(57)【要約】【課題】  マルチホップ方式による無線通信装置に係り、意図的にルート構築の制限と許可を可能とし、隠れ端末の問題を解消することを課題とする。【解決手段】  キャリア検出回路は、受信信号強度がいずれの閾値をも越えない場合に、送信許可信号を有効とし、送信延期キャリアセンス閾値ｌｃのみを越える場合には、すべての許可信号を無効とし、送信延期キャリアセンス閾値ｌｃ及び受信キャリアセンス閾値ｌｒを越える場合に、受信許可信号を有効とし、すべての閾値を越える場合に、中継許可信号を有効とする。そして、これらの許可信号に従って送信／受信／中継の通信を行う。【選択図】        図２
2006005812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の要素を有することを特徴とするマルチポップ無線通信装置
（１）受信した信号の受信信号強度を算出する受信信号強度算出回路
（２）前記受信信号強度を、送信延期キャリアセンス閾値、受信キャリアセンス閾値、及び中継キャリアセンス閾値と比較して、
前記受信信号強度がいずれの閾値をも越えない場合に、有効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値のみを越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値及び受信キャリアセンス閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、有効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度がすべての閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び有効の中継許可信号を送出するキャリア検出回路
（３）送信信号を生成する送信回路
（４）送信許可信号が有効の場合に、送信回路からの送信信号をアンテナへ伝送する送信信号出力アンプ
（５）受信許可信号が有効の場合に、アンテナからの受信信号を受信回路へ伝送する受信信号入力ゲイン素子
（６）受信信号入力ゲイン素子からの受信信号を復調する受信回路
（７）中継許可信号が有効の場合に、アンテナからの受信信号を中継回路へ伝送する中継信号入力ゲイン素子
（８）中継信号入力ゲイン素子からの受信信号を送信信号として送信回路に供給する中継回路。
【請求項２】
受信信号強度算出回路は、受信した信号の受信電力を算出する受信電力算出部であることを特徴とする請求項１記載のマルチポップ無線通信装置。
【請求項３】
マルチポップ無線通信装置に用いるキャリア検出装置であって、
受信信号の強度示すパラメータである受信信号強度を入力し、
前記受信信号強度を、送信延期キャリアセンス閾値、受信キャリアセンス閾値、及び中継キャリアセンス閾値と比較して、
前記受信信号強度がいずれの閾値をも越えない場合に、有効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値のみを越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値及び受信キャリアセンス閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、有効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度がすべての閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び有効の中継許可信号を送出することを特徴とするキャリア検出装置。
【請求項４】
以下の要素を有することを特徴とするマルチポップ無線通信装置
（１）マルチポップのルートを構築する期間について、ルート構築後のマルチポップによる送信時の送信出力の規定値よりも、小さい送信出力をなるように、出力調整信号を出力する出力制御回路
（２）送信信号を生成する送信回路
（３）前記出力調整信号に従って、送信信号の送信出力を調整する送信信号出力アンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ方式による無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある無線装置ｘから、ある無線装置ｙに情報を伝達する通信方式は、基地局ｚを経由して、情報の伝達を行う通信方式（非マルチホップ方式とする）や、複数の無線装置間で情報を中継することによって実現する、いわゆるマルチホップ（中継）による通信方式がある。マルチホップによる通信方式は、通信距離を短くすることによって、送信に必要なエネルギーを抑えることが可能である。
【０００３】
