、無線装置３から受信する受信部１１ａを備える。通信局１１は、無線装置３とデータ伝送を行う。通信局１１は、エリアＡ２の範囲へデータ伝送することができる。

無線装置１は、例えば携帯通信端末である。無線装置１は、通信局１０，１１からの信号波を検出する。無線装置１は、通信局１０とデータ伝送を行う無線装置であって、通信局１０からの信号波を検出する検出部と、検出部が、通信局１０からの信号波を検出している際に、通信局とは異なる通信局１１からの信号波を検出した場合、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が通信局１１から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、通信局１０及び通信局１１の少なくとも１つに指示する。図１に示すように、無線装置１は、エリアＡ１とエリアＡ２が重複するエリアＡ３に位置する。したがって、無線装置１は、通信局１０，１１からの信号波を検出する。無線装置１は、通信局１０から所定のチャネルで信号波を受信しているが、同時に、通信局１１から同じチャネルの信号波を受信する。この場合、通信局１０と通信局１１からの信号波の干渉を防止するために、無線装置１は、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が、通信局１１から無線装置３へのデータ伝送期間と重複しないように、通信局１０，１１の少なくとも１つに指示する。

図２は、本発明の第１の実施の形態の無線装置の一例を示した図である。図２に示すように、第１の実施の形態の無線装置１は、アンテナ１０１、無線部１０２、ベースバンド処理部１０３、ＭＡＣ（媒体アクセス制御）部１０４、制御部１０５、メモリ１０６、タイマ１０７、受信品質検出部１０８、内部バス１０９、インターフェース１１０を備える。

アンテナ１０１は、図１に示す通信局１０，１１から信号波を受信し、通信局１０，１１へ信号波を送信する。

無線部１０２は、アンテナ１０１で受信した信号波の周波数をベースバンド帯の周波数に変換する。また、無線部１０２は、ベースバンド処理部１０３からのベースバンド信号の周波数を無線周波数帯の周波数に変換する。

ベースバンド処理部１０３は、受信動作の場合には、受信した信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換した後に、復調して受信データを出力する。また、ベースバンド処理部１０３は、送信動作の場合には、ＭＡＣ部１０４から入力された送信データを変調し、アナログ信号に変換する。

ＭＡＣ部１０４は、受信動作の場合には、受信データのパケットを識別したり、ベースバンド処理部１０３を制御したりする機能を有し、内部バス１０９を経由してメモリ１０６に受信データを格納する。ＭＡＣ部１０４は、送信動作の場合には、メモリ１０６に格納された送信データをパケット化し、所定のタイミングでベースバンド処理部１０３に入力する。また、ＭＡＣ部１０４は、変調された送信信号が信号波として伝搬路に輻射されるように、ベースバンド処理部１０３を制御する。

受信品質検出部１０８は、アンテナ１０１により受信された信号波から、通信局１０，１１からの信号波を検出する。受信品質検出部１０８は、無線部１０２及びベースバンド処理部１０３などから入力された信号に基づいて、通信局１０，１１からの信号波の干渉量を判断する。例えば、受信品質検出部１０８は、受信信号の受信信号電力と信号品質レベルに基づいて、受信信号の干渉量を判断する。信号品質レベルは、例えば信号対干渉雑音比SINR（Signal to Interference plus Noise Ratio）などにより検出される。タイマ部１０７は、ビーコン周期やポーリング信号などのタイミングを制御する。

制御部１０５は、受信品質検出部１０８が、所定の通信局からの信号波を検出している際に、所定の通信局とは異なる他の通信局からの信号波を検出した場合、通信局から無線装置へのデータ伝送期間が他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、所定の通信局及び他の通信局の少なくとも１つに指示する。例えば、受信品質検出部１０８が、図１に示す通信局１０から信号波を検出している際に、通信局１１からの信号波を検出し、通信局１０からの信号波と通信局１１からの信号波が干渉すると判断した場合、制御部１０５は、通信局１０と通信局１１のデータ伝送期間が重複しないように、通信局１０及び通信局１１の少なくとも１つに指示する。ここで、通信局１０と通信局１１の、ＭＡＣアドレスやＩＤなど、固体識別できる識別番号に応じて、例えば識別番号の小さい方の通信局に指示するようにすることで、通信局の選択が容易に構成できる。

制御部１０５は、通信局から無線装置へのデータ伝送期間が他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、所定の通信局及び他の通信局のうちの何れかにデータ伝送を停止させる。例えば、通信局１０からの信号波と通信局１１からの信号波が干渉すると判断された場合、干渉する期間（以下、「干渉期間」という）では、通信局１０及び通信局１１の何れかの通信局に、干渉する信号波によるデータ伝送を停止するように命令する。

