(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信局が互いに同期して送信した信号を受信局が受信する無線通信システムであって、
前記送信局は、
前記受信局に送信すべきデータを、前記受信局が正しく復調するまで少なくとも１パケット分蓄積しておくデータ蓄積手段と、
前記データを送信する度に互いに異なる位相情報を出力する位相設定手段と、
前記データ蓄積手段から読み出した前記データと、前記位相設定手段から出力された位相情報を用いて搬送波を変調し、パケット信号を出力する変調手段と、
前記受信局がデータを正しく復調するまで前記パケット信号を送信すべきタイミングにおいて出力させる再送制御手段とを備え、
前記受信局は、
受信したパケット信号を復調し、データを出力する復調手段と、
前記送信局から受信したパケット信号を１パケット時間遅延させて出力する遅延手段と、
前記受信したパケット信号と、前記遅延手段から出力された信号とを用いてブラインド信号処理を行うことにより、複数の送信局からのパケット信号を分離し、復調して出力する信号分離手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の送信局が互いに同期して送信した信号を受信局が受信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記送信局は、記憶手段と、データ蓄積手段と、位相設定手段と、変調手段と、再送制御手段とを備え、
前記受信局は、復調手段と、遅延手段と、信号分離手段とを備え、
前記データ蓄積手段が、前記受信局に送信すべきデータを、前記受信局が正しく復調するまで前記記憶手段に少なくとも１パケット分蓄積しておくデータ蓄積ステップと、
前記位相設定手段が、前記データを送信する度に互いに異なる位相情報を出力する位相設定ステップと、
前記変調手段が、前記記憶手段から読み出した前記データと、前記位相設定ステップにより出力された位相情報を用いて搬送波を変調し、パケット信号を出力する変調ステップと、
前記再送制御手段が、前記受信局がデータを正しく復調するまで前記パケット信号を送信すべきタイミングにおいて出力させる再送制御ステップと、
前記復調手段が、前記パケット信号を復調し、データを出力する復調ステップと、
前記遅延手段が、前記パケット信号を１パケット時間遅延させて出力する遅延ステップと、
前記信号分離手段が、前記パケット信号と、前記遅延ステップにより出力された信号とを用いてブラインド信号処理を行うことにより、複数の送信局からのパケット信号を分離し、復調して出力する信号分離ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線資源を有効に利用可能な無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パケット通信システムにおいては、複数の送信局が同一の搬送波周波数を用いてパケット信号を同時に送信した場合、受信局においては複数のパケット信号を同時に受信するため、送信局毎のパケット信号を分離してデータを復調することが困難となる。パケット信号が受信局に届いていないと判断した送信局は、任意の時間の後、同一データ内容のパケット信号を再度送信する。この時、他の送信局が同時に送信していなければ、受信局においてデータを復調することが可能となる。
【０００３】
しかし、他の送信局が同時に送信していた場合は、受信局においてデータを復調することが困難となるため、送信局は任意の時間の後、同一データ内容のパケット信号を再度送信することになる。送信局がパケット信号を送信するタイミングを同期することにより、データ伝送スループットを向上した方式として、スロッテドアロハ方式がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図５は、従来技術によるスロッテドアロハ方式における無線通信システムの構成を示すブロック図である。無線通信システムは、送信局１、送信局２、受信局３を備える。送信局１は、データ蓄積器１０、変調器１１、再送制御器１２を備える。データ蓄積器１０は、受信局３に対して送信すべきデータを、受信局３がデータを正しく復調するまで１パケット分蓄積しておく。再送制御器１２は、受信局３がデータを正しく復調するまで、パケット信号を送信すべきタイミングで出力させる制御を行う。変調器１１は、データ蓄積器１０から出力されたデータから搬送波を変調し、パケット信号を出力する。送信部１４は、変調されたパケット信号をアンテナを介して送信する。送信局２の構成は、送信局１と同様であるため、詳細な説明を省略する。受信局６は、受信部３０、復調器３１を備える。受信部３０は、アンテナを介してパケット信号を受信する。復調器３１は受信部３０において受信したパケット信号を復調し、データを出力する。  
【０００５】
