(57)【要約】【課題】  異なるサービスセットにまたがる制御局を設ける必要のない簡易な構成で、周波数や帯域のリソース使用状況をサービス間で共有し、干渉が発生しないように周波数や帯域のリソース割り当てを可能にする。【解決手段】  通信チャネルで互いに通信を行うサービスセットの無線局のうち少なくとも一つを調停局として設定し、調停局は通信チャネルと異なる予め定められた周波数帯域のコモンチャネルＣを受信し、他のサービスセットが送信するビーコンＢに含まれる使用通信チャネル情報に基づいて通信チャネルを決定するとともに、コモンチャネル上で、自サービスセットが使用する通信周波数チャネル情報を含むビーコンを繰り返し継続的に送信する。コモンチャネル上のビーコン直後の調停区間ＴＮを用いて複数のサービスセット間で干渉調停を行う。【選択図】  図２
2006254398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局の集合である第１のサービスセットが、第２のサービスセットを少なくとも含む他のサービスセットとの間において互いに干渉しないように、前記第１のサービスセット内で通信チャネルを介して無線通信を行う無線通信制御方法であって、
所定の条件に基づいて、前記第１のサービスセットから少なくとも１つの無線局を前記第１のサービスセットの調停局として選択するステップと、
前記第１のサービスセットの調停局が、
前記通信チャネルとは異なる周波数帯域に設定されたコモンチャネル上で送信されているビーコン信号を受信して、当該受信したビーコン信号から前記第２のサービスセットを含む他のサービスセットが使用している通信チャネル情報を抽出するステップと、
前記抽出した他のサービスセットが使用している通信チャネル情報に基づいて、前記第１のサービスセット内で使用する通信チャネルを決定するステップと、
前記第１のサービスセット内で使用する通信チャネルの情報を含むビーコン信号を前記コモンチャネルで送信するステップとを備えることを特徴とする、無線通信制御方法。
【請求項２】
前記第１のサービスセットの調停局が、自ら送信したビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、前記コモンチャネル上の信号を受信するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項３】
前記第１のサービスセットに属する無線局が、前記調停区間において、前記通信チャネルで障害となる干渉を検出したことを前記調停局に通知するための干渉検出信号を、前記コモンチャネル上に送信するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の無線通信制御方法。
【請求項４】
前記第１のサービスセットが、前記通信チャネルにおいて前記第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、当該干渉を検出した通信チャネルを変更するステップをさらに備え、
前記通信チャネルを変更するステップは、前記第１のサービスセットの調停局が、
前記コモンチャネル上で送信されているビーコン信号を受信して、当該受信したビーコン信号から前記第２のサービスセットでの通信チャネルの使用状況を検出するステップと、
前記検出した通信チャネルの使用状況に基づいて、通信チャネルを変更する先である移行通信チャネル候補を決定するステップと、
前記移行通信チャネル候補の情報を含むビーコン信号をコモンチャネル上で送信するステップと、
前記ビーコン信号を送信した直後の予め定められた時間である調停区間においてコモンチャネル上の信号を受信するステップと、
前記調停区間において他の無線局から送信されたチャネル変更要求信号を検出しない場合、前記移行通信チャネルを前記第１のサービスセットの新しい通信チャネルとして決定するステップと、
前記ビーコン信号の次のビーコン信号に前記決定した新しい通信チャネル情報を含めてコモンチャネル上で送信するステップとを有することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信制御方法。
【請求項５】
前記第１のサービスセットが、前記通信チャネルで前記第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、前記第２のサービスセットに対して干渉の原因となっている通信チャネルの開放を要求するステップをさらに備え、
前記開放を要求するステップは、前記第１のサービスセットの調停局が、
前記コモンチャネル上において前記第２のサービスセットから送信されているビーコン信号を受信するステップと、
前記第２のサービスセットのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、前記コモンチャネル上で前記第２のサービスセットに対して通信チャネル開放要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信制御方法。
【請求項６】
前記第１のサービスセットが、前記通信チャネルで前記第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、前記第２のサービスセットに対して干渉の原因となっている通信チャネルの送信電力の低減を要求するステップをさらに備え、
前記送信電力の低減を要求するステップは、前記第１のサービスセットの調停局が、
前記コモンチャネル上で送信されている前記第２のサービスセットからのビーコン信号を受信するステップと、
前記第２のサービスセットからのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、前記コモンチャネル上で前記第２のサービスセットに対して送信電力低減要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信制御方法。
【請求項７】
前記第１のサービスセットが、前記第２のサービスセットと同一の通信チャネルを共用しており、前記通信チャネルで利用可能な帯域リソースが不足した場合、前記第２のサービスセットに対してリソースの開放を要求するステップをさらに備え、
前記リソースの開放を要求するステップは、前記第１のサービスセットの調停局が、
前記コモンチャネル上で送信されている前記第２のサービスセットからのビーコン信号を受信するステップと、
前記第２のサービスセットからのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、前記コモンチャネル上で前記第２のサービスセットに対してリソース開放要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする、請求項２に記載の無線通信制御方法。
【請求項８】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットにおける通信チャネル利用状態を示す状態識別情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項９】
前記状態識別情報は、現在使用している通信チャネルの継続使用予定時間を表す情報を含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線通信制御方法。
【請求項１０】
前記状態識別情報は、通信チャネルの空きチャネル情報を含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線通信制御方法。
【請求項１１】
前記状態識別情報は、使用する通信チャネルを変更する際の変更通知情報を含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線通信制御方法。
【請求項１２】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける送信電力を示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１３】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける送信電力の可変範囲を示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１４】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける干渉マージンを示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１５】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットの通信チャネルにおける帯域リソース使用量を示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１６】