制御部１０５は、所定の通信局のデータ伝送周期と他の通信局のデータ伝送周期の最小公倍数（以下、「最小公倍周期」という）を算出する。そして、制御部１０５は、所定の通信局のデータ伝送周期、他の通信局のデータ伝送周期、最小公倍周期に基づいて、通信局から無線装置へのデータ伝送期間が、他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように指示する。例えば、制御部１０５は、図１に示す通信局１０と通信局１１の最小公倍周期を算出する。そして、制御部１０５は、算出された最小公倍周期、通信局１０が無線装置１へデータ伝送するデータ伝送周期、及び通信局１１が無線装置３へデータ伝送するデータ伝送周期に基づいて、通信局１０から無線装置１への伝送期間と通信局１１から無線装置３へのデータ伝送期間が重複しないように、通信局１０，１１の少なくとも１つに指示する。

制御部１０５は、通信局１０と通信局１１の最小公倍周期の時間同期誤差を検出し、同期誤差を修正するように、通信局１０，１１の少なくとも１つに指示する。

また、制御部１０５は、無線装置１を構成する通信装置各部の制御、及びパケットの送受信の起動を行うと共に、外部インターフェース１１０を経由して外部とのデータ転送を制御する。

次に、本発明の第１の実施形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークの機能について説明する。

無線装置１は、通信局１０，１１の通信状態を観測する。図１に示すように、通信局１０は、無線装置２と通信している。また、通信局１１は無線装置３と通信している。無線装置１は、エリアＡ３に属しているため、通信局１０及び通信局１１の双方からデータ伝送された信号を受信する。よって、無線装置１は、通信局１０及び通信局１１の通信状態を観測できる。無線装置１は、通信局１０及び通信局１１が伝送する信号の受信レベル、送信元、及び宛先アドレスを観測し、これらのデータ伝送情報をテーブルとしてメモリ１０６に格納する。なお、無線装置１は、受信レベルの代わりに受信信号品質（推定Ｓ／Ｎ）などをメモリ１０６に格納してもよい。

図３は、通信局１０，１１と無線装置２，３とが、通信する信号の一例を示したタイミングチャートである。図３に示すように、通信局１０は、ＰＣＦ周期の開始時間０からＰＣＦ周期Ｔ_a（１００Ｔ）毎に、データの送受信を行う。通信局１０は、データ伝送タイミングである１Ｔに、無線装置２へデータ伝送する。無線装置２へのデータ伝送の通信継続時間は、１９Ｔである。また、無線装置２は、データ伝送タイミングである２１Ｔに、通信局１０へデータ伝送する。無線装置２のデータ伝送の通信継続時間は１９Ｔである。通信局１１は、ＰＣＦ周期の開始時間０からＰＣＦ周期Ｔ_b（７５Ｔ）毎に、データの送受信を行う。ここで、通信局１１のＰＣＦ周期の開始時間と通信局１０のＰＣＦ周期の開始時間との相対位相差は、５Ｔであるとする。通信局１１は、データ伝送タイミングである１Ｔに、無線装置３へデータ伝送する。無線装置３へのデータ伝送の通信継続時間は、１９Ｔである。また、無線装置３は、データ伝送タイミングである２１Ｔに、通信局１１へデータ伝送する。無線装置３のデータ伝送の通信継続時間は１５Ｔである。

無線装置１は、通信局１０と無線装置２とが、データ伝送する信号の信号レベル、通信局１０及び無線装置２の送信元アドレス、通信局１０及び無線装置２の宛先アドレスなどのデータ伝送情報を、メモリ１０６に格納する。また、無線装置１は、通信局１１と無線装置３とが、データ伝送する信号の信号レベル、通信局１１及び無線装置３の送信元アドレス、通信局１１及び無線装置３の宛先アドレスなどのデータ伝送情報を、メモリ１０６に格納する。

更に、無線装置１は、受信した信号のＰＣＦ周期、ＰＣＦ開始相対位相、データ伝送タイミング、通信継続時間（データ伝送期間）、同期オフセットなどの時間情報も取得しておく。例えば図３に示すように、通信局１０のＰＣＦ周期Ｔ_a（１００Ｔ）、通信局１１のＰＣＦ周期Ｔ_b（７５Ｔ）、通信局１０のＰＣＦ周期Ｔ_aと通信局１１のＰＣＦ周期Ｔ_bのＰＣＦ開始相対位相（５Ｔ）、通信局１０から無線装置２へのデータ伝送タイミング（１Ｔ）、無線装置２から通信局１０へのデータ伝送タイミング（２１Ｔ）、通信局１１から無線装置３へのデータ伝送タイミング（１Ｔ）、無線装置３から通信局１１へのデータ伝送タイミング（２１Ｔ）などのデータ伝送情報が、無線装置１のメモリ１０６に格納される。図４は、図３に示す通信状態でのメモリ１０６に格納されたデータ伝送情報の一例を示した図である。図４に示すように、通信局、ＰＣＦ周期、ＰＣＦ開始相対位相、データ伝送タイミング、通信継続時間、送信元アドレス、宛先アドレス、及び同期オフセットが、メモリ１０６に格納される。

