(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置と通信を行う制御装置であって、
送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当手段と、
前記割当手段により割り当てられた通信スロットの構成を、第１の通信方式を用いて前記複数の通信装置のそれぞれに一斉に通知する通知手段と、
を有し、
前記データの送信および中継伝送は、前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式を用いて行われる、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記複数の通信装置をグループに分割する分割手段をさらに有し、
前記分割手段は、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とをそれぞれ異なるグループに分割し、
前記通知手段は、さらに、前記複数の通信装置の各々に対して、当該通信装置が属するグループを通知することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記複数の通信装置に対して、前記第２の通信方式を用いて、所定のタイミングでデータを送出する送出手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１の通信方式は符号分割多重通信方式であり、
前記第２の通信方式は直交周波数分割多重通信方式である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記複数の通信装置の各々の相対位置を判定する判定手段をさらに有し、
前記分割手段は、前記判定手段による判定に基づいて、前記複数の通信装置をグループに分割することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記通信装置からの、送信信号の強度と、音波信号若しくは超音波信号の伝搬遅延と、又は、光学的撮影手段に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記割当手段は、前記制御装置と近い位置にある前記グループから遠い位置にある前記グループへ、順に前記通信スロットを割り当てることを特徴とする請求項２、５及び６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記割当手段は、
前記分割手段により分割されたグループの数が１つである場合、当該グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当てず、
前記分割手段により分割されたグループの数が２つである場合、全ての前記グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当て、
前記分割手段により分割されたグループの数が３以上である場合、前記制御装置から最も遠い位置にある前記グループに対してはデータを送信するための通信スロットを割り当てないことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記データには、前記複数の通信装置の各々のデータが含まれることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記送信元の通信装置は前記制御装置である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
複数の通信装置と通信を行う制御装置であって、
送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当手段と、
前記割当手段により割り当てられた通信スロットの構成を、前記複数の通信装置のそれぞれに通知する通知手段と、
前記複数の通信装置をグループに分割する分割手段と、
を有し、
前記分割手段は、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とをそれぞれ異なるグループに分割し、
前記通知手段は、さらに、前記複数の通信装置の各々に対して、当該通信装置が属するグループを通知し、
前記割当手段は、
前記制御装置と近い位置にある前記グループから遠い位置にある前記グループへ、順に前記通信スロットを割り当て、
前記分割手段により分割されたグループの数が１つである場合、当該グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当てず、
前記分割手段により分割されたグループの数が２つである場合、全ての前記グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当て、
前記分割手段により分割されたグループの数が３以上である場合、前記制御装置から最も遠い位置にある前記グループに対してはデータを送信するための通信スロットを割り当てない、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
通信装置であって、
前記通信装置及び第１の他の通信装置並びに第２の他の通信装置を含む複数の通信装置に対して前記通信装置が属するシステムの制御装置が一斉に通知した、通信スロットの割り当ての情報を第１の通信方式で受信すると共に、複数の通信スロットのそれぞれにおいて前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式でデータを受信する受信手段であって、前記第１の他の通信装置から直接送信されたデータを第１の通信スロットにおいて受信すると共に、前記第２の他の通信装置が前記第１の他の通信装置から直接受信して中継伝送した前記データを第２の通信スロットにおいて受信する受信手段と、
前記第１の通信スロットと前記第２の通信スロットとにおいて前記受信手段が受信したデータに基づいて出力データを生成する生成手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項１３】
前記複数の通信スロットで受信したデータを最尤処理する第１の最尤手段と、
前記第１の最尤手段により最尤処理された前記データを他の通信装置に対して送出する送出手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記通信装置に割り当てられた、前記通信装置が前記データを送信するための通信スロットを取得する取得手段をさらに有し、
前記送出手段は、前記通信装置に割り当てられた前記通信スロットにおいて、前記第１の最尤手段により最尤処理された前記データを他の通信装置に対して送出することを特徴とする請求項１３に記載の通信装置。
【請求項１５】
前記取得手段は、さらに前記通信装置が属するグループを取得することを特徴とする請求項１４に記載の通信装置。
【請求項１６】
前記受信手段が受信した前記データには、複数の通信装置毎のデータが含まれ、さらに、
前記受信手段が受信した前記データから、前記通信装置のための前記データを読み出す読出手段をさらに有することを特徴とする請求項１２から１５のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１７】
前記読出手段により前記第１の通信スロットと前記第２の通信スロットとにおいてそれぞれ受信したデータから読みだされた、前記通信装置のための前記データを最尤処理する第２の最尤手段をさらに有し、
前記生成手段は、前記第２の最尤手段により最尤処理されたデータを復号することにより出力データを生成する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
前記第１の通信方式は、符号分割多重通信方式であり、
前記第２の通信方式は、直交周波数分割多重通信方式である、
ことを特徴とする請求項１２から１７のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１９】
他の通信装置との通信に基づいて、該他の通信装置との距離を推定するための情報を生成し、前記制御装置からの要求に応じて、当該情報を前記制御装置へ送出制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１２から１８のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項２０】
複数の通信装置と制御装置とを有する通信システムであって、
前記制御装置は、
送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当手段と、
前記割当手段により割り当てられた通信スロットの構成を、第１の通信方式を用いて前記複数の通信装置のそれぞれに一斉に通知する通知手段と、
前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式を用いて、前記複数の通信装置の一部に対して所定のタイミングでデータを送出する送出手段と、
を有し、
前記通信装置は、
前記制御装置が一斉に通知した、前記通信スロットの構成を前記第１の通信方式で受信すると共に、複数の通信スロットのそれぞれにおいて前記データを前記第２の通信方式で受信する受信手段であって、第１の他の通信装置から直接送信されたデータを第１の通信スロットにおいて受信すると共に、第２の他の通信装置が前記第１の他の通信装置から直接受信して中継伝送した前記データを第２の通信スロットにおいて受信する受信手段と、