次に、図３に示す無線通信システムの動作について説明する。送信局１及び送信局２が同時にパケット信号を送信しない場合は、復調器３１により遅延なくデータが出力される。図４は、図３に示す送信局１及び送信局２がスロット１において同時にパケット信号を送信した場合の様子を示す図である。スロット１のパケット信号は、送信局１が送信したパケット信号１と送信局２が送信したパケット信号２が合成されるため、復調器２０からデータを出力することはできない。スロット１で送信したパケット信号が受信局３に届いていないと判断した送信局１は、２スロット経過後のスロット３においてパケット信号１を再度送信する。同様に、送信局２は、次のスロット２においてパケット信号２を再度送信する。復調器３１は、スロット２において送信局２が送信したデータを、スロット３において送信局１が送信したデータを出力することができる。このように、任意のスロット時間経過後にパケット信号を再度送信することにより、送信局１及び送信局２のパケット信号を受信局３に伝送することができる。なお、２つの送信局の信号が衝突した後、送信局１は２スロット経過後のスロット３、送信局２は１スロット経過後のスロット２で再送信するとして説明したが、再衝突を回避するため、一般的には数スロットから数十スロット、ランダムに間隔を空けて再送信する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】C.Namislo,"Analysis of mobile radio slotted ALOHA networks",IEEE Journal on Selected Areas in Communications,Vol.SAC-2,pp.583-588,1984.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来技術によるスロッテドアロハ方式において複数の送信局がパケット信号を同時に送信した場合、各送信局により任意の時間の後パケット信号が再度送信されるため、送信したデータが受信局に届くまでの時間が長くなり、パケット通信システム全体のデータ伝送スループットが低下するという問題がある。また、各送信局によりパケット信号が再度送信されるまでの時間が同一であった場合、更に送信したデータが受信局に届くまでの時間が長くなるため、パケット通信システム全体のデータ伝送スループットが低下するという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パケット信号の再送処理が繰り返されることにより、送信したパケット信号が受信局に届くまでの時間が長くなり、パケット通信システム全体のデータ伝送スループットが低下することを防止することができる無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の送信局が互いに同期して送信した信号を受信局が受信する無線通信システムであって、前記送信局は、前記受信局に送信すべきデータを、前記受信局が正しく復調するまで少なくとも１パケット分蓄積しておくデータ蓄積手段と、前記データを送信する度に互いに異なる位相情報を出力する位相設定手段と、前記データ蓄積手段から読み出した前記データと、前記位相設定手段から出力された位相情報を用いて搬送波を変調し、パケット信号を出力する変調手段と、前記受信局がデータを正しく復調するまで前記パケット信号を送信すべきタイミングにおいて出力させる再送制御手段とを備え、前記受信局は、受信したパケット信号を復調し、データを出力する復調手段と、前記送信局から受信したパケット信号を１パケット時間遅延させて出力する遅延手段と、前記受信したパケット信号と、前記遅延手段から出力された信号とを用いてブラインド信号処理を行うことにより、複数の送信局からのパケット信号を分離し、復調して出力する信号分離手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、複数の送信局が互いに同期して送信した信号を受信局が受信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記送信局は、記憶手段と、データ蓄積手段と、位相設定手段と、変調手段と、再送制御手段とを備え、前記受信局は、復調手段と、遅延手段と、信号分離手段とを備え、前記データ蓄積手段が、前記受信局に送信すべきデータを、前記受信局が正しく復調するまで前記記憶手段に少なくとも１パケット分蓄積しておくデータ蓄積ステップと、前記位相設定手段が、前記データを送信する度に互いに異なる位相情報を出力する位相設定ステップと、前記変調手段が、前記記憶手段から読み出した前記データと、前記位相設定ステップにより出力された位相情報を用いて搬送波を変調し、パケット信号を出力する変調ステップと、前記再送制御手段が、前記受信局がデータを正しく復調するまで前記パケット信号を送信すべきタイミングにおいて出力させる再送制御ステップと、前記復調手段が、前記パケット信号を復調し、データを出力する復調ステップと、前記遅延手段が、前記パケット信号を１パケット時間遅延させて出力する遅延ステップと、前記信号分離手段が、前記パケット信号と、前記遅延ステップにより出力された信号とを用いてブラインド信号処理を行うことにより、複数の送信局からのパケット信号を分離し、復調して出力する信号分離ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による無線通信システムによれば、パケット通信システムにおいて、データ伝送のスループットが低下することを防止することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態における送信局が同時にパケット信号を送信した場合のタイムテーブルを示す説明図である。
【図３】スロッテドアロハ方式における無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図４】スロッテドアロハ方式における送信局が同時にパケット信号を送信した場合のタイムテーブルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線通信システムを説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、図３に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。この図に示す装置が従来の装置と異なる点は、送信局１内に位相設定器１３が新たに設けられている点と、受信局３内に遅延器３２及び信号分離器３３が新たに設けられている点である。