なお、図３では通信局１０，１１から無線装置２，３への送信（ダウンリンク）の場合にも、ポーリング信号Ｐ２００〜Ｐ２０４を送信しているが、ダウンリンクの場合、これらのポーリング信号は省略されてもよい。また、図３に示すようなタイミングで継続的に通信が行われるようにするためには、例えば、無線ＬＡＮの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｅで規定されたＨＣＣＡ（HCF Controlled Channel Access）という中央制御型の方式を採用することにより、各局が中央制御局の指揮の下、確定的にチャネルにアクセスできる。

無線装置１は、データ伝送情報を通信局１０，１１へ送信する。例えば、無線装置１は、ＰＣＦの周期、各通信局１０，１１から送信されるＰＣＦ開始タイミングの相対的な位相差、データ伝送タイミング、送信通信継続時間、送信元アドレス、及び宛先アドレス、各通信局１０，１１からの信号の同期オフセット値などのデータ伝送情報を取得し、通信局１０，１１へそれぞれ通知する。

無線装置１は、通信を希望するネットワークを管理している通信局１０に対して、データを要求する。通信局１０は、無線装置１と通信するのに必要な帯域を算出し、割り当てる。この結果、通信局１０は無線装置１と通信状態を構築する。

図５は、通信局１０が無線装置１にデータ伝送区間を割り当てた信号の一例を示したタイミングチャートである。図６は、図５に示す通信状態でのメモリ１０６に格納されたデータ伝送情報の一例を示した図である。図５に示すように、通信局１０は、データ伝送タイミングである４１Ｔに、無線装置１へデータ伝送する。無線装置１へのデータ伝送の通信継続時間は、１９Ｔである。また、無線装置１は、データ伝送タイミングである６１Ｔに、通信局１０へデータ伝送する。無線装置１のデータ伝送の通信継続時間は９Ｔである。また、通信局１０は、データ伝送タイミングである１４１Ｔに、無線装置１へデータ伝送する。通信局１１は、データ伝送タイミングである１５１Ｔに、無線装置３へデータ伝送する。この場合、通信局１０と無線装置１とのデータ伝送に用いられるチャネルは、通信局１１と無線装置３とのデータ伝送に用いられるチャネルと同じであるので、無線装置１は、通信局１０と通信局１１の両方からデータが送信されることになる。このため、図５に示すように、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間と通信局１１から無線装置３へのデータ伝送期間とが重複する干渉期間が生じ、これが原因となってシステムのスループットが低下してしまう。

そこで、無線装置１は、干渉期間を検出し、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が通信局１１から無線装置３へのデータ伝送期間と重複しないように、通信局１０に指示する。

無線装置１は、通信局１０のデータ伝送周期と通信局１１のデータ伝送周期との最小公倍周期を求める。例えば図５に示すように、無線装置１は、通信局１０のＰＣＦ周期Ｔ_a（＝１００Ｔ）と通信局１１のＰＣＦ周期Ｔ_b（＝７５Ｔ）の最小公倍周期Ｔ_L（＝３００Ｔ）を算出する。

図５に示すように、通信局１０と通信局１１のＰＣＦ周期の最小公倍周期３００Ｔを１つのセットと考える。通信局１０のＰＣＦ周期Ｔ_aは１００Ｔであるため、３つの周期が１つのセット中に存在する。通信局１１のＰＣＦ周期は７５Ｔであるため、４つの周期が１つのセットに存在する。１つのセットに含まれる通信局１１の４つの周期をそれぞれｎ＝０，１，２，３で表す。

無線装置１は、干渉を生じさせる信号波のデータ伝送タイミング（干渉タイミング）ｔを検出する。例えば図５に示すように、通信局１１から無線装置３にデータを伝送する干渉タイミングｔ（＝１５１Ｔ）を検出する。無線装置１は、この干渉タイミングｔに基づいて、式（１）により最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bを特定する。

・・・・・（１）

式（１）によれば、干渉タイミングｔを最小公周期Ｔ_Lで除した余りの値が、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bとなる。例えば図５に示すように、干渉タイミングｔ（＝１５１Ｔ）を最小公周期Ｔ_L（＝３００Ｔ）で除した余りの値（＝１５１Ｔ）が、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bとなる。

そして、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bが、最小公倍周期Ｔ_Lを構成する４つの周期（ｎ＝０，１，２，３）の何れに含まれるかが、式（２）により特定される。

・・・・・（２）

ここで、[X]は、Xを超えない最大の整数を示す。式（２）によれば、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_b（＝１５１Ｔ）を、通信局１１のデータ伝送周期Ｔ_b（＝７５Ｔ）で除した商の値（＝２）により、ｎは２と算出される。この結果、干渉タイミングｔ_bが、最小公倍周期中の３番目の周期に含まれることとなる。このように、式（１）及び式（２）により、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bが特定され、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bが含まれる周期が特定される。これにより、将来における干渉期間が予測される。無線装置１は、特定された干渉タイミングｔ_b及び予測された干渉期間の情報を通信局１０へ通知する。