前記第１の通信スロットと前記第２の通信スロットとにおいて前記受信手段が受信したデータに基づいて出力データを生成する生成手段と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２１】
複数の通信装置と通信を行う制御装置の制御方法であって、
送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当工程と、
前記割当工程において割り当てられた通信スロットの構成を、第１の通信方式を用いて前記複数の通信装置のそれぞれに一斉に通知する通知工程と、
を有し、
前記データの送信および中継伝送は、前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式を用いて行われる、
ことを特徴とする制御装置の制御方法。
【請求項２２】
複数の通信装置と通信を行う制御装置の制御方法であって、
送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当工程と、
前記割当工程において割り当てられた通信スロットの構成を、前記複数の通信装置のそれぞれに通知する通知工程と、
前記複数の通信装置をグループに分割する分割工程と、
を有し、
前記分割工程において、前記第１の通信装置と前記第２の通信装置とをそれぞれ異なるグループに分割し、
前記通知工程において、さらに、前記複数の通信装置の各々に対して、当該通信装置が属するグループを通知し、
前記割当工程において、
前記制御装置と近い位置にある前記グループから遠い位置にある前記グループへ、順に前記通信スロットを割り当て、
前記分割工程において分割されたグループの数が１つである場合、当該グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当てず、
前記分割工程において分割されたグループの数が２つである場合、全ての前記グループに対してデータを送信するための通信スロットを割り当て、
前記分割工程において分割されたグループの数が３以上である場合、前記制御装置から最も遠い位置にある前記グループに対してはデータを送信するための通信スロットを割り当てない、
ことを特徴とする制御装置の制御方法。
【請求項２３】
通信装置の制御方法であって、
前記通信装置及び第１の他の通信装置並びに第２の他の通信装置を含む複数の通信装置に対して前記通信装置が属するシステムの制御装置が一斉に通知した、通信スロットの割り当ての情報を第１の通信方式で受信すると共に、複数の通信スロットのそれぞれにおいて前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式でデータを受信する受信工程であって、前記第１の他の通信装置から直接送信されたデータを第１の通信スロットにおいて受信すると共に、前記第２の他の通信装置が前記第１の他の通信装置から直接受信して中継伝送した前記データを第２の通信スロットにおいて受信する受信工程と、
前記受信工程において前記第１の通信スロットと前記第２の通信スロットとで受信したデータに基づいて出力データを生成する生成工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。
【請求項２４】
コンピュータを、請求項１、１１または１２に記載の装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及びその制御方法、通信装置及びその制御方法、無線通信システム、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
中継伝送によって複数の接続リンクを構成し、遠くの通信端末と無線通信することを目的とした技術が知られている（特許文献１、２）。具体的には、通信データに宛先情報や中継情報を付随させて同報送信し、中継端末が宛先情報や中継情報に従ってデータを中継する無線通信システムの構成が知られている。
【０００３】
また、複数の送信元が同じデータ送信して受信端末の通信範囲を拡大することを目的とした無線通信の構成が知られている（特許文献３）。具体的には、複数の送信端末側からそれぞれ異なる遅延を付加した複数の送信信号を送信し、受信側で干渉の影響がない受信信号を選択し、等化処理して元データを推定する構成が知られている。
【０００４】
また、遠くの通信端末に効率よくデータを無線伝送する技術として、通信状態の良い中継端末を選択し、この中継端末経由で周辺の通信端末にデータ配信して効率的なデータ転送を実現する構成が知られている（特許文献４）。
【０００５】
一方、データ通信機能が普及した近年では、映像や音響等のデータを、データ蓄積装置から通信回線でデータ送信するとともに映像表示装置や音響再生装置で受信して再生する、いわゆるリアルタイム通信の要望が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９７８２１号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９９７１号公報
【特許文献３】特開平１１−１２２１５０号公報
【特許文献４】特開２００３−３３２９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の構成においては、通信路における何らかの要因で通信路の切断や瞬断が発生した時には、再送や経路変更によって対応していた。しかし、この再送処理や経路変更処理は非同期で処理されるため、伝送遅延が保証されていない。そのため、映像や音声などの時間的に連続したストリームデータを通信して受信側で連続的に再生する場合には、通信路の切断や瞬断が発生すると、受信側でデータのアンダーランが発生することがあった。従って、再生映像が乱れたり再生音声に音途切れが発生するという問題があった。
【０００８】
また上記のような従来の構成においては、複数の経路を用いることで１つの経路に切断や瞬断が発生しても正常に受信できるようにしていた。しかし、これらの処理は予め定めた複数の送信端末と１つの受信端末を想定し、複数の送信端末からの信号干渉を解決することで、複数経路の接続を実現しているにすぎない。このため、マルチチャネルのストリームデータのように複数の受信端末に一斉にデータ転送する場合においては、複数の受信端末にそれぞれのデータを複数の経路から送る場合に相互干渉が発生してしまっていた。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、データを通信する際の、切断や瞬断の発生を低減する技術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】
【００１０】
複数の通信装置と通信を行う制御装置であって、送信元の通信装置が第１の通信装置と第２の通信装置とへデータを直接送信するために第１の通信スロットを、前記第１の通信装置が前記送信元の通信装置から直接受信した前記データを前記第２の通信装置へ中継伝送するために第２の通信スロットを、それぞれ割り当てる割当手段と、前記割当手段により割り当てられた通信スロットの構成を、第１の通信方式を用いて前記複数の通信装置のそれぞれに一斉に通知する通知手段と、を有し、前記データの送信および中継伝送は、前記第１の通信方式より通信速度が高速な第２の通信方式を用いて行われる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の通信経路を介してデータの受信が可能となるように通信スロットを割り当てるため、１つの通信接続に異常が発生した場合であっても、他の通信接続でリカバリーすることができ、通信の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線通信装置を備えるネットワークの構成を例示する図である。
【図２】制御局の内部構成を示すブロック図である。
【図３】ノードの内部構成を示したブロック図である。
【図４】ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式との信号伝達範囲の違いを模式的に示す図である。
【図５】制御局の無線送信部と無線受信部の詳細な構成を示した図である。
【図６】ノードの無線送信部と無線受信部の構成の詳細を示した図である。
【図７】制御局の動作の手順を示したフローチャートである。
【図８】制御局の動作を示すタイムスロット図である。
【図９】各ノードが実行する処理の手順を示したフローチャートである。
【図１０】制御局と各ノードがストリームデータを送信する様子の時間的変化を概念的に示した図である。
【図１１】制御局と各ノードがストリームデータを送信する様子を時間軸で示した図である。
【図１２】制御局側とノード側のノード・トポロジ判定処理の手順を示した図である。
【図１３】トレーニング信号の受信信号強度とノード間距離との関係を模式的に示す図である。
【図１４】三角測量の手法による位置関係の推定を模式的に示す図である。
【図１５】グループ数が１の場合のネットワークの構成を模式的に示す図である。
【図１６】グループ数が２の場合のネットワークの構成を模式的に示す図である。
【図１７】制御局によるグループとタイムスロットの決定処理の手順を示したフローチャートである。