前記第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、前記第１のサービスセットの通信チャネルにおける開放可能な帯域リソース量を示す情報を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１７】
前記コモンチャネルを複局送信するステップをさらに備え、
前記複局送信するステップは、
前記第１のサービスセットの調停局が、前記コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信するための協調局を、前記第１のサービスセットに属する無線局から少なくとも１つ決定するステップと、
前記決定された協調局が、前記調停局から受信した複局送信すべきビーコン信号や調停信号を保持するステップと、
前記調停局と前記協調局とが、前記コモンチャネル上に前記ビーコン信号や調停信号を複局送信するステップとを有することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信制御方法。
【請求項１８】
前記複局送信するステップは、さらに、
前記第１のサービスセットの調停局が、
前記協調局が複局送信する際の送信開始時刻を、自身の送信開始時刻からどの程度遅延させるかを示す遅延量を決定するステップと、
前記決定した遅延量を前記協調局に通知するステップと、
前記協調局が、
前記通知された遅延量から前記調停局の送信開始時刻を認識するステップと、
前記認識した調停局の送信開始時刻から、前記通知された遅延量だけ遅延させたタイミングを、複局送信すべきビーコン信号や調停信号の送信を開始する送信開始時刻とするステップとを有し、
前記無線局は、受信側で復調されることによって耐マルチパス性を発揮する変復調方式を使用し、
前記遅延量を決定するステップで決定される複数の遅延量において、各遅延量の差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延分解能以上であり、前記遅延量の最大値と最小値との差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延上限以下であることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信制御方法。
【請求項１９】
前記協調局を決定するステップにおいて、決定される協調局数の上限は、パスダイバーシチ効果に寄与する最大有効ブランチ数に等しいことを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信制御方法。
【請求項２０】
前記変復調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式を用いることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信制御方法。
【請求項２１】
前記変復調方式にスペクトル拡散方式を用いることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信制御方法。
【請求項２２】
前記変復調方式にＯＦＤＭ方式を用いることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信制御方法。
【請求項２３】
前記変調方式にシングルキャリア変調方式を用い、前記復調方式に等化器を用いることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信制御方法。
【請求項２４】
複数の無線局の集合である第１のサービスセットが、第２のサービスセットを少なくとも含む他のサービスセットとの間において互いに干渉しないように、前記第１のサービスセット内で通信チャネルを介して無線通信を行う無線通信システムであって、
前記第１のサービスセットに属する無線局のうち少なくとも１つは、前記通信チャネルとは異なる周波数帯域に設定されたコモンチャネルを使用して信号の送受信を行う機能を有する調停局であり、
前記調停局は、前記コモンチャネル上でビーコン信号を送信し、
前記ビーコン信号は、前記第１のサービスセットが使用する通信周波数チャネル情報を含むことを特徴とする、無線通信システム。
【請求項２５】
前記コモンチャネルと前記通信チャネルとは、互いに異なる周波数帯に属することを特徴とする、請求項２４に記載の無線通信システム。
【請求項２６】
前記調停局は、前記コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信するための協調局を、前記第１のサービスセットに属する無線局から少なくとも１つ決定する協調局決定手段を有し、
前記協調局は、前記調停局から受信した複局送信すべきビーコン信号や調停信号を保持する保持手段を有し、
前記調停局と前記協調局とは、さらに、前記コモンチャネル上に前記ビーコン信号や調停信号を複局送信する複局送信手段を有することを特徴とする、請求項２４に記載の無線通信システム。
【請求項２７】
前記調停局は、さらに、
前記協調局が複局送信する際の送信開始時刻を、自身の送信開始時刻からどの程度遅延させるかを示す遅延量を決定する遅延量決定手段と、
前記決定した遅延量を前記協調局に通知する遅延量通知手段とを有し、
前記協調局は、さらに、
前記通知された遅延量から前記調停局の送信開始時刻を認識する手段と、
前記認識した調停局の送信開始時刻から、前記通知された遅延量だけ遅延させたタイミングを、複局送信すべきビーコン信号や調停信号の送信を開始する送信開始時刻とする送信タイミング制御手段とを有し、
前記無線局は、受信側で復調されることによって耐マルチパス性を発揮する変復調方式を使用し、
前記遅延量を決定するステップで決定される複数の遅延量において、各遅延量の差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延分解能以上であり、前記遅延量の最大値と最小値との差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延上限以下であることを特徴とする、請求項２６に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線局がデータを送受信する無線通信制御方法及び無線通信システムであって、より特定的には、集中制御局を設置することなく他の無線通信システムとの間での干渉を軽減する無線通信制御方法、及びその方法を用いる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信システムにおいて、通信チャネルを割り当てる方法としては、セルラ無線システムのように制御局で集中的に通信チャネルを割り当てる方法が一般的であった（例えば、特許文献１）。図４０は、特許文献１に記載の従来のセルラ無線システムの構成を示すブロック図である。図４０において、セルラ無線システムには複数のサービスエリア９０１〜９０４があり、各サービスエリア９０１〜９０４には基地局９１１〜９１４が設けられている。各基地局９１１〜９１４は同一の制御局９００に有線で接続されており、制御局９００が各基地局９１１〜９１４における通信チャネルの割り当てを管理していた。このように従来のセルラ無線システムは、制御局９００が通信チャネルの割り当てを管理することで、同一のシステム内ではサービスエリア間の干渉を回避していた。
【０００３】
一方、無線システムのさらなる普及に伴い、異なるシステム間の干渉を防ぐことが大きな課題となりつつある。特許文献１では、特に、ＣＤＭＡ−ＴＤＤシステムにおいて共通制御チャネルの電力が大きいために生じるシステム間干渉の問題を解決するための技術が開示されている。この技術によると、制御局において、各無線システムが共通に使用する共通制御チャネルの送信タイミングを制御することで、複数の無線システム間での共通制御チャネルの制御信号が衝突しないようにしていた。