干渉を生じさせるデータ伝送の通信継続時間をＤ_bとした場合、式（１）で求めたタイミングｔ_bからｔ_b＋Ｄ_bまでの区間中では、通信局１０が無線装置１に向けてデータを送信することのないようにスケジューリングを行う。つまり、通信局１０は、干渉期間などの情報を無線装置１から受信部１０ａを介して受信し、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が通信局１１から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、データ伝送のスケジューリングを行う。図７は、データ伝送のスケジューリングを行った信号の一例を示した図である。図７に示すように、最小公倍周期において予測された干渉期間で、通信局１０が無線装置１に向けてデータを送信しないようにスケジューリングする。スケジューリングされたスケジュールに基づいて、最小公倍周期Ｔ_Lごとに、通信局１０はデータ伝送を繰り返す。

次に、第１の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークの動作について説明する。図８は、第１の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークの動作の一例を示したフローチャートである。

ステップＳ５００において、図１に示す無線装置１が、エリアＡ３に新規参加し、図１に示す通信局１０と通信する場合、無線装置１のスケジュール割り当て要求、またはトラフィック変動が発生する。

ステップＳ５０１において、通信局１０は、対応するトラフィックの要求伝送速度および伝送路通信品質などから、現状のＰＣＦ周期を仮定した場合に必要な１周期あたりの通信継続時間を算出する。要求伝送速度をＲ、現状の伝送路通信品質で伝送可能な現状のＰＣＦ周期１周期Ｔｃあたりに伝送できる伝送速度をＱとした場合、無線装置１が必要とする通信継続時間ＴｎはＴｎ＝（Ｒ／Ｑ）×Ｔｃで示される。

ステップＳ５０２において、現状のＰＣＦ周期を維持できるか否かが判断される。例えば図９に示すように、通信局１０は、ＰＣＦ周期１００Ｔにおいて無線装置２と通信している。無線装置２が必要とする通信継続時間は、Ｔｅである。この場合、通信局１０のＰＣＦ周期１００Ｔに、無線装置１が必要とする通信継続時間Ｔｎが挿入される余地があるか否かが判断される。Ｔｎ＜（Ｔｃ−Ｔｅ）の場合には現状のＰＣＦ周期を維持できると判断され、ステップＳ５０８へ進む。Ｔｎ＞（Ｔｃ−Ｔｅ）の場合には、ＰＣＦ周期を維持できないと判断され、通信局１０のＰＣＦ周期を長くする必要があると判断され、ステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０４において、通信局１０のＰＣＦ周期が変更される。例えば、図９に示す通信局１０のＰＣＦ周期がＴｎ＜（Ｔｃ−Ｔｅ）となるように変更される。

ステップＳ５０５において、変更された通信局１０のＰＣＦ周期を通信局１１に通知する。例えば、無線装置１が、変更された通信局１０のＰＣＦ周期をデータ伝送情報として通信局１０から受信し、変更されたＰＣＦ周期を通信局１１へ送信する。また、通信局１０が、無線または有線により、変更されたＰＣＦ周期をデータ伝送情報として通信局１１へ直接送信してもよい。

ステップＳ５０６において、通信局１１は、変更されたＰＣＦ周期を承諾するか否かを判断する。承諾する場合は、承諾する信号を通信局１０へ送信し、ステップＳ５０８へ進む。承諾しない場合は、ステップＳ５０４へ戻り、通信局１０と通信局１１が、過去の履歴データや今回の変更対象セッションの優先度などに基づいて、所定の基準により処理を行い、かかる処理の結果として相互のＰＣＦ周期を変更する。

ステップＳ５０８において、無線装置１は、通信局１０のＰＣＦ周期と通信局１１のＰＣＦ周期の最小公倍周期を算出する。最小公倍周期は、通信局１０のＰＣＦ周期と通信局１１のＰＣＦ周期から厳密に算出されてもよい。また、所定の最小公倍周期になるように、通信局１０のＰＣＦ周期と通信局１１のＰＣＦ周期が調整されてもよい。

ステップＳ５０９において、無線装置１は、通信局１０のＰＣＦ周期、通信局１１のＰＣＦ周期、及び最小公倍周期を、通信局１１に通知する。

ステップＳ５１０において、通信局１１は、通信局１０のＰＣＦ周期、通信局１１のＰＣＦ周期、及び最小公倍周期を解析し、通信局１１のデータ伝送に支障が生じるか否かを判断する。支障が生じると判断された場合は、ステップＳ５０４へ戻り、通信局１０と通信局１１が、過去の履歴データや今回の変更対象セッションの優先度などに基づいて、所定の基準により処理を行い、かかる処理の結果として相互のＰＣＦ周期を変更する。支障が生じないと判断された場合は、ステップＳ５１１へ進む。