【図１８】ビーコン信号に制御情報を付加した場合の、制御局と各ノードがストリームデータを送信する様子を時間軸で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
＜＜実施形態１＞＞
（ネットワーク構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信装置を備えるネットワークの構成を例示する図である。図１において、１０１〜１０９は本実施形態に係る無線通信装置であるノードａ〜ノードｉ（通信装置）、１１０は無線通信装置である制御局（通信制御装置）、１１１はＡＶ（Audio Visual）データを出力するデータソースである。また、１１２はノードａ〜ノードｃで構成されるグループ１、１１３はノードｄ〜ノードｆで構成されるグループ２、１１４はノードｇ〜ノードｉで構成されるグループ３である。
【００１５】
データソース１１１は、リアルタイムに処理するＡＶデータを出力する装置である。データソース１１１は、複数画面の映像データや複数チャネルの音声データ等のＡＶデータを連続的に出力する。
【００１６】
制御局１１０は、ノードａ１０１〜ノードｉ１０９と制御信号や制御データを相互に無線通信する。さらに、データソース１１１からのＡＶデータをストリームデータに変換して無線送信する。
【００１７】
ノードａ１０１〜ノードｉ１０９は、制御局１１０と制御信号や制御データを相互に無線通信する。さらに、制御局１１０および複数の他ノードからストリームデータを無線受信するとともに、受信したストリームデータを無線送信する。
【００１８】
グループ１（１１２）〜グループ３（１１４）は複数のノードで構成されるグループである。グループの割り振りは制御局１１０によって決定されて、制御データで各ノードに通知される。後述するように、同一グループ内のノードはそれぞれ同じタイミングでストリームデータの無線送信を行なう。
【００１９】
（制御局）
図２は、制御局１１０の内部構成を示すブロック図である。図２において、２０１は無線送信部、２０２は無線受信部、２０３は制御局１１０全体の動作を制御する制御部、２０４は符号化部、２０５はメモリ、２０６は周期タイマ、２０７はアンテナである。
【００２０】
制御部２０３は制御データをメモリ２０５を介して無線送信部２０１に送り、無線送信部２０１で制御データを無線信号に変調してアンテナ２０７から無線送信するように制御する。また、データソース１１１からのＡＶデータは、符号化部２０４でストリームデータに変換し、メモリ２０５に一旦蓄積する。そして、制御局１１０は、制御部２０３からの指示に従って周期タイマ２０６に同期して、ストリームデータを送信データの単位にフレーム化してメモリ２０５から無線送信部２０１に送る。そして無線送信部２０１は、制御部２０３からの指示に従って周期タイマ２０６に同期して、メモリ２０５からのデータを無線信号に変調し、アンテナ２０７から無線送信する。
【００２１】
無線受信部２０２は、制御部２０３からの指示に従ってアンテナ２０７から無線信号を受信して受信データに復調し、受信データを制御部２０３に送る。制御部２０３は全体を制御するとともに、他ノードとの無線通信の同期を制御するための同期信号をメモリ２０５に書き込んでおき、規定のタイミングで無線送信部２０１から送信するように制御する。またさらに制御部２０３は、他のノードから制御データとして通知された端末情報に従って、前記送信データのフレーム化を行なう。
【００２２】
無線送信部２０１と無線受信部２０２の詳細な説明は後述する。本実施形態では、制御局１１０の無線送信部２０１は、ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の変調部を実装している。これら２方式はＩＥＥＥで規格化されているIEEE802.11およびIEEE802.11aに準拠の方式を用いており、ここでの詳細説明は省略する。なお、ＤＳＳＳは"Direct Sequence Spread Spectrum"の略称であり、ＯＦＤＭは"Orthogonal Frequency Division Multiplexing"の略称である。また、ＩＥＥＥは"Institute of Electrical and Electronics Engineers"の略称である。
【００２３】
また、制御局１１０の無線受信部２０２はＤＳＳＳ方式の復調部を実装している。ＯＦＤＭ方式による変調部は、符号化部２０４からメモリ２０５に蓄積されたストリームデータの送信時に使用する。その他のデータ送信時およびデータ受信時はＤＳＳＳ方式の変調部および復調部を使用して通信する。
【００２４】
（ノード）
図３は、ノードａ１０１の内部構成を示したブロック図である。ノードｂ１０２〜ノードｉ１０９も同様な構成である。即ち、以下ではノードａ１０１について説明するが、ノードｂ１０２〜ノードｉ１０９も同様である。図３において、３０１は無線送信部、３０２は無線受信部、３０３はノード動作を制御する制御部、３０４はメモリ、３０５は最尤処理部、３０６は復号化部、３０７は周期タイマ、３０８はアンテナである。
【００２５】
無線受信部３０２は、受信データのシンボル同期タイミングを通知する同期信号を無線送信部３０１に送出している。また、無線受信部３０２は、制御部３０３の指示に従って周期タイマ３０７に同期して、受信したデータをメモリ３０４に蓄積する。
【００２６】
制御部３０３は、メモリ３０４に蓄積した受信データから、自ノード宛てのデータを選択し、最尤処理部３０５を経由して復号化部３０６に送る。最尤処理部３０５は、入力した複数のデータから尤も確からしいデータを推定して出力データを生成する。復号化部３０６は最尤処理部３０５から尤も確からしいデータを受取って復号化し、ＡＶデータを出力する。復号化部３０６から出力されたＡＶデータは、映像再生表示もしくは音声再生等の処理において用いられる。
【００２７】
また制御部３０３は、メモリ３０４に蓄積された複数の受信データを最尤処理部３０５を経由して無線送信部３０１に渡し、周期タイマ３０７に同期して無線送信部３０１から無線送信する。またさらに、制御部３０３は、自ノードの端末情報を、制御局１１０に通知する制御データとして無線送信部３０１に渡し、制御局１１０に対して無線送信する。端末情報は、自ノードを識別するために予め設定されている個別ＩＤ（identifier）値や復号化部３０６の能力情報、無線受信部３０２および無線送信部３０１の能力情報などである。
【００２８】
ノードａ１０１の無線送信部２０１および無線受信部２０２は、ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の変調部および復調部を実装している。本実施形態のこれら２方式はIEEE802.11およびIEEE802.11aに規定されている方式を用いるので、ここでの詳細説明は省略する。ノードａ１０１はストリームデータの送信時にはＯＦＤＭ方式による変調部を使用し、その他の制御データの送信時はＤＳＳＳ方式の変調部を使用して通信する。また、ストリームデータの受信時にはＯＦＤＭ方式による復調部を使用し、その他の制御データや制御信号の受信時はＤＳＳＳ方式の復調部を使用する。無線送信部３０１と無線受信部３０２の詳細な説明は後述する。
【００２９】
（ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式）
次に、本実施形態で用いられるＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式の特徴的な違いを以下に説明する。
【００３０】
制御局１１０およびノードａ１０１〜ノードｉ１０９が用いるＤＳＳＳ方式は、ＤＢＰＳＫ（Differential Binary Phase Shift Keying）変調方式を用いてデータを拡散符号で直接拡散する変調方式である。簡単な回路で実現できるので、低遅延で処理可能なデータ通信方式である。通信レートが１Ｍｂｐｓと低いが、エラー耐性が高く、伝搬状態のよくない通信環境においても遠くまでデータを正しく届けることができる。
【００３１】
また、本実施形態におけるＯＦＤＭ方式は、６４ＱＡＭ（64-position Quadrature Amplitude Modulation）変調方式という高度な変調方式を用いている。前述のＤＳＳＳ方式より処理負荷が重く、遅延が大きくなるが、５４Ｍｂｐｓという高いビットレートを実現できる。しかし前述のＤＳＳＳ方式に比べてエラー耐性が低く、正しく情報伝達できる信号到達範囲がＤＳＳＳ方式より狭い範囲になる。
【００３２】
図４は、ＤＳＳＳ方式とＯＦＤＭ方式との信号伝達範囲の違いを模式的に示す図である。図４において、４０１はＯＦＤＭ方式でデータを正しく伝達可能な距離の概念を模式的に示しており、４０２はＤＳＳＳ方式でデータを正しく伝達可能な距離の概念を模式的に示している。つまり、制御局１１０とノードａ１０１〜ノードｉ１０９はＤＳＳＳ方式で１Ｍｐｂｓのデータ通信が可能であることを概念的に示している。さらに、制御局１１０とノードａ１０１〜ノードｃ１０３およびノードｅ１０５はＯＦＤＭで５４Ｍｂｐｓのデータ通信が可能であることを概念的に示している。
【００３３】