【００１４】
送信局１は、データ蓄積器１０、変調器１１、再送制御器１２、位相設定器１３及び送信部１４を備える。データ蓄積器１０は、受信局３に対して送信すべきデータを受信局３がデータを正しく復調するまで１パケット分蓄積しておく。再送制御器１２は、受信局３がデータを正しく復調するまで、パケット信号を送信すべきタイミングでデータ蓄積器１０からデータを読み出して出力させるとともに、位相設定器１３から変調信号の位相情報を出力させる。位相設定器１３の出力は、１パケット信号の間一定であり、受信局３がデータを正しく復調するまで、パケット信号毎に異なる任意の値をとる。変調器１１は、データ蓄積器１０から出力されたデータと、位相設定器１３から出力された位相から搬送波を変調し、パケット信号を出力する。送信部１４は、変調器１１から出力されるパケット信号をアンテナを介して送信する。なお、図１に示す送信局２の構成は、図１に示す送信局１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００１５】
受信局３は、受信部３０、復調器３１、遅延器３２及び信号分離器３３を備える。復調器３１は受信部３０が受信したパケット信号を復調し、データを出力する。遅延器３２は受信したパケット信号を１パケット時間遅延させて出力する。信号分離器３３は受信したパケット信号と遅延器３２から出力された信号を用いてブラインド信号処理を行い、送信局１からのデータと送信局２からのデータを分離し、復調して出力する。  
【００１６】
次に、図１に示す無線通信システムの動作について説明する。送信局１及び送信局２が同時にパケット信号を送信しない場合は、復調器３１により遅延なくデータが出力される。図２は、図１に示す送信局１及び送信局２がスロット１において同時にパケット信号を送信した場合の様子を示す図である。スロット１のパケット信号は、送信局１が送信したパケット信号１と送信局２が送信したパケット信号２が合成されるため、復調器３１からデータを出力することはできない。スロット１で送信したパケット信号が受信局３に届いていないと判断した送信局１は、次のスロット２においてパケット信号３を送信する。パケット信号３はデータ蓄積器１０から出力されたパケット信号１と同一のデータと、位相設定器１３から出力されたパケット信号１とは異なる位相情報から変調器１１により出力されたものである。
【００１７】
同様に、送信局２は、次のスロット２においてパケット信号４を送信する。スロット２のパケット信号は、送信局１が送信したパケット信号３と送信局２が送信したパケット信号４が合成されるため、復調器３１からデータを出力することはできない。しかし、スロット２のパケット信号と遅延器３２により遅延されたスロット１のパケット信号を信号分離器３３に入力することにより、送信局１が送信したデータと送信局２が送信したデータを分離し、出力することができる。信号分離器３３において行うブラインド信号処理については、公知の処理（例えば、文献「河本満，井上雄二郎，河野清尊，浅野太，”ブラインド信号処理の最近の動向：超指数法と固有ベクトル法”，電子情報通信学会論文誌Ａ，Ｖｏｌ．Ｊ９２−Ａ，Ｎｏ．５，ｐｐ．２７６−２８５，２００９．」）であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１８】
以上説明したように、従来のスロッテドアロハ方式では、各送信局は互いに同期したタイムスロットにおいて自律分散的に送信を行うため、同一のタイムスロットで複数の送信局が送信するとパケット誤りが生じる。パケット誤りが生じた場合、各送信局は再送を行うが、再送パケットが衝突するとさらに再送することとなり伝送効率が低くなる問題がある。前述した無線通信システムの送信局は、再送の度に異なる位相を付加して変調処理を行い、受信局が再送信号を受信した場合に初回の送信のときに蓄積しておいた信号と合せてブラインド復調を行うようにした。送信局において再送の度に異なる位相を付加することによって、受信局におけるブラインド信号処理による信号分離が可能となることから、再送回数を低減することができる。このため、パケット通信システム全体のデータ伝送スループットの低下を改善することが可能となる。
【００１９】
なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりパケット通信における再送処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２０】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００２１】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、スロッテドアロハ方式において、送信したデータが受信局に届くまでの時間が長くなり、パケット通信システム全体のデータ伝送スループットが低下することを防止することができるという効果を有し、無線通信システム等として有用である。
【符号の説明】
【００２３】
１、２・・・送信局、１０・・・データ蓄積器、１１・・・変調器、１２・・・再送制御器、１３・・・移相設定器、１４・・・送信部、３・・・受信局、３０・・・受信部、３１・・・復調器、３２・・・遅延器、３３・・・信号分離器
【図１】
0005647094.tif 000002
【図２】
0005647094.tif 000003
【図３】
0005647094.tif 000004
【図４】
0005647094.tif 000005