ステップＳ５１１において、無線装置１により検出された干渉タイミング及び通信局１０，１１のデータ伝送情報に基づいて、最小公倍周期における干渉期間を予測する。例えば図５に示すような干渉期間を予測する。

ステップＳ５１２において、予測された干渉期間で干渉が生じないように、通信局１０は、通信局１０のデータ伝送のスケジューリングを行う。

ステップＳ５１３において、通信局１０は、スケジューリングされたスケジュールに必要な伝送速度や遅延時間などの所定の通信品質を、確保できるか否かを判断する。ＰＣＦ周期が長くなった場合、ＰＣＦ周期における通信継続時間が一定であると、伝送速度は低下することになるため、必要な通信品質を確保できないことが起こり得る。また、伝送速度低下の他に、フレーム間の遅延時間が長くなり、ジッタが大きくなることにより、必要な通信品質を確保できないことも起こり得る。このため、通信局１０は、スケジューリングされたスケジュールにおける通信品質を確認する。所定の通信品質を確保できない場合は、ステップＳ５０４に戻り、通信局１０と通信局１１が、過去の妥協履歴や今回の変更対象セッションの優先度などに基づいて、所定の基準により処理を行い、かかる処理の結果として相互のＰＣＦ周期を変更する。所定の通信品質を確保できる場合は、ステップＳ５１４へ進む。

ステップＳ５１４において、スケジューリングされたスケジュールに基づき、通信局１０，１１は通信を開始する。通信開始後、通信局１０と通信局１１は、相互の同期誤差を修正するために、時間制御を行いながら通信を継続する。

第１の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークによれば、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止でき、且つ通信局の伝送効率を最大限に高めることができる。

（第１の実施の形態の変形例）
第１の実施の形態では、無線装置１が、最小公倍周期Ｔ_Lを算出し、最小公倍周期における干渉期間を予測するが、これらの処理の一部または総てを、通信局１０または通信局１１が行ってもよい。通信局１０がこれらの処理を行う場合、通信局１０の受信部１０ａは、無線装置１が、通信局１０からの信号波を検出している際に、通信局１１からの信号波を検出した場合、通信局１１からの信号波を検出したことを示す情報を無線装置１から受信する。また、受信局１０の制御部１０ｂは、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が通信局１１から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、データ伝送を制御する。

また、第１の実施の形態では、式（１）及び式（２）により、干渉期間が予測されるが、干渉期間を予測できるあらゆる手法が許容される。例えば、通信局１０のデータ伝送周期及び通信局１１のデータ伝送周期に基づいて、干渉期間を予測してもよい。例えば図５に示すように、無線装置１により干渉期間が特定された場合、通信局１０のデータ伝送周期１００Ｔ及び通信局１１のデータ伝送周期７５Ｔに基づいて、次の干渉期間が予測される。つまり、通信局１０のデータ伝送タイミングと通信局１１のデータ伝送タイミングは、ＰＣＦ周期ごとに、２５Ｔ（＝１００Ｔ−７５Ｔ）ずつ相対差が生じる。よって、通信局１０のＰＣＦ周期の３周期（＝７５Ｔ／２５Ｔ）後に、次の干渉期間が到来する。また、通信局１１のＰＣＦ周期の４周期（＝１００Ｔ／２５Ｔ）後に、次の干渉期間が到来する。

また、通信局１０のデータ伝送タイミングと通信局１１のデータ伝送タイミングの差を検出し、通信局１０のデータ伝送周期と通信局１１のデータ伝送周期の差を検出し、データ伝送タイミングの差をデータ伝送周期の差で除することにより算出された値に基づいて、干渉期間を予測してもよい。

また、第１の実施の形態では、通信局１０が、データ伝送のスケジューリングを行うが、無線装置１または通信局１１がデータ伝送のスケジューリングを行ってもよい。また、第１の実施の形態におけるスケジューリング手法は一例にすぎず、干渉を回避するための様々な手法が許容される。

また、第１の実施の形態では、図１に示すように、無線装置１がエリアＡ３で通信局１０と通信している。しかし、図１０に示すように、無線装置４がエリアＡ３で通信局１０と通信してもよい。なお、通信局１０のＰＣＦ周期の長さが、通信局１０が無線装置４とデータ伝送を行うためには不十分な場合は、通信局１０のＰＣＦ周期を延長する。無線装置４が、新たにネットワークに参加する場合、無線装置４が通信局１０，１１の通信状況を観測し、通信局１０，１１にデータ伝送情報を通知する。そして、通信局１０から無線装置４への信号波と通信局１１から無線装置４への信号波が干渉しないように、通信局１０がデータ伝送のスケジューリングを行う。この場合、無線装置１及び無線装置４で干渉が生じないように、通信局１０は、無線装置１及び無線装置４から取得したデータ伝送情報に基づいて、データ伝送のスケジューリングを行う。スケジューリングできない場合は、通信局１０，１１のＰＣＦ周期を延長するように、無線装置１または無線装置４を介して通知する。この場合、スケジューリングされたスケジュールも通信局１０，１１に通知する。通信局１０，１１は、無線装置１及び無線装置４で干渉が生じないように、再びデータ伝送のスケジューリングを行う。