従来例について、基地局を必要とする非マルチホップ方式を図６に示す。また、マルチホップ方式を図８に示す。
【０００４】
まず、非マルチホップ方式について説明する。送信する情報をもつ無線装置ｘ（３００）、それを受信する無線装置ｙ（３０１）、基地局ｚ（３０２）を想定する。送信する情報がある場合、まず、装置ｘ（３００）から基地局ｚ（３０２）に無線通信が行われる。そして、基地局ｚ（３０２）から装置ｙ（３０１）に無線通信が行われ、情報が伝達される。
【０００５】
無線通信では、受信信号強度と距離の関係は、図７に示すように距離の二乗に反比例のグラフ（２００）となる。図中のｄｚは装置ｘから装置ｚまでの距離を示し、ｌｚはそのときの受信信号強度である。また、送信出力を上げた場合、図７のグラフ（４００）のように、同一の受信信号強度ｌｚが得られる距離は大きくなる。
【０００６】
なお、本文では、受信信号強度として、受信電力を利用しているが、受信受信信号の優劣の判断可能であれば、この限りではない。
【０００７】
また、同一の無線空間、つまり、お互いの送信到達範囲内に、通信装置が複数個ある場合、無線通信の衝突を防止するために、送信を制限する必要がある。その方法の一つに、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ、搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）がある。これは、送信機が、無線伝送路の状態を監視し、もし一定時間の空きがあれば送信する。もし、空きがなければ、最小限時間にランダム時間を加えた時間の待機を行った後に、再度、伝送路の状態を監視する方式である。これにより、複数の端末からの一斉送信を防止し、衝突を防止する。この空きを監視することをキャリアセンスという。実際にはキャリアセンスの閾値を設け、受信信号強度、例えば受信電力を比較する。閾値以上の場合に、キャリア検出とする。例えば、前述のように、装置ｘと基地局ｚがある場合、装置ｘと基地局ｚは無線伝送路をキャリアセンスし、空きがあった場合に、装置ｘあるいは基地局ｚのどちらか一方のみが送信することができる。
【０００８】
次にマルチホップ方式について説明する。前述の例と同様に、装置ｘから装置ｙまで情報を伝達する例を説明する。装置ｘ（３００）と装置ｙ（３０１）の間には、複数の装置ｗ１（５００）、ｗ２（５０１）が配置されている。
【０００９】
まず、装置ｙまでの、中継の転送経路（ルート）を構築する。ルーティングアルゴリズムは、ＡＯＤＶ、ＤＳＲ、ＦＳＲなど、さまざまな方式がある。ルーティングアルゴリズムは、大きく２つ、Ｒｅａｃｔｉｖｅ型とＰｒｏａｃｔｉｖｅ型に分類される。Ｒｅａｃｔｉｖｅ型は、通信の要求が発生した直後に、ルート構築する方法である。一方、Ｐｒｏａｃｔｉｖｅ型はあらかじめ経路を生成しておく方法である。ある周期で再構築を行い、ルートの更新を行う。どちらの方法でも、ルート構築の期間が必要となる。
【００１０】
この例では、結果、装置ｘ→装置ｗ１→装置ｗ２→装置ｙのルートが構築されたとする。それに従い、装置ｘは、装置ｗ１に送信する。次に、装置ｗ１（５００）は装置ｗ２（５０１）に送信（中継とよぶ）する。そして、装置ｗ２が装置ｙへ送信し、伝達が完了する。
【００１１】
ここでも前述した、無線通信における減衰と距離の関係が成立し、また、衝突防止のためのＣＳＭＡ／ＣＡが有効である。送信では、次の装置がキャリアセンス可能な十分な電力で送信する、あるいは、十分に短距離とする必要がある。また、ＣＳＭＡ／ＣＡにより、互いの送信到達範囲内では、１つの装置のみが送信可能となる。
【００１２】
また、中継の一つの利点は、近距離にある次の中継装置まで転送することで、長距離の最終目的の装置まで送信することよりも、少ない電力で情報の伝達が可能になることである。
【００１３】
ところで、無線は、環境からの影響により減衰やフェージング、マルチパスを起こし、不安定となる。その結果、ルート構築期間と、それ以外の期間で、同じ装置からの通信にも係らず、受信信号強度や、通信品質に違いが起こり、ルート構築の結果が無効になることがある。
【００１４】
また、マルチホップ通信のように、複数の装置で送信を行う場合には、送信電力とキャリアセンス閾値の関係から、互いにキャリアセンスできない２台の装置が、その中間にいる装置に対して、同時に送信してしまう、いわゆる隠れ端末問題が発生する。その中間の装置は、混信をしていまい、受信ができない。また、前述したが、マルチホップ通信の利点は、送信電力を中継に必要な最小電力で運用することであるが、このような状況は、隠れ端末問題を助長する。
【００１５】
これを解決する一つの方法が、特許第３３８９５１１号公報であるが、マルチホップ（中継）する状況を生成することには、言及されていない。