【０００４】
ところで、携帯電話などを含めた公衆通信型の無線通信システムでは、基地局の配置を含めたトータルな設計により、システム間の干渉が問題にならないようにシステムを構成することが比較的容易である。しかし、コードレス電話や無線ＬＡＮなどの自営型の無線通信システムでは、異なる無線通信システムのサービスエリア同士が近接して設置される場合が少なくない。
【０００５】
特に近年、テレビや録画機器のデジタル化に伴い、家庭内でデジタル映像を無線伝送する機器が登場しており、今後も増加することが予想される。また、家電機器の無線制御や、監視カメラ映像の無線伝送、セキュリティシステムの制御データの無線伝送なども増加するであろう。このような民生機器に用いられる無線通信システムは、制御局を設けて集中制御したり、干渉回避の観点における十分な設計を行った上で機器を配置したりすることが困難なので、制御局を持たない独立した複数のシステムが、近接して設置されるケースが増加すると考えられる。
【０００６】
様々なサービスに関して、サービス毎に独立した無線システム（以下、サービスセットと称する）を構成すればシステムの構成や制御が単純になる。特に、相互接続性に関わる機能の多くはサービスセット内だけで考慮すればよいので、機器の導入が容易になり、また、ローコスト化に有利であるという利点がある。したがって、現状、家庭内に設置される無線機器はこのような独立したサービスセットになっているのが一般的である。
【０００７】
その反面、異なるサービスセットを全く独立に運用すると、無線システム間の干渉が発生し、通信の品質低下を招く可能性がある。周波数チャネルの数などのリソースに余裕がある場合は、各無線システムが独立して空きチャネルを探すなどの方法で干渉回避を行うことも可能であるが、このような方法では効率の良い制御が困難なので、リソースに余裕が無い場合に破綻したり、隠れ端末問題による干渉が回避し難い等の問題がある。
【０００８】
特許文献２には、制御局を設置することなくシステム間の干渉を軽減し、上述したような独立したサービスセットにも適用できる可能性のある技術が開示されている。この技術について、図４１を用いて説明する。図４１は、特許文献２に記載の従来の無線通信システムの構成を示すブロック図である。図４１において、例えば、無線局９５２〜９５５は、伝送用周波数帯域とは別に設けた制御用周波数帯域を用いて、各無線局９５２〜９５５が受信した無線信号の周波数情報と受信電力情報とを含む報知信号を無線局９５１に送信する。報知信号を受信した無線局９５１は、受信した報知信号に基づいて、干渉が発生しない周波数帯域を選択して無線局９５２に無線信号を送信する。
【特許文献１】特開２０００−２７０３６５号公報
【特許文献２】特開２００３−２６４８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２のように、受信信号の周波数情報と電力情報とを報知信号で相手局に通知する方法では、ある程度は適切に空きチャネルを選択し、干渉の影響を低減することができるが、あくまで報知信号から間接的に得た情報により干渉の程度を推測するに過ぎない。そのため、報知信号と通信信号との伝搬路特性の差異、及び各無線局の受信電力測定精度や感度の差異などにより、実際に通信を行った際には干渉が発生してしまうこともあり得る。そして、一旦干渉が発生してしまった場合には、干渉を回避する手段が提供されていない。
【００１０】
これに対して、異なるサービスセットがより密接に連携して、各サービス間でリソースを共用したり使い分けたりするためには、チャネルや帯域のリソース割り当ての制御が複雑になる上、膨大な種類の機器の相互接続性を確保する必要がある。加えて、一般的には無線システム全体を一元的に管理する制御局を設置する必要があるため、システム構成において柔軟性に欠けるという問題がある。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、制御局を設ける必要のない簡易な構成で、周波数や帯域のリソース使用状況をサービス間で共有し、干渉が発生しないように周波数や帯域のリソース割り当てを可能にし、新たな干渉源の発生や伝搬状況の変化などにより干渉が発生してしまった場合にも、干渉が発生したことを的確に通信相手局および周辺の無線局に伝えて干渉を回避することを可能にする無線通信制御方法及び無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数の無線局の集合である第１のサービスセットが、第２のサービスセットを少なくとも含む他のサービスセットとの間において互いに干渉しないように、第１のサービスセット内で通信チャネルを介して無線通信を行う無線通信制御方法に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明の無線通信制御方法は、所定の条件に基づいて、第１のサービスセットから少なくとも１つの無線局を第１のサービスセットの調停局として選択するステップと、第１のサービスセットの調停局が、通信チャネルとは異なる周波数帯域に設定されたコモンチャネル上で送信されているビーコン信号を受信して、受信したビーコン信号から第２のサービスセットを含む他のサービスセットが使用している通信チャネル情報を抽出するステップと、抽出した他のサービスセットが使用している通信チャネル情報に基づいて、第１のサービスセット内で使用する通信チャネルを決定するステップと、第１のサービスセット内で使用する通信チャネルの情報を含むビーコン信号をコモンチャネルで送信するステップとを備える。
【００１３】
好ましくは、無線通信制御方法は、第１のサービスセットの調停局が、自ら送信したビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、コモンチャネル上の信号を受信するステップをさらに備える。
【００１４】
また、無線通信制御方法は、第１のサービスセットに属する無線局が、調停区間において、通信チャネルで障害となる干渉を検出したことを調停局に通知するための干渉検出信号を、コモンチャネル上に送信するステップをさらに備えていてもよい。
【００１５】
また、無線通信制御方法は、第１のサービスセットが、通信チャネルにおいて第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、干渉を検出した通信チャネルを変更するステップをさらに備えていてもよい。この場合、通信チャネルを変更するステップは、第１のサービスセットの調停局が、コモンチャネル上で送信されているビーコン信号を受信して、受信したビーコン信号から第２のサービスセットでの通信チャネルの使用状況を検出するステップと、検出した通信チャネルの使用状況に基づいて、通信チャネルを変更する先である移行通信チャネル候補を決定するステップと、移行通信チャネル候補の情報を含むビーコン信号をコモンチャネル上で送信するステップと、ビーコン信号を送信した直後の予め定められた時間である調停区間においてコモンチャネル上の信号を受信するステップと、調停区間において他の無線局から送信されたチャネル変更要求信号を検出しない場合、移行通信チャネルを第１のサービスセットの新しい通信チャネルとして決定するステップと、ビーコン信号の次のビーコン信号に決定した新しい通信チャネル情報を含めてコモンチャネル上で送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
また、無線通信制御方法は、第１のサービスセットが、通信チャネルで第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、第２のサービスセットに対して干渉の原因となっている通信チャネルの開放を要求するステップをさらに備えていてもよい。この場合、通信チャネルの開放を要求するステップは、第１のサービスセットの調停局が、コモンチャネル上において第２のサービスセットから送信されているビーコン信号を受信するステップと、第２のサービスセットのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、コモンチャネル上で第２のサービスセットに対して通信チャネル開放要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