無線装置４が新たにネットワークに参加した結果、伝送速度が低下し、所定の通信品質を確保できないと判断された場合は、再びスケジューリングを変更し、無線装置４への送信割り当て時間を短くして、一定の通信品質を確保してもよい。なお、要求されている伝送容量の関係から、無線装置４への送信割り当て時間を短くすることが困難な場合は、通信局１０，１１で交渉する必要があるが、過去にどちらの通信局が、より譲歩しているかといった履歴の指標、及びスケジューリングの優先度などに基づいて、データ伝送のスケジュールを決定する。

また、図１１に示すように、無線装置５がエリアＡ３で通信局１１と通信する場合にも、第１の実施の形態を応用できる。無線装置５が新たにネットワークに参加した場合、通信局１０及び通信局１１が相互にデータ伝送情報を取得し、取得されたスケジュールに基づいて、通信局１０及び通信局１１の双方がデータ伝送のスケジューリングを行う。通信局１０から無線装置１へのスケジューリングを行っている場合は、通信局１１は、通信局１０のスケジューリングが完了するまで、通信局１１のスケジューリングを行わないようにすると、スケジューリングの輻輳現象を防ぐことができる。

また、第１の実施の形態では、２つの通信局１０，１１によって生じる干渉について説明したが、３つの通信局によって干渉が生じる場合も、第１の実施の形態を応用できる。

また、第１の実施の形態では、無線装置１が、通信局１０と通信局１１の時間同期誤差を検出し、同期誤差を修正するように、通信局１０，１１の少なくとも１つに指示する。しかし、新たにネットワークに参加した無線装置が、通信局１０と通信局１１の時間同期誤差を検出し、同期誤差を修正するように、通信局１０，１１の少なくとも１つに指示してもよい。また、無線装置１が検出した時間同期誤差と新たにネットワークに参加した無線装置が検出した時間同期誤差の平均値に基づいて、通信局１０または通信局１１に同期誤差を修正させてもよい。

また、トラフィックの変化などによって通信局１０，１１のＰＣＦ周期を変更したい場合には、干渉を生じさせないようにスケジューリングした後に、ＰＣＦ周期を変更する。この場合、通信局１０，１１の何れか一方は、スケジューリングされたスケジュール、及び変更したＰＣＦ周期を、無線装置１を介して他方の通信局に通知する。通知を受けた他方の通信局は、干渉を生じないようにスケジューリングを行う。

また、図１２に示すように、ステップＳ５０４において相互のＰＣＦ周期を変更しても、ステップＳ５０６において通信局１１が承諾しない場合は、ステップＳ６００において、通信局１１が承諾しなかった回数をカウントし、ステップＳ６０１において、所定の閾値（または、所定の時間）を超えた場合は、ステップＳ６０２において、通信局１０，１１はＤＣＦモードによる通信に切り替えてもよい。

なお、分散制御型のＤＣＦ（Distributed Coordination Function）モードとＰＣＦモードとを組み合わせて使用することや、通信局と無線装置の距離などによって、送受信信号にジッタが発生するため、許容すべきジッタを考慮したスケジューリングを行う。これにより、データの衝突を回避できる。また、ＤＣＦモードの場合、データ送信によって伝送路が長時間占有されると、スケジュールに狂いが生じてしまうため、ＤＣＦモードで送信するデータのパケットサイズをフラグメントによって小さくし、長時間占有しないようにすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態において、制御部１０５は、所定の通信局のデータ伝送周期の開始時と他の通信局のデータ伝送周期の開始時が一致するように指示する。制御部１０５は、図１に示す通信局１０が無線装置１へデータ伝送を行う周期の開始時と図１に示す通信局１１が無線装置３へデータ伝送を行う周期の開始時とが一致するように、通信局１０，１１に指示する。つまり、通信局１０，１１の相対位相差を実質的に「０」にする。その他の構成、機能、及び動作は、第１の実施の形態と同様である。

図１３は、通信局１０と通信局１１の相対位相差を「０」にした信号の一例を示したタイミングチャートである。通信局１０は、無線装置１から通知された相対位相差をなくすように、通信局１０のＰＣＦ周期の開始時をシフトし、図１３に示すように、最小公倍周期Ｔ_Lごとに、通信局１０のＰＣＦ周期の開始時が通信局１１のＰＣＦ周期の開始時に一致するように制御する。