ただしここで、ＯＦＤＭ方式において、到達範囲４０１より外側のノードであっても、ある程度のエラーを修復できれば、データの通信は可能である。エラーの発生確率は、一般に伝搬距離が遠くなればなるほど悪化する。送信するデータフレームには、受信側でのエラー訂正のためにＦＥＣ（Forward Error Correction）符号を付加して送る。従って、到達範囲４０２の外側であっても、伝搬条件が良くてエラー量が少なければ、エラー訂正によって元のデータを推定できるので、ＯＦＤＭ方式の通信により正しいデータ受信が可能である。
【００３４】
上述の説明は制御局１１０がデータを送信する場合で説明したが、ノードａ１０１〜ノードｉ１０９のいずれかがＯＦＤＭ方式で送信する場合も同様である。つまり、近くのノード間はＯＦＤＭ方式で５４Ｍｂｐｓの通信が可能であり、遠くのノード間や制御局とはＤＳＳＳ方式で１Ｍｂｐｓの通信が可能である。
【００３５】
（制御局の無線送信部／無線受信部）
次に、制御局１１０の無線送信部２０１及び無線受信部２０２について、図５を参照して説明する。図５は制御局１１０の無線送信部２０１と無線受信部２０２の詳細な構成を示した図である。
【００３６】
５０１は、ビット列をランダム化して関係のないビット列との相関を小さくするためのスクランブル処理部、５０２はＤＢＰＳＫ変調を行なう変調部、５０３は拡散符号を用いてスペクトル拡散する拡散部である。スクランブル処理部５０１、変調部５０２、及び、拡散部５０３は、ＤＳＳＳ方式の変調部５２１を構成している。
【００３７】
５０４は誤り訂正処理のための冗長符号化を行なう畳み込み符号化部である。５０５は入力データを４８のサブキャリアに分割して６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調を行なう変調部である。５０６は変調された各サブキャリア信号を逆フーリエ変換するＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部である。５０７は遅延干渉波の影響を除去するためのガードインターバルを付加するＧＩ（Guard Interval）付加部である。５０８は帯域外電力を低減させるための波形整形を行なう整形部である。畳み込み符号化部５０４、変調部５０５、ＩＦＦＴ部５０６、ＧＩ付加部５０７、及び、整形部５０８は、ＯＦＤＭ方式の変調部５２２を構成している。
【００３８】
５０９は中間周波数で直交変調を行なう変調部である。５１０は、変調部５０９から入力される信号を無線キャリア周波数に変換する乗算器である。５１１は無線送信電力を増幅するＰＡ（Power Amplifier）である。
【００３９】
ＤＳＳＳ方式の変調部５２１とＯＦＤＭ方式の変調部５２２はどちらか一方のみが動作する。つまり、送信するデータはスクランブル処理部５０１か畳み込み符号化部５０４のどちらか一方において処理される。そして処理されたデータは、拡散部５０３もしくは整形部５０８のどちらか一方から出力されて、変調部５０９に入力される。
【００４０】
５１２は中間周波数を生成する発振器であり、５１３は無線キャリア周波数を生成する発振器である。５１４は受信信号を増幅するＬＮＡ（Low Noise Amplifier）である。５１５は無線キャリア周波数で同調した信号をとりだす乗算器である。５１６は信号強度を所定の振幅強度に自動利得調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）である。５１７は中間周波数に周波数変換して直交検波する検波部である。
【００４１】
５１８は拡散された信号に拡散符号を乗算して元の信号を生成する逆拡散部である。５１９はＤＢＰＳＫ変調から元データを生成する復調部である。５２０はスクランブル処理されたデータを元のデータに戻すデスクランブル処理部である。逆拡散部５１８、復調部５１９、及び、デスクランブル処理部５２０は、ＤＳＳＳ方式の復調部５２３を構成している。
【００４２】
（ノードの無線送信部／無線受信部）
図６はノードａ１０１の無線送信部３０１と無線受信部３０２の構成の詳細を示した図である。ノードｂ１０２〜ノードｉ１０９も同様である。
【００４３】
６０１は、ビット列をランダム化して関係のないビット列との相関を小さくするためのスクランブル処理部、６０２はＤＢＰＳＫ変調を行なう変調部、６０３は拡散符号を用いてスペクトル拡散する拡散部である。スクランブル処理部６０１、変調部６０２、及び、拡散部６０３は、ＤＳＳＳ方式の変調部６２９を構成している。
【００４４】
６０４は誤り訂正処理のための冗長符号化を行なう畳み込み符号化部である。６０５は入力データを４８のサブキャリアに分割して６４ＱＡＭ変調を行なう変調部である。６０６は変調された各サブキャリア信号を逆フーリエ変換するＩＦＦＴ部である。６０７は遅延干渉波の影響を除去するためのガードインターバルを付加するＧＩ付加部である。６０８は帯域外電力を低減させるための波形整形を行なう整形部である。畳み込み符号化部６０４、変調部６０５、ＩＦＦＴ部６０６、ＧＩ付加部６０７、及び、整形部６０８は、ＯＦＤＭ方式の変調部６３０を構成している。また、変調部６０５とＧＩ付加部６０７は無線受信部３０２からの同期信号に従ってシンボル同期を行なう。
【００４５】
６０９は中間周波数で直交変調を行なう変調部である。６１０は無線キャリア周波数に変換する乗算器である。６１１は無線送信電力を増幅するＰＡである。
【００４６】
ＤＳＳＳ方式の変調部６２９とＯＦＤＭ方式の変調部６３０はどちらか一方のみが動作する。つまり送信するデータは、スクランブル処理部６０１か畳み込み符号化部６０４のどちらかにおいて処理される。そして処理されたデータは、拡散部６０３か整形部６０８のどちらか一方から出力されて、変調部６０９に入力される。
【００４７】
６１２は中間周波数を生成する発振器であり、６１３は無線キャリア周波数を生成する発振器である。６１４は受信信号を増幅するＬＮＡである。６１５は無線キャリア周波数で同調した信号をとりだす乗算器である。６１６は信号強度を所定の振幅強度に自動利得調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）である。６１７は中間周波数に周波数変換して直交検波する検波部である。
【００４８】
６１８は拡散された信号に拡散符号を乗算して元の信号を生成する逆拡散部である。６１９はＤＢＰＳＫ変調から元データを生成する復調部である。６２０はスクランブル処理されたデータを元のデータに戻すデスクランブル処理部である。逆拡散部６１８、復調部６１９、及び、デスクランブル処理部６２０は、ＤＳＳＳ方式の復調部６３２を構成している。
【００４９】
６２１は無線キャリア周波数誤差を補正するＡＦＣ（Automatic Frequency Control）部である。６２２は送信時に付加されたガードインターバルを除去するＧＩ除去部である。６２３は受信信号から無線キャリア周波数の周波数同期と中間周波数の周波数同期と周波数シンボルの同期タイミングを検出するタイミング検出部である。６２４は受信データをサブキャリア毎に分割するためにフーリエ変換するＦＦＴ部である。６２５はサブキャリア信号の伝送路歪を推定するチャネル推定部、６２６は伝送路歪の推定に従って受信データから伝送路歪を除去する等化部である。つまり、チャネル推定部６２５と等化部６２６の処理は、マルチパス信号等を含んだ受信データから元データを推定する最尤処理を行なっていることになる。６２７はサブキャリア毎の元データを復元する復調部である。６２８は各サブキャリアの位相を検出して補正信号を生成する位相検出補正部、６４１は畳み込み符号化されているデータを誤り訂正して元データに戻すビタビ復号化部である。前述のＡＦＣ部６２１からビタビ復号部６４１までの各機能処理部は、ＯＦＤＭ方式の復調部６３１を構成している。
【００５０】
タイミング検出部６２３および位相検出補正部６２８は、一度検出したタイミングをシステム全体の同期周期に同期して保持し、受信データが無い期間も自走して周期的な同期信号を生成しつづける。そして、無線送信部３０１の変調部６０５およびＧＩ付加部６０７に同期信号を提供することで、無線送信部３０１と無線受信部３０２の動作同期を行なう。つまり、受信したデータの同期タイミングに自ノードの同期タイミングを同期させ、その同期タイミングに従ってデータの送信を行なうように動作する。こうしてノード同士がお互いに同期動作することで、お互いに通信している通信網全体の同期が確立される。
【００５１】
（制御局の動作）
次に、制御局１１０の動作について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、制御局１１０の動作の手順を示したフローチャートである。図８は、制御局１１０の動作を示すタイムスロット図である。
【００５２】
図７において、まず始めに、制御局は周辺に存在する複数のノードを検出し、さらに各ノードの位置関係を決定するため、ノードトポロジの判定処理（ステップＳ１）を行なう。ノード・トポロジの判定処理の詳細は後述する。
【００５３】
次に、判定したノード・トポロジ、即ち、各ノードの相対位置に従って、同期通信のタイムスロット構成とノードのグループ割当てを決定して、無線送信部２０１からＤＳＳＳ方式で全ノードに対して通知する（ステップＳ２）。本実施形態の場合、図１に示すようにノードａ１０１〜ノードｉ１０９を検出する。そして各ノードと制御局１１０との配置関係に従い、近いノードからグループ１（１１２）、グループ２（１１３）、グループ３（１１４）に分類する。そしてタイムスロットを図８の（ａ）に示すように割当てる。８０１は同期転送の繰返し周期の時間間隔Ｔｆである。８０２は制御局１１０および各ノードが共通に使用可能な共有スロットｓｌｏｔ０で、その時間間隔はＴｃである。８０３は制御局１１０が送信可能なスロットｓｌｏｔ１である。８０４はグループ１（１１２）のノードが送信可能なスロットｓｌｏｔ２である。８０５はグループ２（１１３）のノードが送信可能なスロットｓｌｏｔ３である。８０６はグループ３（１１４）のノードが送信可能なスロットｓｌｏｔ４である。ｓｌｏｔ１〜ｓｌｏｔ４の時間間隔はそれぞれ同じＴｓである。