また、無線通信制御方法は、第１のサービスセットが、通信チャネルで第２のサービスセットからの干渉を検出した場合、第２のサービスセットに対して干渉の原因となっている通信チャネルの送信電力の低減を要求するステップをさらに備えていてもよい。この場合、送信電力の低減を要求するステップは、第１のサービスセットの調停局が、コモンチャネル上で送信されている第２のサービスセットからのビーコン信号を受信するステップと、第２のサービスセットからのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、コモンチャネル上で第２のサービスセットに対して送信電力低減要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
また、無線通信制御方法は、第１のサービスセットが、第２のサービスセットと同一の通信チャネルを共用しており、通信チャネルで利用可能な帯域リソースが不足した場合、第２のサービスセットに対してリソースの開放を要求するステップをさらに備えていてもよい。この場合、リソースの開放を要求するステップは、第１のサービスセットの調停局が、コモンチャネル上で送信されている第２のサービスセットからのビーコン信号を受信するステップと、第２のサービスセットからのビーコン信号直後の予め定められた時間である調停区間において、コモンチャネル上で第２のサービスセットに対してリソース開放要求信号を送信するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットにおける通信チャネル利用状態を示す状態識別情報を含むことを特徴とする。また、状態識別情報は、現在使用している通信チャネルの継続使用予定時間を表す情報を含むことを特徴とする。また、状態識別情報は、通信チャネルの空きチャネル情報を含むことを特徴とする。また、状態識別情報は、使用する通信チャネルを変更する際の変更通知情報を含むことを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける送信電力を示す情報を含むことを特徴とする。また、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける送信電力の可変範囲を示す情報を含んでいてもよい。また、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットに属する無線局の通信チャネルにおける干渉マージンを示す情報を含んでいてもよい。
【００２１】
好ましくは、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットの通信チャネルにおける帯域リソース使用量を示す情報を含むことを特徴とする。また、第１のサービスセットの調停局が送信するビーコン信号は、第１のサービスセットの通信チャネルにおける開放可能な帯域リソース量を示す情報を含むことを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、無線通信制御方法は、コモンチャネルを複局送信するステップをさらに備える。この場合、複局送信するステップは、第１のサービスセットの調停局が、コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信するための協調局を、第１のサービスセットに属する無線局から少なくとも１つ決定するステップと、決定された協調局が、調停局から受信した複局送信すべきビーコン信号や調停信号を保持するステップと、調停局と協調局とが、コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信するステップとを有することを特徴とする。
【００２３】
また、複局送信するステップは、さらに、第１のサービスセットの調停局が、協調局が複局送信する際の送信開始時刻を、自身の送信開始時刻からどの程度遅延させるかを示す遅延量を決定するステップと、決定した遅延量を協調局に通知するステップと、協調局が、通知された遅延量から調停局の送信開始時刻を認識するステップと、認識した調停局の送信開始時刻から、通知された遅延量だけ遅延させたタイミングを、複局送信すべきビーコン信号や調停信号の送信を開始する送信開始時刻とするステップとを有してもよい。この場合、無線局は、受信側で復調されることによって耐マルチパス性を発揮する変復調方式を使用し、遅延量を決定するステップで決定される複数の遅延量において、各遅延量の差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延分解能以上であり、遅延量の最大値と最小値との差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延上限以下であることを特徴とする。
【００２４】
協調局を決定するステップにおいて、決定される協調局数の上限は、パスダイバーシチ効果に寄与する最大有効ブランチ数に等しいことを特徴とする。また、無線通信制御方法は、変復調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式やスペクトル拡散方式やＯＦＤＭ方式を用いてもよい。また、無線通信制御方法は、変調方式にシングルキャリア変調方式を用い、復調方式に等化器を用いてもよい。
【００２５】
また、本発明は、複数の無線局の集合である第１のサービスセットが、第２のサービスセットを少なくとも含む他のサービスセットとの間において互いに干渉しないように、第１のサービスセット内で通信チャネルを介して無線通信を行う無線通信システムに向けられている。好ましくは、第１のサービスセットに属する無線局のうち少なくとも１つは、通信チャネルとは異なる周波数帯域に設定されたコモンチャネルを使用して信号の送受信を行う機能を有する調停局である。そして、調停局は、コモンチャネル上でビーコン信号を送信し、ビーコン信号は、第１のサービスセットが使用する通信周波数チャネル情報を含むことを特徴とする。また、コモンチャネルと通信チャネルとは、互いに異なる周波数帯に属することを特徴とする。
【００２６】
好ましくは、調停局は、コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信するための協調局を、第１のサービスセットに属する無線局から少なくとも１つ決定する協調局決定手段を有する。また、協調局は、調停局から受信した複局送信すべきビーコン信号や調停信号を保持する保持手段を有する。また、調停局と協調局とは、さらに、コモンチャネル上にビーコン信号や調停信号を複局送信する複局送信手段を有することを特徴とする。
【００２７】
好ましくは、調停局は、さらに、協調局が複局送信する際の送信開始時刻を、自身の送信開始時刻からどの程度遅延させるかを示す遅延量を決定する遅延量決定手段と、決定した遅延量を協調局に通知する遅延量通知手段とを有する。協調局は、さらに、通知された遅延量から調停局の送信開始時刻を認識する手段と、認識した調停局の送信開始時刻から、通知された遅延量だけ遅延させたタイミングを、複局送信すべきビーコン信号や調停信号の送信を開始する送信開始時刻とする送信タイミング制御手段とを有する。無線局は、受信側で復調されることによって耐マルチパス性を発揮する変復調方式を使用し、遅延量を決定するステップで決定される複数の遅延量において、各遅延量の差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延分解能以上であり、遅延量の最大値と最小値との差はパスダイバーシチ効果が得られる遅延上限以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、自律的に調停局を設定して、コモンチャネルを使用し、調停局間で異なるサービスセット間の調停を行うことにより、異なるサービスセットにまたがる制御局を設ける必要なしに、周波数や帯域のリソース使用状況をサービス間で共有し、干渉が発生しないように周波数や帯域のリソース割り当ておよび電力制御を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
・システム概要について