【特許文献１】特許第３３８９５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、マルチホップ方式において、安定し、かつ効率的な通信を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るマルチポップ無線通信装置は、
以下の要素を有することを特徴とする
（１）受信した信号の受信信号強度を算出する受信信号強度算出回路
（２）前記受信信号強度を、送信延期キャリアセンス閾値、受信キャリアセンス閾値、及び中継キャリアセンス閾値と比較して、
前記受信信号強度がいずれの閾値をも越えない場合に、有効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値のみを越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度が送信延期キャリアセンス閾値及び受信キャリアセンス閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、有効の受信許可信号、及び無効の中継許可信号を送出し、
前記受信信号強度がすべての閾値を越える場合に、無効の送信許可信号、無効の受信許可信号、及び有効の中継許可信号を送出するキャリア検出回路
（３）送信信号を生成する送信回路
（４）送信許可信号が有効の場合に、送信回路からの送信信号をアンテナへ伝送する送信信号出力アンプ
（５）受信許可信号が有効の場合に、アンテナからの受信信号を受信回路へ伝送する受信信号入力ゲイン素子
（６）受信信号入力ゲイン素子からの受信信号を復調する受信回路
（７）中継許可信号が有効の場合に、アンテナからの受信信号を中継回路へ伝送する中継信号入力ゲイン素子
（８）中継信号入力ゲイン素子からの受信信号を送信信号として送信回路に供給する中継回路。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、中継キャリアセンス閾値を設定することによって、意図的にルート構築の制限と許可を可能とし、隠れ端末の問題を解消する。また、無線が不安定となった状況でも、より強い受信強度が得られるルートで中継が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明では、ルート構築時の送信電力と、その他の期間の送信電力を切り替える手段と、異なる３つのキャリアセンス閾値、送信延期キャリアセンス閾値、受信キャリアセンス閾値、中継キャリアセンス閾値を設ける。
【００２０】
装置の構成を図１に示す。１００は、受信信号の信号強度を計測する受信電力算出回路である。なお、本文では受信電力をキャリアセンスの判断値としているが、これに限らず、受信した信号の優劣の判断が可能であるパラメータであれば良い。１０１は、算出された受信信号強度とキャリアセンス閾値を比較するキャリア検出回路である。本発明では３つのキャリアセンス閾値があり、それぞれと比較し、結果を出力する。結果は３つのキャリアセンス閾値に対応して、送信許可信号、受信許可信号、中継許可信号となる。１０２、１０３、１０４はそれぞれ送信用信号処理回路、受信用信号処理回路、中継用信号処理回路である。中継用信号処理回路は、信号を受信すると、送信用信号処理回路へ出力する。１０９はアンテナである。
【００２１】
１０５は送信信号出力アンプである。キャリア検出回路１０１からの送信許可信号と、出力制御回路１０８からの出力調整信号で制御される。送信許可信号がアサートされた場合、出力が可能になり、ネゲートされた場合、出力が不可となる。出力可能な場合、出力制御回路１０８からの出力調整信号で、この例では出力電力が調整される。
【００２２】
１０６、１０７はそれぞれ、受信信号入力ゲイン（素子）、中継信号入力ゲイン（素子）である。それぞれ、１０１からの、受信許可信号、中継許可信号で制御される。それぞれの許可信号がアサートされた場合のみ、ゲインが有効となる。
【００２３】
次にキャリアセンス閾値について説明する。受信信号強度をｌｉとし、送信延期キャリアセンス閾値をｌｃ、受信キャリアセンス閾値をｌｒ、中継キャリアセンス閾値をｌｍとすると、通常ｌｃ＜ｌｒ＜ｌｍであるが、これに限らず、例えば、ｌｃ≦ｌｒ≦ｌｍでも良い。
【００２４】
ｌｉ＜ｌｃ、ｌｒ、ｌｍの場合、送信許可信号が出力され、送信が許可される。また、受信許可信号と中継許可信号は出力されず、受信は成立しない。ｌｃ＜ｌｉ＜ｌｒ＜ｌｍの場合、送信は延期される。また、受信は成立しない。ｌｃ、ｌｒ＜ｌｉ＜ｌｍの場合、送信は延期され、受信許可信号が出力され、受信が成立する。しかし、中継は許可されない。そして、ｌｃ、ｌｒ、ｌｍ＜ｌｉの場合、中継許可信号が出力され、その受信信号に対して、中継を行うことが許可される。