【００５４】
次に、前述のタイムスロット構成に従った時分割通信の周期Ｔｆでタイマー動作する周期タイマ２０６をスタート（ステップＳ３）させる。周期タイマ２０６が同期周期Ｔｆの開始時点になると（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ５へ進む。
【００５５】
ステップＳ５において、制御局１１０は、全ノードに同期タイミングを通知するためのビーコン信号を図８の（ｂ）の８０７〜８１０のように送信する。このビーコン信号（８０７、８０８、８０９、８１０）は、無線送信部２０１から長距離の通信が可能なＤＳＳＳ方式で送信される。
【００５６】
そして次に制御局１１０は、共有スロットｓｌｏｔ０（８０２）で送信する制御データが存在するか否かを調べる（ステップＳ６）。制御データが存在する場合（ステップＳ６でＹＥＳ）は、ステップＳ７へ進み、周期タイマ２０６が示すｓｌｏｔ０（８０２）のタイミングで、この送信すべき制御データを無線送信部２０１からＤＳＳＳ方式で送信する。そして、ステップＳ８へ進む。制御データが存在しない場合（ステップＳ６でＮＯ）はステップＳ８へ進む。
【００５７】
そしてさらに制御局１１０は、周期タイマ２０６が示す共有スロットｓｌｏｔ０（８０２）のタイミングで、受信する制御データが存在するか否かを調べる（ステップＳ８）。受信すべき制御データが存在する場合（ステップＳ８でＹＥＳ）はステップＳ９へ進み、無線受信部２０２でＤＳＳＳ方式で受信する。そして、ステップＳ１０へ進む。受信すべき制御データが存在しない場合（ステップＳ８でＮＯ）はステップＳ１０へ進む。
【００５８】
次に制御局１１０は、送信するストリームデータが存在するか否かを調べる（ステップＳ１０）。ストリームデータが存在する場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）は、ステップＳ１１へ進み、存在しない場合（ステップＳ１０でＮＯ）は、ステップＳ４へ戻って処理を繰り返す。
【００５９】
ステップＳ１１では、周期タイマ２０６が示す制御局が使用可能なスロットｓｌｏｔ１（８０３）のタイミングで無線送信部２０１からＯＦＤＭ方式で送信する。このとき送信するストリームデータ・フレームは、図８（ｃ）の８１５に示すようになる。ストリームデータ・フレーム８１５は、各ノード宛てのストリームデータＤ１（８１６）〜Ｄ９（８２４）で構成されている。
【００６０】
ストリームデータ・フレームを構成するＤ１（８１６）はノードａ１０１宛てのストリームデータである。また、Ｄ２（８１７）はノードｂ１０２宛てのストリームデータである。そして、Ｄ３（８１８）はノードｃ１０３宛てのストリームデータである。以下同様にＤ４（８１９）〜Ｄ９（８２４）はノードｄ１０４〜ノードｉ１０９宛てのストリームデータである。この送信するストリームデータ・フレーム８１５のフレーム構成は、予め処理ステップＳ２で全ノードに通知しておく。従って、各ノードは受信したストリームデータ・フレーム８１５から自ノード宛てのデータ部を識別することができる。
【００６１】
以上のようにして処理ステップＳ１１でストリームデータ・フレームの送信を行なうと、制御局１１０は再び処理ステップＳ４に戻って次の同期周期Ｔｆの開始時点まで待ち、上記動作を繰り返す。
【００６２】
従って、制御局１１０は、ビーコン（８１１、８１２、８１３、８１４）を周期Ｔｆ毎に送信し、各Ｔｆ毎のスロットｓｌｏｔ１（８０３）でストリームデータ・フレーム（８１５、８２５、８２６）の送信を行なうように動作する。図８（ｃ）は、この時の制御局１１０の送信動作を示している。
【００６３】
（ノードの動作）
次に、各ノードの動作について図９を参照して説明する。図９は、各ノードが実行する処理の手順を示したフローチャートである。なお、ここでは、一例として、ノードａ１０１が動作する場合を想定して具体的に説明するが、ノードｂ１０２〜ノードｉ１０９も同様の手順で動作する。
【００６４】
まず始めに、ノードａ１０１は周辺に存在する１つもしくは複数のノードを検出し、制御局１１０側でのノードトポロジの判定処理に必要なノード間情報を制御局１１０に送信（ステップＳ２１）する。この制御局１１０が実行する周辺ノードの検出処理については、後述のノード・トポロジの判定処理の説明において詳述する。
【００６５】
次に、制御局１１０から送信されてくる同期通信のタイムスロット構成とノードのグループ割当ての情報を含んだ制御データを無線受信部３０２でＤＳＳＳ方式で受信（ステップＳ２２）する。ノードａ（１０１）は、受信した制御データに従って、タイムスロットの構成を取得し、ストリームデータ・フレーム８１５のフレーム構成を識別して自ノード宛てのデータＤ１（８１６）の配置を識別する。また、ノードａ（１０１）は、受信した制御データに従って、自ノードが属するグループの情報を取得し、自ノードが送信するスロットを識別する。
【００６６】
次に、ノードａ（１０１）は、ビーコン信号を受信したかを判定し（ステップＳ２３）、ビーコン信号を受信した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）はステップＳ２４へ進み、受信していない場合（ステップＳ２３でＮＯ）はステップＳ２６へ進む。ステップＳ２４では、周期タイマをリスタートする。このリスタート処理（ステップＳ２４）によって、制御局１１０の周期タイマ２０６とノードａ（１０１）の周期タイマ３０７が同期し、ノード側での周期Ｔｆとｓｌｏｔ０〜ｓｌｏｔ４の判定を可能にする。
【００６７】
次に、メモリ３０４内に蓄積された複数のストリームデータ・フレームから自ノード宛の複数のストリームデータＤ１を抽出して最尤処理部３０５に送り、最尤処理されたデータを復号化部３０６に送ってＡＶデータに復号する（ステップＳ２５）。ただし、メモリ３０４内に１つのストリームデータＤ１しかない時は、最尤処理をバイパスして復号化部３０６に送る。また、メモリ３０４に受信したストリームデータが蓄積されるのは、後述する処理ステップＳ２７においてである。
【００６８】
次に、ノードａ１０１は、無線受信部３０２が、ストリームデータの受信を行っているか否かを判定する（ステップＳ２６）。受信している場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）はステップＳ２７へ進み、受信していない場合（ステップＳ２６でＮＯ）はステップＳ２８へ進む。ステップＳ２７では、無線受信部３０２でＯＦＤＭ方式でストリームデータ・フレームを受信してメモリ３０４に蓄積する。ここでノードａ１０１は、１回のＴｆ周期内のうち、自ノードの送信スロット以外のスロットであるｓｌｏｔ１（８０３）とｓｌｏｔ３（８０５）とｓｌｏｔ４（８０６）の３回受信スロットがある。従って、１回のＴｆ周期内に３回のストリームデータ・フレームの蓄積処理が発生するが、それらは独立してメモリ３０４に蓄積しておき、前述の処理ステップＳ２５の最尤処理で使用する。
【００６９】
次に、周期タイマ３０７の示す時間が自ノードの送信スロットとなっているかを判定（ステップＳ２８）する。送信スロットは、グループ１（１１２）のノードであればｓｌｏｔ２であり、グループ２（１１３）のノードであればｓｌｏｔ３であり、グループ３（１１４）のノードであればｓｌｏｔ４である。そして送信スロットの開始タイミングである場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）はステップＳ２９へ進み、そうではない場合（ステップＳ２８でＮＯ）はステップＳ２３へ戻る。
【００７０】
ステップＳ２９では、自ノードの属するグループがグループ１（１１２）であるかどうかを判定する。いいかえると、処理ステップＳ２９では、自ノードの送信スロットの開始時点で、ストリームデータ・フレームを複数回受信しているかどうかを判断する。グループ１に属する場合は、ストリームデータ・フレームを制御局１１０から直接受信するため、同一データを複数回受信しているわけではなく、最尤処理は不要となる。これに対して、グループ１に属していない場合は、複数のノードから同一データを複数回受信することになるため、最尤処理を行う必要がある。グループ１（１１２）ではないと判断した場合（ステップＳ２９でＮＯ）はステップＳ３０へ進み、グループ１（１１２）であると判断した場合（ステップＳ２９でＹＥＳ）はステップＳ３１へ進む。
【００７１】
ステップＳ３０では、メモリ３０４内の複数のストリームデータ・フレームを最尤処理部３０５に送り、最尤処理したストリームデータ・フレームを無線送信部３０１からＯＦＤＭ方式で送信する。このとき送信するストリームデータ・フレームは、全ノードのストリームデータＤ１（８１６）〜Ｄ９（８２４）が含まれたフレームである。一方、ステップＳ３１では、制御局１１０から受信したメモリ３０４内の１つのストリームデータ・フレームをそのまま無線送信部３０１からＯＦＤＭ方式で送信する。
【００７２】