図１は、本発明の実施の形態１における周波数チャネル配置を説明する図である。図１において、本実施形態の無線通信システムは、コモンチャネルＣ、低速通信チャネルＴＬ１〜ＴＬｍ、及び高速通信チャネルＴＨ１〜ＴＨｎを周波数チャンネルに配置している。図２は、本発明の実施の形態１における無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。図２において、本発明の無線通信システムは、複数のサービスセットＳＳ１〜ＳＳ３を備えている。ここで、サービスセットとは、無線通信による特定のサービスに関連する機器のセットである。例えば、テレビのチューナ、ビデオレコーダ、及びディスプレイ等の間で映像や音声を無線伝送する場合、チューナ、ビデオレコーダ、及びディスプレイが１つのサービスセットとなる。あるいは、コードレス電話の親機と子機とのセットや、防犯センサと監視カメラとモニタとから成り監視映像やセンサ情報を無線伝送するセキュリティシステムのセットなどが、独立したサービスセットと成り得る。サービスセットは、物理的なエリアを占有するものではなく、１つの建物の中はもちろん、同じ部屋の中にも複数のサービスセットが存在し得る。
【００３１】
複数のサービスセット間で使用する周波数チャネルや帯域占有時間率などのリソースを調停するために、各サービスセットには少なくとも１つの調停局Ｎ１〜Ｎ３が設けられている。調停局Ｎ１〜Ｎ３は、コモンチャネルで制御情報を送受信する機能を備えている。調停局以外の無線局は、必ずしもコモンチャネルを送受信する機能を備える必要はない。また、同一のサービスセット内に調停局になる能力を有する無線局が複数存在してもよい。例えば、安定した電源が供給される無線局は調停局になる能力を有し、バッテリー駆動の無線局は調停局になる能力を有しない等の使い分けをすることができる。この場合、複数の無線局が同時に調停局になることもできるが、典型的には、サービスセット内で唯一の無線局が調停局となる。
【００３２】
様々なアプリケーションにおいて適切に通信チャネルを利用できるようにするため、通信チャネルとしては、図１に示すように低速通信チャネルと高速通信チャネルとが準備されている。各サービスセットは、いずれかの通信チャネルを選択して通信に使用するが、１つのサービスセットが複数の通信チャネルを確保することも可能である。例えば、図２において、サービスセットＳＳ３は、通信チャネルとして低速チャネルＴＬ１、ＴＬ２を同時に確保している。
【００３３】
コモンチャネルは、通信チャネルよりも到達距離が大きくなるように伝送方式が選定される。典型的には、図１のように、帯域幅が低速通信チャネルに等しく、伝送速度が通信チャネルの最低伝送速度以下に設定される。また、コモンチャネルには、２値ないし４値の周波数変調または位相変調などの、所要信号対雑音電力比が小さく、干渉マージンが大きい変調方式が使用される。これにより、コモンチャネルによる通信は、サービスセットの通信チャネルにおける通信エリアを含む広いエリアをカバーし、干渉源となり得るサービスセットの調停局との間で確実に通信することができる。
【００３４】
・ビーコンについて
図３は、調停局がコモンチャネル上で送信するビーコン信号の概念を説明する図である。図３において、各調停局は、コモンチャネル上で所定の周期ＴＢ毎にビーコンを送信する。ビーコンは、少なくとも自サービスセットが使用する通信チャネルの情報を含んでいる。さらに、ビーコンは、通信チャネル内での帯域リソース占有量を示す情報や、通信チャネルを継続的に確保する時間を示す情報を含んでもいてもよい。ビーコン直後の所定時間は、調停区間ＴＮとして規定されている。調停区間ＴＮは、新たなチャネルを取得する際や、干渉が生じてチャネル変更などの回避処置を行う際のサービスセット間の調停に利用される。
【００３５】
ビーコンを送信するタイミングは、各サービスセットにおいて調停局が自律的に決定するが、他のサービスセットが送信するビーコン及び調停区間のタイミングと重複しないように選定される。図４は、複数の調停局から送信されるビーコンがコモンチャネル上に存在する様子を示す図である。図４において、ビーコンＢ１〜Ｂ３は、それぞれサービスセットＳＳ１〜ＳＳ３の調停局Ｎ１〜Ｎ３から送信されたものである。各ビーコン直後の所定時間は、それぞれ調停区間ＴＮ１〜ＴＮ３として予約されている。各調停局は、自局のビーコン直後の所定の調停区間ではコモンチャネルを受信しており、調停の要求を受け付けることができる。
【００３６】
ビーコンの周期ＴＢが固定である場合、同一タイミングで複数のサービスセットがビーコンを送信し続ける可能性がある。このようなビーコンの衝突を回避するために、ビーコンの周期ＴＢの値は、予め定められた最小周期ＴＢｍｉｎと最大周期ＴＢｍａｘとの間で任意の時間を取り得るものとし、ビーコン毎にランダムな値に設定される（図４参照）。または、周期ＴＢの値をランダムにする代わりに、周期的なビーコン送信タイミングのうち一部で送信を休止して、他のビーコンと衝突していないかどうかをコモンチャネルを受信して確認するものとしてもよい。他のビーコンと衝突していることを検出した場合、周期ＴＢ程度コモンチャネルを観測して、衝突が起こらないタイミングを判断し、ビーコンの送信時間を変更する。この場合、連続して休止する回数の上限を定めておくことで、他の無線局がその回数よりも多い周期にわたってビーコンを観測すれば必ずビーコンを捕捉することが可能になる。好ましくは、連続して休止することはせず、休止タイミングの次の周期は必ずビーコンを送信することで、他の無線局は少なくとも２周期の期間にわたりビーコンを観測するとビーコンを捕捉できることになる。
【００３７】
・サービスセットの稼動開始手順
次に、新たなサービスセットが稼動を開始する際の手順について説明する。サービスセットＳＳ１及びＳＳ３が既に稼動しているときに、サービスセットＳＳ２に属する無線局が起動した場合を考える。ただし、無線局にはコモンチャネルを送受信する能力を備えているものと、備えていないものとが存在する。
【００３８】
まず、コモンチャネルを送受信できる無線局の動作について説明する。図１０は、コモンチャネルを送受信できる無線局の起動時の動作を示すシーケンス図である。図１０において、起動した無線局は、コモンチャネルをＴＢｍａｘ以上の時間受信し、自サービスセットのビーコンがあるかどうか探索する（ステップＳ１１）。探索のために受信する時間は、ＴＢｍａｘの数倍程度とすることが好ましい。無線局は、自サービスセットのビーコンが見つかった場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、そのビーコンに含まれる通信チャネル情報に基づいて自局の通信チャネルを設定し（ステップＳ１３）、自サービスセットが提供するサービスに加入する（ステップＳ１４）。無線局は、サービスへの加入手続きを通信チャネル上で行ってもよいが、ビーコン直後の調停区間を利用して行うことも可能である。
【００３９】
無線局は、自サービスセットのビーコンが見つからない場合は（ステップＳ１２のＮｏ）、自局が調停局に適するか否かを判断する（ステップＳ１５）。無線局は、自局が調停局に適する端末であれば（ステップＳ１５のＹｅｓ）、自ら調停局Ｎ２になり（ステップＳ１６）、適さない端末であれば（ステップＳ１５のＮｏ）、所定の時間待機した後（ステップＳ１７）、再度、上記探索手順を開始する。調停局に適する端末かどうかは、例えば電源状態により決定される。例えば、無線局に安定した電源が供給されている場合は調停局に適するが、バッテリー駆動の場合は調停局に適さない等の判断ができる。
【００４０】
自ら調停局となった無線局Ｎ２は、コモンチャネル上の他の調停局が送信したビーコンに含まれる使用チャネル情報に基づいて、干渉の影響を受けないと思われるチャネル、例えばＴＨ２をサービスセットＳＳ２の通信チャネルとして選択し、コモンチャネル上で、サービスセットＳＳ２の使用チャネル情報を含むビーコンＢ２を周期的に送信する。通信チャネルの選択に先立って、調停局Ｎ２自らが、利用可能性のある通信チャネルをスキャンして、干渉受信電力を順に測定し、前記ビーコンの情報と併せて、通信チャネルを選定する判断材料としてもよい。
【００４１】