そして、無線装置１は、通信局１０と通信局１１の相対位相差を「０」にした場合の干渉期間を検出する。例えば図１３に示すように、干渉期間を検出する。

無線装置１は、上記の式（１）及び式（２）により、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bを特定し、最小公倍周期における干渉タイミングｔ_bが含まれる周期を特定する。これにより、無線装置１は、将来における干渉期間を予測する。

通信局１０は、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送期間が通信局１１から無線装置３へのデータ伝送期間と重複しないように、データ伝送のスケジューリングを行う。図１４は、データ伝送のスケジューリングを行った信号の一例を示した図である。図１４に示すように、最小公倍周期において予測された干渉期間で、通信局１０が無線装置１に向けてデータを送信しないようにスケジューリングする。スケジューリングされたスケジュールに基づいて、最小公倍周期Ｔ_Lごとに、通信局１０はデータ伝送を繰り返す。

第２の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークによれば、複数の通信局の相対位相差を実質的に「０」にすることにより干渉期間を容易に予測できる。この結果、複数の通信局のデータ伝送期間が重複しないように容易に制御できる。

（第２の実施の形態の変形例）
第２の実施の形態では、最小公倍周期が算出される。しかし、制御部１０５は、一方の通信局のデータ伝送周期を他方の通信局のデータ伝送周期に一致させてもよい。一般には、短いデータ伝送周期を、延長することで、長いデータ伝送周期に一致させる。図１５に示したように、通信局１１は、通信局１１のＰＣＦ周期を通信局１０のＰＣＦ周期に一致させる。通信局１１のＰＣＦ周期は１００Ｔとなる。この場合、通信局１０，１１は、干渉を生じさせる信号波のデータ送信期間が重複しないように、通信局１０，１１の少なくとも１つの通信局がデータ伝送のスケジューリングを行う。例えば、通信局１１のＰＣＦ周期の空いた伝送区間に、通信局１０から無線装置１へのデータ伝送を割り当てる。この場合、データ伝送周期が共通するため、干渉を生じさせる通信局が多数ある場合でも、干渉が生じないように容易に制御することができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、図１に示す無線装置１が、データ伝送のスケジューリングを行い、通信局１０，１１のデータ伝送タイミングを制御する。その他の構成、機能、及び動作は、第１の実施の形態または第２の実施の形態と同様である。

無線装置１は、通信局１０，１１のデータ伝送情報を取得し、データ伝送情報と干渉期間に基づいて将来の干渉期間を予測する。そして、無線装置１が、通信局１０，１１及び無線装置２，３に通信権を与えて、干渉が生じないデータ伝送制御を実現する。例えば、干渉期間で通信局１０，１１のデータ伝送期間が重複しないようにスケジューリングされたスケジュールに基づいて、通信局１０，１１及び無線装置２，３へポーリング信号を送信する。

なお、スケジューリングは、無線装置１により行われてもよいし、通信局１０または通信局１１により行われてもよい。スケジューリングのプロセスの処理量が大きく、無線装置１への負荷が過大となる場合は、通信局１０または通信局１１がスケジューリングを行い、無線装置１がスケジューリングされたスケジュールを取得すればよい。

ここで、無線装置１からのポーリング信号は、無線装置１から他の無線装置２，３へ直接到達しない場合がある。そこで、無線装置１からのポーリング信号を受信した通信局１０，１１は、それぞれのネットワーク内に属する無線装置２，３に対するポーリング信号を、無線装置２，３へ送信する。そして、通信局１０，１１は無線装置２，３とそれぞれ通信を開始する。

図１６は、第３の実施の形態における信号の一例を示したタイミングチャートである。図１６に示すように、無線装置１は、ポーリング信号Ｐ３００〜Ｐ３０５を送信している。無線装置１は、ポーリング信号Ｐ３００を通信局１０，１１へ送信し、通信局１０，１１の双方に通信権を与える。無線装置１は、ポーリング信号Ｐ３０２を通信局１０へ送信し、通信局１０に通信権を与える。無線装置１は、ポーリング信号Ｐ３０４を通信局１１へ送信し、通信局１１に通信権を与える。

ここで、通信局から無線装置へデータ伝送するダウンリンクの場合には、無線装置１からのポーリング信号が無線装置２，３に直接到達しなくてもよい。そこで、ダウンリンクの場合は、通信局１０，１１からのポーリング信号送信を省略することができる。これにより、伝送効率が向上する。すなわち、図１７に示すように、無線装置１によりポーリング信号Ｐ４００が送信される場合、通信局１０，１１から無線装置２，３へのダウンリンクであるため、通信局１０，１１からのポーリング信号の送信が省略される。無線装置１によりポーリング信号Ｐ４０１が送信される場合、無線装置２，３から通信局１０，１１へそれぞれデータ伝送するアップリンクであるため、通信局１０，１１からポーリング信号が送信される。無線装置１によりポーリング信号Ｐ４０２が送信される場合、通信局１０から無線装置１へのダウンリンクであるため、通信局１０からのポーリング信号送信は省略される。無線装置１によりポーリング信号Ｐ４０３が送信される場合、無線装置１から通信局１０へのアップリンクであり、通信局１１から無線装置３へのダウンリンクであるため、通信局１０からはポーリング信号が送信され、通信局１１からのポーリング信号送信は省略される。無線装置１によりポーリング信号Ｐ４０４が送信される場合、通信局１０から無線装置２へのダウンリンクであり、無線装置３から通信局１１へのアップリンクであるため、通信局１０からのポーリング信号送信は省略され、通信局１１からはポーリング信号が送信される。