以上のようにして処理ステップＳ３０もしくは処理ステップＳ３１でストリームデータの送信を行なうと、ノードａ１０１は再び処理ステップＳ２３に戻り、上記処理を繰り返す。従って各ノードは、Ｔｆサイクルのなかで、複数回のストリームデータの受信を行ない、受信データから自分宛てのデータを最尤処理して復号化し、さらに受信したストリームデータを最尤処理して送信する、という動作を繰り返す。
【００７３】
（制御局とノードの協調動作）
以上説明した制御局１１０と各ノード１０１〜１０９の動作を図示したのが図１０と図１１である。図１０は制御局１１０と各ノードがストリームデータを送信する様子の時間的変化を概念的に示した図である。図１１は、制御局１１０と各ノードがストリームデータを送信する様子を時間軸で示した図である。
【００７４】
まず、図１１におけるスロットｓｌｏｔ１（８０３）の時間では、図１０の（ａ）に示すように、制御局１１０がストリームデータ・フレームを送信する。このとき、近くのノードａ１０１、ノードｂ１０２、ノードｃ１０３は届く電波が強いので、エラー率が低いストリームデータ・フレームを受信できる。一方、ノードの位置が遠くに離れるに従って到達する電波が弱くなるので、離れたノードはエラー率の高いストリームデータ・フレームが受信される。この時、制御局１１０が送信するストリームデータ・フレームは、図１１の８１５に示すデータフレームである。データフレーム８１５は図８の（ｃ）で示したように、ノードａ１０１〜ノードｉ１０９の全てのノード宛てのデータを含んでいる。
【００７５】
次にスロットｓｌｏｔ２（８０４）の時間では、図１０の（ｂ）に示すように、グループ１（１１２）のノードａ１０１〜ノードｃ１０３がストリームデータ・フレームを送信する。このとき、近くのノードｄ１０４〜ノードｆ１０６は届く電波が強いので、エラー率の低いストリームデータ・フレームを受信できる。一方、ノードの位置が遠くに離れるに従って到達する電波が弱くなるので、離れたノードはエラー率の高いストリームデータ・フレームが受信される。この時、ノードａ１０１〜ノードｃ１０３が送信するストリームデータ・フレームは、図１１の９０１〜９０３に示すフレームデータである。つまり、ノードａ１０１とノードｂ１０２とノードｃ１０３がｓｌｏｔ１（８０３）で受信したデータフレームをそのまま送信するので、全て同じデータを３地点から同時に送信することになる。複数の地点から同じデータを同時に送信すると、受信側のノードにとってはマルチパス波と同じに扱えるので、各ノードの無線受信部３０２のチャネル推定部６２５と等化部６２６で最尤処理されて元データが推定できる。
【００７６】
次にスロットｓｌｏｔ３（８０５）の時間では、図１０の（ｃ）に示すように、グループ２（１１３）のノードｄ１０４〜ノードｆ１０６がストリームデータ・フレームを送信する。このとき、近くのノードａ１０１〜ノードｃ１０３及びノードｇ１０７〜ノードｉ１０９は届く電波が強いので、エラー率の低いストリームデータ・フレームを受信できる。一方、ノードの位置が遠くに離れるに従って到達する電波が弱くなるので、離れたノードはエラー率の高いストリームデータ・フレームが受信される。この時、ノードｄ１０４〜ノードｆ１０６が送信するストリームデータ・フレームは、図１１の９０４〜９０６に示すフレームデータである。つまり、ノードｄ１０４〜ノードｆ１０６はｓｌｏｔ１（８０３）とｓｌｏｔ２（８０４）で受信したデータフレームを最尤処理して送信するので、同じデータを３地点から同時に送信することになる。複数の地点から同じデータを同時に送信すると、受信側のノードにとってはマルチパス波と同じに扱えるので、各ノードの無線受信部３０２のチャネル推定部６２５と等化部６２６で最尤処理されて元データが推定できる。
【００７７】
そして最後に、スロットｓｌｏｔ４（８０６）の時間では、図１０の（ｄ）に示すように、グループ３（１１４）のノードｇ１０７〜ノードｉ１０９がストリームデータ・フレームを送信する。このとき、近くのノードｄ１０４〜ノードｆ１０６は届く電波が強いので、エラー率の低いストリームデータ・フレームを受信できる。一方、ノードの位置が遠くに離れるに従って到達する電波が弱くなるので、よりエラー率の高いストリームデータ・フレームが受信される。この時、ノードｇ１０７〜ノードｉ１０９が送信するストリームデータ・フレームは、図１１の９０７〜９０９に示すフレームデータである。つまり、ノードｇ１０７〜ノードｉ１０９はｓｌｏｔ１（８０３）とｓｌｏｔ２（８０４）とｓｌｏｔ３（８０５）で受信したデータフレームを最尤処理して送信するので、同じデータを３地点から同時に送信することになる。複数の地点から同じデータを同時に送信すると、受信側のノードにとってはマルチパス波と同じに扱えるので、各ノードの無線受信部３０２のチャネル推定部６２５と等化部６２６で最尤処理されて元データが推定できる。
【００７８】
以上の処理手順によって、繰り返し周期Ｔｆ内で、各ノードは同じストリームデータ・フレームを複数のノードからそれぞれ受信してメモリ３０４に蓄積することになる。そして各ノードは、次のビーコン８１２を受信したら、メモリ３０４に蓄積してある複数のストリームデータ・フレームから複数の自ノード宛てデータを抽出して、最尤処理部３０５で最尤処理して、元データを再生する。そして再生したデータを復号化部３０６に送る。
【００７９】
（ノード・トポロジの判定処理）
次に、図７のステップＳ１で制御局１１０が実行する、ノード・トポロジの判定処理について図１２を用いて説明する。図１２は制御局側とノード側のノード・トポロジ判定処理の手順を示した図である。なお、このノード・トポロジ判定処理においては、制御局１１０および各ノードは、無線信号の送受信にＤＳＳＳ方式を用いる。
【００８０】
まず始めに、制御局１１０が周辺に存在するノードを認識する処理（ステップＳ４１）を実行する。ノードの認識は、制御局１１０が問合せ信号をブローキャスト送信し、問合せ信号を受信したノードが、各ノードに予め個別に付与されている個別ＩＤ値を応答信号に付加してブロードキャスト送信する、という手順を繰り返して行なう。ノードは応答信号の送信タイミングを最大待ち時間Ｔｍａｘ内でランダムに変更することで、他ノードとの応答信号の衝突を回避する。また、制御局１１０は最大待ち時間Ｔｍａｘ以上の時間だけ応答信号が来なくなるまで問合せ信号を繰り返し送信することで、全てのノードからの応答信号を受信する。こうして制御局１１０は周辺に存在する全てのノードの個別ＩＤ値を取得する。
【００８１】
そして次に制御局１１０は、認識できた全てのノードに、個別ＩＤ番号に対応するノード番号を割り当てて、各ノードに通知する（ステップＳ４２）。こうして各ノードに、ノード１、ノード２、ノード３と番号を割り振っていく。
【００８２】
次に制御局１１０は、トレーニング信号の信号強度の測定を開始するように全ノードに指示する（ステップＳ４３）。この指示を受信した全ノードは、制御局を含む他ノードが順番に送信するトレーニング信号の信号強度を測定して測定結果リストを作成する状態に移行する（ステップＳ５０）。
【００８３】
そしてまず、制御局１１０がトレーニング信号の送信を実行する（ステップＳ４４）。なお、このトレーニング信号は予め送信電力強度が規定してあり、制御局１１０および全てのノードから同じ信号強度で送信される。
【００８４】
次に制御局１１０は、予め定めてある送信電力強度のトレーニング信号の送信を、各ノードに順次要求する（ステップＳ４３）。要求指示を受信したノードは、順次トレーニング信号を送信する（ステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５３）。またこの間、制御局１１０は各ノードが送信したトレーニング信号の信号強度を測定している（ステップＳ４６）。全てのノードのトレーニング信号の送信が完了したら、次に制御局１１０は各ノードに問合せて、各ノードの測定結果リストを受信する（ステップＳ４７）。
【００８５】
制御局１１０および各ノードが受信するトレーニング信号の受信信号強度は、図１３に示すようにノード間の距離に反比例する。図１３は、トレーニング信号の受信信号強度とノード間距離との関係を模式的に示す図である。そこで制御局１１０は、受信信号強度と距離の対応関係を予め測定したリストを備え、測定結果リストから、各ノード間の距離を判定する。そしてノード間の距離を判定できれば、図１４に示すような公知の三角測量手法によって各ノード間の位置関係を推定することができる（ステップＳ４８）。ただし、図１４は、三角測量の手法による位置関係の推定を模式的に示す図である。制御局１１０と各ノードとの距離（例えば、制御局とノードａ，ｂとの距離）は、ステップＳ４６において受け取ったトレーニング信号に基づいて推定することができる。また、ノード間の距離（例えば、ノードａとノードｂとの距離）は、ステップＳ４７において受け取った測定結果（例えば、ノードａ，ｂからの測定結果）に基づいて推定することができる。
【００８６】
制御局１１０は、まずノードの全数から、必要なストリームデータ・フレーム８１５の長さを判定し、ストリームデータ・フレームのビットレートからビーコン周期Ｔｆ８０１を決定する。そしてビーコン周期Ｔｆとデータフレームの長さと全ノード数から、グループの分割数を決定する。こうして図８に示すようなタイムスロットの構成を決定し、各ノード間の位置関係によって、制御局１１０から近い位置にいる隣接したノード同士を同じグループに構成し、図１に示す配置マップを作成する。そして配置マップに従って、ノードが属するグループとタイムスロットの構成を決定して各ノードに通知する（ステップＳ４９）。