次に、コモンチャネルを受信できない無線局の動作について説明する。図１１は、コモンチャネルを送受信できない無線局の起動時の動作を示すシーケンス図である。図１１において、起動した無線局は、自局の属するサービスセットＳＳ２で使用する可能性がある通信チャネルの１つを受信し（ステップＳ２１）、サービスセットＳＳ２の通信が行われているかどうか探索する（ステップＳ２２）。無線局は、所定時間受信しても所望の信号が見つからない場合（ステップＳ２３のＮｏ）、他の通信チャネルに変更して同様に探索する（ステップＳ２５）。サービスセットＳＳ２が既に稼動している場合は（ステップＳ２３のＹｅｓ）、このようにして探索することで、新たに起動した端末が自サービスセットの通信チャネルを発見してサービスに加入する（ステップＳ２６）。しかし、サービスセットＳＳ２が稼動しておらず、サービスセットＳＳ２で使用する可能性のある通信チャネルを全て探索しても所望の通信が見つからない場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、所定の時間待機した後（ステップＳ２７）、再度上記の探索を行うことで、定期的に通信チャネルを探索する。
【００４２】
新たにサービスセットＳＳ２の調停局が発生しビーコン送信を開始した場合において、既に稼動しているサービスセットの調停局Ｎ１、Ｎ３は、サービスセットＳＳ２のビーコンＢ２を受信して自サービスセットと通信チャネルが競合すると判断したときは、サービスセットＳＳ２のビーコンＢ２が送信された直後の調停区間において、コモンチャネル上でチャネル変更要求の信号を送信し、サービスセットＳＳ２とのチャネル調停を行う。調停局Ｎ２は、チャネル変更要求を受信すると、他の空きチャネル候補を選択し、ビーコンのチャネル情報を新たなチャネルに変更して、再度ビーコン送信を開始する。
【００４３】
・干渉回避手順について
次に、複数のサービスセットが既に稼動している際に新たに干渉が検出された場合の、干渉の回避手順について説明する。調停局が干渉を検出する場合と、調停局以外の無線局が干渉を検出する場合とが有り得るが、調停局以外の無線局が干渉を検出した場合も、調停局を介して他のサービスセットとの間で干渉回避のための調停を行う。例えば、サービスセットＳＳ１に属する調停局以外の無線局ＳＴ１２が干渉を検出し、干渉の回避が必要と判断した場合、無線局ＳＴ１２は、コモンチャネルを使用して調停局Ｎ１と通信を行うことで、他サービスセットとの干渉回避の調停を調停局Ｎ１に依頼することができる（以下、上述した方法をコモンチャネルを使用する方法と記す）。
【００４４】
コモンチャネルを使用する方法では、無線局ＳＴ１２は、他サービスセットとの間で干渉を検出すると、図５に示すようにコモンチャネル上で調停局Ｎ１のビーコンＢ１を検出した直後の調停区間ＴＮ１において、干渉を検知した旨を通知する干渉通知信号を送信する。図５は、無線局ＳＴ１２での通信チャネル変更時のコモンチャネル上の信号を示す図である。この方法には、通信チャネルを使用しないので、通信チャネルが干渉で使用困難になっていても制御可能で、通信チャネル上のトラヒックを増加させることがないという利点があるが、無線局ＳＴ１２がコモンチャネルで通信する能力を備えていなければ実現できないという欠点がある。
【００４５】
また、別の方法として、無線局ＳＴ１２は、自サービスセットで使用している通信チャネルＴＨ１上で、調停局Ｎ１に他サービスセットとの間での干渉回避の調停を依頼してもよい（以下、上述した方法を通信チャネルを使用する方法と記す）。通信チャネルを使用する方法では、例えば、無線局ＳＴ１２は、他サービスセットとの間で干渉を検出すると、通信チャネルＴＨ１上で調停局Ｎ１に対して干渉を検知した旨の干渉通知信号を送信する。この方法には、無線局ＳＴ１２がコモンチャネルでの通信能力を備えていなくても実現できる利点があるが、通信チャネルが干渉で使用困難になった場合に速やかな制御ができないことや、通信チャネル上のトラヒックが増加することなどの欠点がある。なお、無線局ＳＴ１２は、自律的に空きチャネル探索を行う機能を備えている場合は、予め探索した空きチャネルの情報を、移行先チャネル候補として干渉通知信号内に含めることもできる。
【００４６】
調停局Ｎ１は、調停区間ＴＮ１において自サービスセットに所属する端末から干渉通知信号を受信するか、または調停局自身が干渉を検出し回避が必要と判断した場合、所定の手順で変更先の新通信チャネルを決定する。図１２は、通信チャネル変更時の調停局Ｎ１の動作を示すシーケンス図である。図１２を参照して、調停局Ｎ１は、コモンチャネル上のビーコンを周期ＴＢ以上の時間受信して、ビーコンの情報に基づいて空きチャネルを探索する（ステップＳ３１）。その結果、調停局Ｎ１は、移行可能な通信チャネルが見つかった場合は、その通信チャネルをサービスセットＳＳ１で使用する通信チャネルの候補として決定する（ステップＳ３２）。そして、調停局Ｎ１は、移行可能な通信チャネルを通信チャネル変更通知信号としてビーコンに含んでコモンチャネルで送信する（ステップＳ３３）。
【００４７】
変更候補となる通信チャネルは、他のサービスセットが使用している通信チャネルと干渉しないように選定されているはずであるが、ビーコンの受信失敗などにより不適切なチャネルが選定されている可能性もある。このような場合は、他のサービスセットの調停局や、コモンチャネルを受信できる無線局が、通信チャネル変更通知信号を含むビーコン直後の調停区間において、チャネル変更要求信号（図５参照）を送信することで、当初予定していたチャネルを更に別のチャネルに変更することもできる。
【００４８】
調停局Ｎ１は、ビーコン送信後の調停区間を受信し（ステップＳ３４）、上述したチャネル変更要求信号を受信した場合は（ステップＳ３５のＹｅｓ）、別の通信チャネル候補を選定して（ステップＳ３６）、次の周期のビーコンで改めて通信チャネル変更通知信号を送信する（ステップＳ３３）。調停局Ｎ１は、この手順をチャネル変更要求信号が受信されなくなるまで繰り返す。調停局Ｎ１は、調停区間においてチャネル変更要求信号を受信しなかった場合（ステップＳ３５のＮｏ）、次の周期から新しい通信チャネル情報を有するビーコンを送信する。これによって、サービスセットＳＳ１に属する全無線局は、新しい通信チャネルに移行する（ステップＳ３７）。
【００４９】
一方、調停局Ｎ１は、移行可能な通信チャネルが見つからなかった場合は、コモンチャネル上のビーコンの情報に基づいて干渉源のサービスセットを推定し、推定した干渉源のサービスセットの調停局に対して通信チャネルの調停を試みる。図６は、調停局Ｎ１での干渉調停時のコモンチャネル上の信号を示す図である。調停局Ｎ１は、例えば、サービスセットＳＳ２が干渉源であると推定した場合、図６に示すように、サービスセットＳＳ２のビーコンＢ２を受信した直後に設定された所定の調停区間ＴＮ２において、通信チャネル開放要求信号を送出する。
【００５０】
通信チャネル開放要求信号を受けた調停局Ｎ２は、通信チャネルの移行が不可能であれば、通信チャネルの移行が不可能であることを通知するための通信チャネル変更拒否信号を送信する。一方、調停局Ｎ２は、通信チャネルの移行が可能であれば移行すると共に、サービスセットＳＳ１のために、通信チャネル変更通知信号を調停区間内で送出し、次回以降のビーコンに移行先の通信チャネル情報を含ませる。但し、通信チャネル変更通知信号を送信した直後のビーコンは、通信チャネル変更通知の情報を含むビーコンとしてもよい。このようにすることで、変更予定の通信チャネルが、今回の調停対象以外の無線局に干渉を与える恐れがある場合、そのビーコン直後の調停区間において、干渉を受ける恐れのある無線局が図５の場合と同様にチャネル変更要求信号を送信することにより、干渉を受ける前に通信チャネルの再変更を申し入れることが可能になる。
【００５１】
また、干渉を回避する方法としては、通信チャネルを変更するのではなく、送信電力制御の調停によって干渉を軽減することも可能である。この方法について、図７及び図１３を用いて説明する。図７は、調停局Ｎ１での電力制御調停時のコモンチャネル上の信号を示す図である。図１３は、送信電力制御時の調停局Ｎ１の動作を示すシーケンス図である。図１３において、調停局Ｎ１は、干渉源のサービスセットＳＳ２の調停局Ｎ２に対して、通信チャネル開放要求信号の代わりに送信電力低減要求信号（図７参照）を送信する（ステップＳ４１）。送信電力低減要求信号には、要求する電力低減量の情報が含まれている。
【００５２】
調停局Ｎ２は、サービスセットＳＳ２が送信電力低減を受け入れる場合には電力低減承諾信号を送信し、調停局Ｎ１の要求を満足する送信電力低減を実行する。調停局Ｎ１は、調停局Ｎ２が送信電力低減を実行すると調停を終了する（ステップＳ４３）。一方、調停局Ｎ２は、サービスセットＳＳ２が送信電力低減を受け入れられない場合は、電力低減拒否信号を送信する。調停局Ｎ１は、電力低減拒否信号を受信した場合（ステップＳ４２のＹｅｓ）、調停失敗として電力調停を終了する（ステップＳ４８）。