第３の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークによれば、複数の通信局が無線装置のタイムベースに同期するため、通信局間の同期が自動的に確保される。

以上のように、本発明の無線装置、通信局、及び無線ネットワークは、複数の通信局が同一チャネルで信号を送信する場合であって、複数の通信局がキャリアセンスできない場合であっても、重複するエリアで干渉を防止でき、且つ通信局の伝送効率を最大限に高めることができるという効果を有し、特に、無線ＬＡＮなどのような、一般ユーザが利用する無線装置、通信局、及び無線ネットワークなどとして有用である。

第１の実施の形態の無線ネットワークの一例を示した図 第１の実施の形態の無線装置の一例を示した図 第１の実施の形態における通信局１０，１１と無線装置２，３が通信する信号の一例を示したタイミングチャート 図３に示す通信状態でのメモリ１０６に格納されたデータ伝送情報の一例を示した図 第１の実施の形態における通信局１０，１１と無線装置１，２，３が通信する信号の一例を示したタイミングチャート 図５に示す通信状態でのメモリ１０６に格納されたデータ伝送情報の一例を示した図 第１の実施の形態における、データ伝送のスケジューリングを行った信号の一例を示した図 第１の実施の形態の無線装置、通信局、及び無線ネットワークの動作の一例を示したフローチャート 第１の実施の形態の変形例における通信局１０が無線装置２と通信している信号の一例を示した図 第１の実施の形態の変形例における無線装置４がエリアＡ３で通信局１０と通信している状態の一例を示した図 第１の実施の形態の変形例における無線装置５がエリアＡ３で通信局１１と通信している状態の一例を示した図 第１の実施の形態の変形例の無線装置、通信局、及び無線ネットワークの動作の一例を示したフローチャート 第２の実施の形態における通信局１０と通信局１１の相対位相差を０にした信号の一例を示したタイミングチャート 第２の実施形態におけるデータ伝送のスケジューリングを行った信号の一例を示した図 第２の実施の形態における通信局のデータ伝送周期を一致させる一例を示した図 第３の実施の形態における信号の一例を示したタイミングチャート 第３の実施の形態における通信局１０，１１からのポーリング信号送信を省略した一例を示した図

符号の説明

１，２，３，４，５ 無線装置
１０，１１ 通信局
１０１ アンテナ
１０２ 無線部
１０３ ベースバンド処理部
１０４ ＭＡＣ部
１０５ 制御部
１０６ メモリ
１０７ タイマ
１０８ 受信品質検出部
１０９ 内部バス
１１０ インターフェース

Claims (5)

1. 通信局とデータ伝送を行うとともに、前記通信局の通信エリアと前記通信局とは異なる他の通信局の通信エリアとが一部重なった領域において前記通信局と前記他の通信局の両方と通信可能な無線装置であって、
   前記通信局からの信号波を検出する検出部と、
   前記検出部が、前記通信局からの信号波を検出している際に、前記他の通信局からの信号波を検出した場合、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように、前記通信局及び前記他の通信局の少なくとも一方に指示する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記通信局と前記他の通信局の時間同期誤差を検出し、前記時間同期誤差を修正するように、前記通信局および前記他の通信局の少なくとも１つに指示することを特徴とする無線装置。
2. 前記制御部は、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複する期間を予測し、その重複する期間では、前記通信局及び前記他の通信局のうちの何れかにデータ伝送の停止を指示する請求項１に記載の無線装置。
3. 前記制御部は、
   前記通信局のデータ伝送周期と前記他の通信局のデータ伝送周期の最小公倍数を算出し、
   前記通信局のデータ伝送周期、前記他の通信局のデータ伝送周期、前記最小公倍数に基づいて、前記通信局から前記無線装置へのデータ伝送期間が前記他の通信局から送出されるデータのデータ伝送期間と重複しないように指示する請求項１または２に記載の無線装置。
4. 前記制御部は、前記通信局のデータ伝送周期と前記他の通信局のデータ伝送周期とを、同じ周期に調整する請求項１乃至３の何れかに記載の無線装置。
5. 前記制御部は、前記通信局のデータ伝送周期の開始時と前記他の通信局のデータ伝送周期の開始時が一致するように指示する請求項３に記載の無線装置。