【００８７】
上記のように、本実施形態に係る構成においては、複数の通信端末が同期型のネットワークを構成し、各同期周期内に、複数の送信端末が所定長のデータを送信し、受信端末は複数の受信データを最尤処理して受信データを確定する。このため、本実施形態に係る構成によれば、同一の期間内に、同じデータを複数の通信機器が重複送信することで、１つの通信接続に異常が発生したときでも、他の通信接続でリカバリーされ、同一期間内に全ての通信機器へデータを到達させることができる。また、全ての端末が時間同期していることで、送信の衝突を回避することができる。従って、映像や音声などの時間的に連続したストリームデータにおいてもデータの切断や瞬断の発生しない通信を実現することが可能になる。また、複数のデータストリームを複数の送信端末で同時送信しても相互干渉することなく通信することが可能になる。
【００８８】
＜＜実施形態２＞＞
前述の実施形態では、最終端のグループに属するノードもストリームデータ・フレームの送信をしていた。しかし通信帯域を効率的に使うために、各ノードの受信データの冗長度が確保されるときには、最終端グループのノードは送信しないようにしても良い。例えば実施形態１で示したグループ数が３の場合は、ｓｌｏｔ４が不要になるので、ｓｌｏｔ４による通信を省略することで繰り返し周期Ｔｆ内で全ノードが使用する通信帯域を低減することができる。
【００８９】
この条件は、グループ数に従ったタイムスロットの割当方法を次のようにすればよい。まず、グループ数が１の時について説明する。この場合は図１５に示すように、全てのノードが制御局からのデータを直接受信しているので、グループ１（１１２）の各ノードがさらに受信データを送信する必要は無い。ただし、図１５は、グループ数が１の場合のネットワークの構成を模式的に示す図である。従って、タイムスロットは共有スロットｓｌｏｔ０と送信スロットｓｌｏｔ１の２つ有ればよいことになる。この場合、各ノードの冗長度は１でしかないが、制御局１１０から送られてくるデータは尤も正しいデータであるので、これ以上の冗長度は必要ない。そして、もしグループ内のいずれかのノードの受信状況が悪いのであれば、その該当ノードを別グループに分離すればよい。
【００９０】
次に、グループ数が２の時について説明する。この場合、最終グループであるグループ２のノードが送信しないと、各ノードが受信するデータパスは図１６に示すようになる。ただし、図１６はグループ数が２の場合のネットワークの構成を模式的に示す図である。グループ１（１１２）の各ノードは制御局１１０からの送信データを受信しているだけなので冗長度が１である。グループ２（１１３）の各ノードは制御局１１０からの送信データとグループ１（１１２）の各ノードからの送信データを受信しているので、冗長度は２である。従って、グループ２（１１３）のノードがさらに送信すれば、グループ１（１１２）の各ノードの冗長度を２にすることができる。グループ２（１１３）の送信データをグループ１（１１２）が受信することは、一見意味が無いようにみえる。しかし例えば、グループ２（１１３）の送信によって、ノードａ１０１は制御局１１０からの直接パスのデータを受信し、さらに制御局１１０からノードｃ１０３とノードｅ１０５を経由したパスで送られてきたデータを受信することになる。従って異なるパスからの受信データで冗長度を２にすることができるので、最尤処理によるエラー低減効果が期待できる。
【００９１】
上記のような動作を行う制御局１１０によるグループとタイムスロットの決定処理（図１２のステップＳ４９）の詳細な動作について、図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態における、制御局１１０によるグループとタイムスロットの決定処理の手順を示したフローチャートである。
【００９２】
まず制御局１１０は、前述の実施形態１における処理ステップＳ４１〜処理ステップＳ４８と同様にして全ノードの数と配置を確定する（ステップＳ６１）。そしてノードの全数から、必要なストリームデータ・フレーム８１５の長さを判定し、ストリームデータ・フレームのビットレートとからビーコン周期Ｔｆ（８０１）を決定する（ステップＳ６２）。そしてビーコン周期Ｔｆとデータフレームの長さと全ノード数から、グループの分割数Ｎを決定する（ステップＳ６３）。
【００９３】
次に、グループ分割数Ｎが１である場合（ステップＳ６４でＹＥＳ）は、周期Ｔｆを分割するスロット数をＮ＋１にする（ステップＳ６５）。つまり、共有スロットであるｓｌｏｔ０と、制御局１１０の送信スロットｓｌｏｔ１の、２つのスロットで周期Ｔｆを分割する。そして、ステップＳ７０へ進む。
【００９４】
次に、グループ分割数Ｎが２のである場合（ステップＳ６６でＹＥＳ）は、周期Ｔｆを分割するスロット数をＮ＋２にする（ステップＳ６７）。つまり、共有スロットであるｓｌｏｔ０と、制御局１１０の送信スロットｓｌｏｔ１と、グループ１の送信スロットｓｌｏｔ２と、グループ２の送信スロットｓｌｏｔ３の、４つのスロットで周期Ｔｆを分割する。そして、ステップＳ７０へ進む。
【００９５】
そして、グループ分割数Ｎが３以上である場合（ステップＳ６８でＹＥＳ）、周期Ｔｆを分割するスロット数をＮ＋１にする（ステップＳ６９）。つまり、共有スロットであるｓｌｏｔ０と、制御局１１０の送信スロットｓｌｏｔ１と、グループ１〜グループ（Ｎ−１）の送信スロットｓｌｏｔ２〜ｓｌｏｔ（Ｎ）のＮ＋１のスロットで周期Ｔｆを分割する。そして、ステップＳ７０へ進む。
【００９６】
このようにして、グループ分割数Ｎに応じてタイムスロットの構成を決定し、各ノード間の位置関係によって、制御局１１０から近い位置にいる隣接したノード同士を同じグループに構成し、図１と同様な配置マップを作成する。そして、ステップＳ７０において、配置マップに従って、ノードが属するグループとタイムスロットの構成を決定して各ノードに通知する。
【００９７】
上記のように、本実施形態に係る構成では、繰り返し周期の各時間間隔において最後にデータを受信するグループなど、更にデータを送信する必要のないグループは通信を行わない。このため、本実施形態に係る構成によれば、通信が必要なグループにより多くの時間間隔を割り当てることができ、データの転送速度を高めることができる。
【００９８】
＜＜実施形態３＞＞
上記の実施形態１，２では、ビーコン信号を繰り返し周期Ｔｆのタイミングを通知する信号としてだけ使用していた。しかし、このビーコン信号に制御情報を付加することで、各スロットのタイミングを制御局１１０が通知するようにしたり、共有スロットを使用するノードを指定したりするようにしてもよい。
【００９９】
図１８は、ビーコン信号に制御情報を付加した場合の、制御局１１０と各ノードがストリームデータを送信する様子を時間軸で示した図である。図１８において、９２１は繰返し周期Ｔｆ、９２２は共有スロットｓｌｏｔ０、９２３は制御局１１０の送信スロットｓｌｏｔ１である。９２４〜９２６はそれぞれグループ１〜グループ３の送信スロットｓｌｏｔ２〜ｓｌｏｔ４である。９２７〜９３２は制御情報を付加したビーコン信号である。９３３は制御局１１０が送信するストリームデータ・フレーム、９３４〜９４２はそれぞれノードａ１０１〜ノードｉ１０９が送信するストリームデータ・フレームである。
【０１００】
９２７のビーコン信号には、周期Ｔｆの開始を示す情報と、共有スロットｓｌｏｔ０の使用をノードａ１０１に許可することを示す情報が付加してある。このときノードａ１０１が制御局１１０に通知する情報を有しているならば、ノードａ１０１は制御データを送信する。通知する情報が無い時は、ノードａ１０１は受信の待ち受けのみする。他のノードｂ１０２〜ノードｉ１０９は受信の待ち受けのみしている。
【０１０１】
９２８のビーコン信号には、制御局１１０にストリームデータ・フレームの送信権があることを示す情報が付加してある。このビーコン信号９２８に続いて、制御局１１０はストリームデータ・フレーム９３３の送信を行なう。
【０１０２】
９２９のビーコン信号には、グループ１にストリームデータ・フレームの送信権を与えることを示す情報が付加してある。このビーコン信号９２９を受信したノードａ１０１〜ノードｃ１０３は、ストリームデータ・フレーム９３４〜９３６の送信を行なう。
【０１０３】
９３０のビーコン信号には、グループ２にストリームデータ・フレームの送信権を与えることを示す情報が付加してある。このビーコン信号９３０を受信したノードｄ１０４〜ノードｆ１０６は、ストリームデータ・フレーム９３７〜９３９の送信を行なう。
【０１０４】
９３１のビーコン信号には、グループ３にストリームデータ・フレームの送信権を与えることを示す情報が付加してある。このビーコン信号９３１を受信したノードｇ１０７〜ノードｉ１０９は、ストリームデータ・フレーム９４０〜９４２の送信を行なう。
【０１０５】
そして、９３２のビーコン信号には、周期Ｔｆの開始を示す情報と、共有スロットｓｌｏｔ０の使用をノードｂ１０２に許可することを示す情報が付加してある。
【０１０６】
周期Ｔｆの開始時に送るビーコン信号には、送信許可する端末の情報として、制御局１１０、ノードａ１０１、ノードｂ１０２、ノードｃ１０３、〜ノードｉ１０９、の情報を順次繰り返して指示していく。
【０１０７】