【００５３】
また、送信電力制御で干渉を解決するには、干渉を受けたサービスセットが送信電力を増加させる方法も有り得る。一般には、干渉が存在するときに送信電力を増加させると、より干渉を大きくすることになるため、送信電力増加制御はあまり行なわれない。しかし、無線局の位置関係による受信信号強度の差異や、サービスセット毎に使用している変調方式の差異などにより、サービスセットＳＳ１が干渉を受けていても、サービスセットＳＳ２においては干渉マージンに余裕があるケースが発生し得る。例えば、サービスセットＳＳ１の無線局は比較的広範囲にわたって設置され、サービスセットＳＳ２の無線局は互いに至近距離に設置されている場合、サービスセットＳＳ２内では伝搬損失が小さいため十分強い受信信号電力が得られるので干渉マージンが大きく、干渉電力が増加しても所要ＣＩＲが確保される。また、サービスセットＳＳ１は高速伝送を行なうために所要ＣＩＲの大きい多値変調方式を使用して干渉の影響を受けやすく、サービスセットＳＳ２は所要ＣＩＲの小さい２値変調などの方式を使用している場合は、サービスセットＳＳ１と比較してサービスセットＳＳ２は大きな干渉マージンを有する。このような場合は、サービスセットＳＳ１の無線局の送信電力を増加させる方法も有効である。
【００５４】
送信電力を増加させ干渉を回避する手順を図１３の点線で囲まれた部分に示す。図１３において、調停局Ｎ１は、電力低減拒否信号を受信した場合（ステップＳ４２のＹｅｓ）、サービスセットＳＳ１の送信電力増加を試みるために、送信電力増加宣言信号を送信する（ステップＳ４４）。送信電力増加宣言信号には、所望の電力増加量の情報が含まれている。調停局Ｎ２は、干渉サービスセットＳＳ２の干渉マージンに余裕がある場合は、サービスセットＳＳ１の電力増加を許容する旨の電力増加許可信号をコモンチャネル上で送信し、干渉マージンに余裕がない場合は、サービスセットＳＳ１の電力増加を拒否する旨の電力増加拒否信号をコモンチャネル上で送信する。調停局Ｎ１は、電力増加許容信号を受信した場合（ステップＳ４５のＹｅｓ）、送信電力を増大させる（ステップＳ４６）。
【００５５】
なお、図１３において、調停局Ｎ１は、送信電力低減要求信号による調停を試行した後、電力増加宣言信号による調停を試行するものとしたが、これに限るものではなく、逆の手順で試行する方法としても良いし、電力低減要求または電力増加宣言のいずれか一方のみを試行する方法としても良い。また、調停局Ｎ１は、相手局に送信電力の低減を依頼せずに、自身のサービスセットの送信電力を低減してもよいものとする。
【００５６】
これらの調停制御シーケンスは、原則として調停区間内で行われる。調停区間を越えると、他のサービスセットのビーコンと衝突する可能性があるためである。一つの調停区間内で調停が完了しなかった場合は、調停当事者のどちらかのサービスセットのビーコン送信後に引き続き調停を行うことができる。例えば、図７の調停区間ＴＮ２内で調停が完了しなかった場合、次に調停局Ｎ１が送信するビーコンＢ１の直後の調停区間や、その次の調停局Ｎ２が送信するビーコンＢ２の直後の調停区間で、引き続き調停を行うことができる。また、送信電力制御を円滑に行うために、予め、ビーコンに送信電力制御関連情報を含めておくことができる。例えば、自サービスセットに属する各無線局の、通信チャネルでの送信電力やその可変範囲、干渉マージンなどを、定期的に送信しておくことにより、送信電力の調停が円滑に行えるだけでなく、干渉回避を通信チャネル変更で行うか送信電力制御で行うかの判断が的確に行えるようになり、さらには、通信チャネル変更と送信電力制御の組み合わせで最適な干渉低減を図ることが可能になるという利点がある。
【００５７】
・リソース調停手順について
通信チャネルの使用形態として、１つの周波数チャネルを１つのサービスセットで占有することもできるが、複数のサービスセットが同一周波数チャネルを時分割で使用することも可能である。コモンチャネル上のビーコンには帯域リソース占有量の情報も含むことができ、これを用いて、同一の通信チャネルを複数のサービスセットで時分割利用する際の調停が可能になる。
【００５８】
運用中のサービスセットで必要とする帯域リソースが動的に変化する場合も、コモンチャネル上のビーコンを受信して空きリソースの情報を把握し、要求するリソースをコモンチャネル上でアナウンスすることにより、効率の良いリソース調停が比較的簡単に実現できる。サービスセットＳＳ１が追加の帯域リソースを必要とする場合、まず、サービスセットＳＳ１の調停局Ｎ１が、コモンチャネルでビーコンを所定時間受信して、ビーコン中の情報から使用中の通信チャネルに必要な帯域リソースが空いているかどうかを判断する。ここでは、サービスセットＳＳ１とサービスセットＳＳ２とが共に通信チャネルＴＨ１を使用しているものとする。調停局Ｎ１は、通信チャネルＴＨ１において十分なリソースが空いていないと判断した場合、当該通信チャネルを使用中の他のサービスセットＳＳ２に対して、リソース開放の要求を行う。
【００５９】
このようにリソースを調停する方法について、図８及び図１４を用いて具体的に説明する。図８は、調停局Ｎ１での帯域リソース調停時のコモンチャネル上の信号を示す図である。図１４は、リソース調停時の調停局Ｎ１の動作の一例を示すシーケンス図である。図１４を参照して、調停局Ｎ１は、サービスセットＳＳ２の調停局Ｎ２が送出したビーコンＢ２の後の所定の調停区間ＴＮ２において、リソース開放要求信号を送出する（ステップＳ５１）。リソース開放要求信号には、開放してほしいリソースの量を示す情報が含まれている。リソース開放の要求を受けた調停局Ｎ２は、必要に応じて通信チャネルにおいて自サービスセット内の調停を行い、リソース開放が直ちに可能であれば開放すると共に、サービスセットＳＳ１のために開放したことを通知する目的で、リソース開放通知情報を含むビーコンをコモンチャネル上で送出し、次回以降のビーコンにおいて、更新した占有リソース量情報を送信する。
【００６０】
一方、調停局Ｎ２は、リソースを開放できない場合は、開放できない旨を示すリソース開放拒否情報を含むビーコンをコモンチャネル上で送出する。サービスセットＳＳ１は、所要のリソースが確保できなかった場合（ステップＳ５２のＮｏ）、当該通信チャネルを使用するサービスセットが存在するか否かを判定し（ステップＳ５４）、当該通信チャネルを使用するサービスセットに開放要求を試みる（ステップＳ５５）。その結果、当該通信チャネル上で所要リソースの確保が無理であった場合は（ステップＳ５４のＮｏ）、他に通信チャネル候補が存在するか否かを判定する（ステップＳ５６）。他に通信チャネル候補が存在する場合（ステップＳ５６のＹｅｓ）、通信チャネル候補を変更し（ステップＳ５７）、同様の手順でリソース確保を試みる。
【００６１】
このように、コモンチャネルを使用してリソース確保のための調停を行うことにより、通信チャネルのリソースを調停のために使う必要が無いので、通信チャネルの通信を妨げることなく簡単な手順でリソースを確保することができる。
【００６２】
なお、サービスセットＳＳ２が直ちにリソースを開放できないが一定時間経過後にはリソースの開放が可能になる場合、調停局Ｎ２は、リソースが開放可能になるまでの予定時間をアナウンスするためのリソース開放予告信号をビーコンに含めることもできる。このアナウンスを聞いた調停局Ｎ１は、待ち時間が許容できる場合にはリソース開放待機宣言信号を調停区間ＴＮ２内で送信する。このようにして待ち時間の調停が合意に至った場合には、調停局ＴＮ２は、一定時間経過後のリソース開放直後のビーコンＢ２内で、サービスセットＳＳ１のために開放した旨を示すリソース開放通知情報を送信する。
【００６３】
また、調停局ＴＮ１は、リソース開放要求信号の中で、リソースを取得したい時刻を指定することも可能である。調停局Ｎ２は、要求された時刻にリソース開放が可能かどうか調べた上、可能であればリソース開放予告信号をビーコンに含めて送信することで、調停を行うことができる。
【００６４】
上記説明においては、サービスセットＳＳ２にのみリソースを開放させるものとして説明したが、３つ以上のサービスセットで通信チャネルを共用している場合は、複数のサービスセットから少しずつリソースを開放してもらうこともできる。リソース開放が可能なサービスセットの調停局は、ビーコンに開放可能なリソースの量を示す情報を含めて送信し、開放要求したサービスセットの調停局は、それらのビーコンを受信して各サービスセットに要求するリソース開放の量を判断し、あらためてリソース開放要求信号を各サービスセットに対して送信することで、複数サービスセットを対象とするリソース調停が実現できる。