【００２５】
これを、前述した無線と空間の関係をあてはめると、図２のグラフになる。縦軸は、受信信号強度を示す。横軸は、送信装置からの距離であり、この図では装置ｘ（３００）からの距離を示している。受信信号と距離の関係は、前述のとおり２乗に反比例（２００）する。装置ｘから、中継装置ｗ１（５００）、ｗ２（５０１）、受信装置ｙ（３０１）までの距離をそれぞれｄｗ１、ｄｗ２、ｄｙとする。縦軸のｌｍ、ｌｒ、ｌｃは、前述のとおり、中継キャリアセンス閾値、受信キャリアセンス閾値、送信延期キャリアセンス閾値である。
【００２６】
図２によると、中継装置ｗ１（５００）の受信信号強度は、中継キャリアセンス閾値よりも大きい。中継装置ｗ１は、送信が延長され、かつ、中継が許可される。装置ｘ（３００）の送信が完了した後に、ＣＳＭＡ／ＣＡにより空きが確認された後、ルート構築や、中継の処理を行うことが可能である。一方、中継装置ｗ２（５０１）は、中継が許可されないので、ルート構築や、中継の処理を行うことができない。
【００２７】
この発明のように、中継キャリアセンス閾値を設定することによって、意図的にルート構築の制限、許可が可能になる。例えば、住宅など壁が多い空間で、廊下などに装置を配置したいなど、狭い空間で強制的に中継装置を設け、マルチホップを実施させたい場合に有効である。
【００２８】
また、隠れ端末の問題が解消されることが期待される。図２の例では、装置ｘが送信すると、最も遠い位置にある装置ｙを含む、すべての装置の送信が延長される。つまり、同時に送信することがなくなるので、混信が起こらない。
【００２９】
実施の形態２．
本実施の形態では、ルート構築の間、送信出力を低下させる制御について説明する。図３は、実施の形態２に係る構成図である。図４は、実施の形態２に係る概念を示す図である。
【００３０】
ルート構築制御回路１１０は、受信回路１０３からの信号に基づいて、ルート構築が開始されると判断すると、出力制御回路１０８へ出力の低下を指示する。また、ルート構築制御回路１１０は、受信回路１０２からの信号に基づいて、ルート構築が終了されたと判断すると、出力制御回路１０８へ出力の上昇（復帰）を指示する。
【００３１】
このように、ルート構築時には、出力制御回路１０８が送信出力を規定値より下げる。図５に示すように無線における受信信号強度と距離の関係から、他の装置でキャリアセンス閾値を越える受信信号強度となる範囲は狭くなる。２００のように送信出力が低下すると、距離ｄｚの装置では、受信信号強度がキャリアセンス閾値を越えるが、距離ｄｚ´の装置では、受信信号強度がキャリアセンス閾値を越えない。この状態で、ルート構築を行う。そして、ルート構築後、実際の送信（中継）では、出力を上げ、規定値に戻す。
【００３２】
これにより、ルートは維持されたまま、ルート構築時よりも強い受信信号強度が得られることになる。その為、環境からの外乱によって無線が不安定となった状況でも、より強い受信強度が得られるルートで中継が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１に係るマルチホップ無線通信装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る受信強度と距離の関係を示す図である。
【図３】実施の形態２に係るマルチホップ無線通信装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態２の制御の概念を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る受信強度と距離の関係を示す図である。
【図６】非マルチホップ方式を示す図である。
【図７】受信信号強度と距離の関係を示す図である。
【図８】マルチホップ方式を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  受信電力算出回路、１０１  キャリア検出回路、１０２  送信回路、１０３  受信回路、１０４  中継回路、１０５  送信信号出力アンプ、１０６  受信信号入力ゲイン、１０７  中継信号入力ゲイン、１０８  出力制御回路。
【図１】
2006005812.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006005812.tif 000005
【図４】
2006005812.tif 000006
【図５】
2006005812.tif 000007
【図６】
2006005812.tif 000008
【図７】
2006005812.tif 000009
【図８】
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