以上のようにしてビーコン信号で各スロットの開始タイミングを通知するようにすると、ノード間の同期を合わせることをより容易にすることができる。また、ビーコン信号に付加するグループ番号の代わりに、送信許可するノード番号を指定するようにしてもよい。このようにすると、各ノードは自ノードが属するグループを知らなくても、ビーコン信号で指示されたノード番号に従って受信データの送信をすればよくなる。従って、ノードの動作処理を簡単なものにすることができる。
【０１０８】
＜＜実施形態４＞＞
実施形態１では、複数のノードから同時に送信されたデータを、マルチパスと同様にしてチャネル推定部６２５および等化部６２６で最尤処理し、元データを推定している。しかし、送信ノード毎にＯＦＤＭのサブチャネルを分割割当し、受信側のノードで別々のデータとしてメモリ３０４に蓄積し、最尤処理部３０５で最尤処理するようにしてもよい。
【０１０９】
この場合、例えば、本実施形態のＯＦＤＭ方式は４８のサブチャネルに分割しているが、各チャネルを以下のノードが使用するように割り当てることができる。
・１〜１６チャネル：ノードａ１０１、ノードｄ１０４、ノードｇ１０７。
・１７〜３２チャネル：ノードｂ１０２、ノードｅ１０５、ノードｈ１０８。
・３３〜４８チャネル：ノードｃ１０３、ノードｆ１０６、ノードｉ１０９。
【０１１０】
またこの場合、制御局１１０から送る送信データは、１〜１６チャネルと１７〜３２チャネルと３３〜４８チャネルにそれぞれ同じデータを重複して送信する。
【０１１１】
このように構成することで、各ノードは送信ノードを区別してデータを受信することができるため、最尤処理により元データをより的確に復元することが可能となる。
【０１１２】
＜＜実施形態５＞＞
上記の実施形態では、無線送信部２０１、３０１、及び、無線受信部２０２、３０２において用いられる無線方式が、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時間分割多重通信方式）である場合について例示的に説明した。しかし、使用する無線方式はこれに限られない。例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多重通信方式）方式であってもよい。この場合、同時に送信するノード毎に異なる拡散コードを割り当てておき、無線送信部は自ノードに割り当てられた拡散コードで送信データをＣＤＭＡ方式で変調して送信する。一方無線受信部は、複数の拡散コード相関器を備えておき、受信した信号に対して複数の相関を同時にとることで、同時に送信された複数のノードからの信号を、それぞれ分離して受信し、メモリに蓄積する。そして夫々の受信データを最尤処理して元データを推定するようにする。
【０１１３】
或いは、無線送信部２０１、３０１、及び、無線受信部２０２、３０２で用いる無線方式は、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access：周波数分割多重通信方式）方式であってもよい。この場合、同時に送信するノードごとに送信周波数を割当てる。そして無線受信部は複数の受信部を並列に備え、周波数毎に並列に同時に受信したデータをメモリに蓄積し、メモリ内の受信データを最尤処理して元データを推定するようにすればよい。
【０１１４】
或いは、空間分割多重通信方式を用いてもよい。又は、上記の通信方式を組み合わせて用いてもよい。
【０１１５】
上記のように適宜無線方式を選択することで、用途や目的に応じて適切な通信を行うことが可能となる。
【０１１６】
＜＜実施形態６＞＞
前記の実施形態では、各ノードの配置を、無線電波の受信信号強度（ノードからの送信信号の強度）を用いて決定していたが、光学的手段、音響的手段、その他の計測手段、もしくはそれらの組合せ、により決定してもよい。
【０１１７】
光学的手段（光学的撮影手段）を用いる場合は、例えば、制御局がカメラとオートフォーカス用の測距手段を備え、カメラで撮影した映像から各ノードを識別し、各ノードまでの距離を測距手段で測定する。これにより制御局が各ノードの配置を決定することができる。
【０１１８】
また、音響的手段を用いる場合は、例えば、制御局および各ノードが音波（音波信号）もしくは超音波（超音波信号）を出力するスピーカと、それを検出するマイクを備えることができる。この場合、ノード同士を同期させ、基準時間に同期して各ノードが順に音波もしくは超音波を出力し、音波の到達遅延時間（伝搬遅延）から、各ノード間の距離を測定して、制御局がノードの配置を決定することができる。もしくは、超音波であれば指向性が強いので、機構的に空間をスキャンする手段を備え、公知のソナー技術を利用して超音波の反射波の遅延測定によってノードの配置を検出し、制御局がノードの配置を決定してもよい。
【０１１９】
またさらに、各ノードが公知のＧＰＳ（Global Positioning System）手段を備え、各ノードが自律的に自分の位置を検出して制御局に通知することで、制御局がノードの配置を決定するようにしてもよい。
【０１２０】
上記のように、光学的手段、音響的手段、その他の計測手段、もしくはそれらの組合せを用いることで、ノードの配置を的確に検出することができる。
【０１２１】
＜＜実施形態７＞＞
以上、本発明の実施形態例について詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様を取ることが可能である。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１２２】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【０１２３】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含む。
【０１２４】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【０１２５】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、次のものが含まれる。即ち、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）等が含まれる。
【０１２６】
その他、プログラムの供給形態としては、次のようなものも考えられる。即ち、クライアント装置のブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明に係るコンピュータプログラム、或いは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルをＨＤ等の記録媒体にダウンロードする形態も考えられる。また、本発明に係るプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【０１２７】
また、次のような供給形態も考えられる。即ち、まず、本発明に係るプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布する。そして、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報の使用により暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて本発明に係る構成を実現する。このような供給形態も可能である。
【０１２８】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、次のような実現形態も想定される。即ち、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【０１２９】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づいても前述した実施形態の機能が実現される。即ち、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【０１３０】
以上のように、上述した実施形態によれば、音声や映像などの時間的に連続したストリームデータ等のデータを通信する際の切断や瞬断の発生を低減する技術を提供することができる。または、複数のデータを複数の受信端末に対して同時に送信しても相互干渉を回避することのできる技術を提供することができる。
【図１】
0005513554.tif 000002
【図２】
0005513554.tif 000003
【図３】
0005513554.tif 000004
【図４】
0005513554.tif 000005
【図５】
0005513554.tif 000006
【図６】
0005513554.tif 000007
【図７】
0005513554.tif 000008
【図８】
0005513554.tif 000009
【図９】
0005513554.tif 000010
【図１０】
0005513554.tif 000011
【図１１】
0005513554.tif 000012
【図１２】
0005513554.tif 000013
【図１３】
0005513554.tif 000014
【図１４】
0005513554.tif 000015
【図１５】
0005513554.tif 000016
【図１６】
0005513554.tif 000017
【図１７】
0005513554.tif 000018
【図１８】
0005513554.tif 000019