【００６５】
図９は、ビーコン信号のフォーマットの一例を示す図である。図９において、ＳＳＩＤは所属するサービスセットを示すサービスセット識別子である。ＳＳＣＨはサービスセットが使用する通信チャネルを示す通信チャネル情報である。ＳＴＡはサービスセットの通信チャネル利用状態を示す状態識別情報である。ＰＣは電力制御に関連する情報を有する電力制御情報である。ＲＥＳは使用リソース状態を示すリソース情報である。通信チャネル情報ＳＳＣＨは、現在使用している１つ以上の通信チャネルの識別子を含む。状態識別情報ＳＴＡは、現通信チャネルの継続使用予定時間、通信チャネルの空きチャネル情報、通信チャネルを変更する際の変更通知情報、変更予定のチャネル識別子などを含むことができる。電力制御情報ＰＣには、自サービスセットに属する各無線局の通信チャネルでの送信電力やその可変範囲、干渉マージンなどを含むことができる。リソース情報ＲＥＳには、現在使用しているリソース量やその継続使用予定時間、開放可能なリソース量や開放可能になるまでの予定時間などを含むことができる。
【００６６】
なお、図９では、各情報フィールドを固定的に図示したが、順序やサイズは任意に構成できるのは言うまでもない。また、すべての情報フィールドが必要なわけではなく、フィールド識別子とフィールド長情報を各フィールドに設ける等の方法で、必要な長さの必要なフィールドのみを含むようにビーコンを構成することができる。
【００６７】
また、図１においては、コモンチャネルと通信チャネルは隣接する周波数帯のように図示しているが、このような配置に限るわけではなく、通信チャネルと異なる周波数帯にコモンチャネルを配置したり、低速通信チャネルと高速通信チャネルとを別々の周波数帯に配置してもよい。例えば、コモンチャネルをＶＨＦ帯に、低速周波数チャネルをＵＨＦ帯に、高速周波数チャネルをＳＨＦ帯にそれぞれ設定することも可能である。
【００６８】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムによれば、自律的に調停局を設定して、コモンチャネルを使用し、調停局間で異なるサービスセット間の調停を行うことにより、異なるサービスセットにまたがる制御局を設ける必要なしに、周波数や帯域のリソース使用状況をサービス間で共有し、干渉が発生しないように周波数や帯域のリソース割り当ておよび電力制御を行うことが可能になる。
【００６９】
（実施の形態２）
・システム概要について
実施の形態１では、コモンチャネルでカバーできる範囲を広くするために、コモンチャネルの変調方式を４値以下の周波数変調または位相変調とし、その伝送速度を通信チャネルの最低伝送速度以下としていた。これに対して、実施の形態２では、各無線局は、変復調方式に耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、コモンチャネルへの信号（ビーコン信号、調停区間への信号）を送信するときに、同じサービスセットに属する調停局と調停局以外の無線局とがほぼ同時に送信（複局送信）することを特徴とする。耐マルチパス性を有する変復調方式を用いて複局送信することで、コモンチャネルのカバーできる範囲をより広くできるとともに、より確実に伝送することが可能となる。
【００７０】
図１５は、本発明の実施の形態２における無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。図１５において、図２に示す無線システムと異なるのは、同じサービスセットに属する調停局と無線局とがビーコン信号や調停区間へ送信する信号を複局送信する点である。以下の説明では、調停局とともに複局送信を行う無線局のことを協調局と呼ぶ。コモンチャネル上の調停区間へ送信される信号には、実施の形態１で説明したように、干渉通知信号、チャネル変更要求信号、送信電力低減要求信号、及びリソース開放要求信号などの多くの信号があるが、以下の説明ではこれらをまとめて調停信号と呼ぶ。また、以下の説明では、サービスセットＳＳ１に属する調停局と協調局とが複局送信する場合を例として説明する。
【００７１】
実施の形態２では、無線局の変復調方式として耐マルチパス性を有する変復調方式を用いる。耐マルチパス性を有する変復調方式を用いて通信することで、無線の伝搬路で生じるマルチパスフェージングによる特性劣化を軽減できる。しかも、マルチパスを構成する各遅延波の受信機への到来時間差が適度にある場合には、各遅延波（パス）を分離合成することでダイバーシチ効果（パスダイバーシチ効果）が得られ、伝送特性を積極的に改善することができる。パスダイバーシチ効果が得られる時間差の下限値を遅延分解能と呼び、上限値を遅延上限と呼ぶ。各遅延波の時間差が遅延分解能より短い、または、遅延上限より長いと、パスダイバーシチ効果が十分得られない。特に、遅延上限より長い場合には、符号間干渉を生じて伝送特性が大きく劣化してしまうことがある。
【００７２】
実施の形態２では、無線局の変復調方式として耐マルチパス性を有する変復調方式を用い、ビーコン信号と調停信号とを複局送信する際に、調停局と協調局との送信開始時刻に意図的に適度な時間差を設けることで、受信側においてパスダイバーシチ効果を発揮させることができる。これにより、ビーコン信号と調停信号とを高品質で広範囲に伝送することが可能となり、ビーコン信号の伝達やサービスセット間での調停を確実に行うことができる。
【００７３】
耐マルチパス性を有する変復調方式には、例えば、スペクトル拡散方式や、情報を広い周波数に渡って配置された多数のサブキャリアに分散させて伝送する直交周波数多重方式（ＯＦＤＭ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、伝送シンボル内に位相や振幅の冗長を加えることで耐マルチパス性を発揮させる、いわゆる耐マルチパス変調方式などがある。耐マルチパス変調方式には、凸状の位相冗長を加えるＰＳＫ−ＶＰ（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉｅｄ  Ｐｈａｓｅ）方式、振幅冗長を加えるＰＳＫ−ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）方式がある。スペクトル拡散方式には、例えば、元の信号より広い帯域の拡散信号を掛け合わせる直接拡散方式（ＤＳＳＳ；Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）や、周波数を広い帯域に渡ってホップさせる周波数ホッピング方式（ＦＨＳＳ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）、帯域の広いインパルスで拡散するタイムホッピング方式（ＴＨＳＳ；Ｔｉｍｅ  Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）などがある。また、通常のシングルキャリア変調方式を用いて無線通信した場合であっても、受信側で等化器を用いることによって、耐マルチパス性を発揮させることができる。
【００７４】
本実施の形態では、耐マルチパス性を有する変復調方式として、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いる場合を例に説明する。また、各無線局は、遅延分解能の時間長に比べて送受信局間の伝搬時間が無視できる程度の範囲に位置するものとする。
【００７５】
・手順１：サービスセットの稼動開始手順
新たなサービスセットが稼動を開始する際の手順については、実施の形態１で説明した図１０及び図１１に示す手順と同じなので詳細な説明は省略する。実施の形態１で説明したように、調停局Ｎ１は、コモンチャネル上に自サービスセットの使用チャネル情報を含むビーコン信号を周期的に送信する。調停局Ｎ１と同じサービスセットの無線局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、調停局Ｎ１の送信するビーコン信号を受信することで、または、利用可能性のある通信チャネルを順に探索することで自サービスセットのサービスに加入する。
【００７６】
・手順２：調停局による協調局の決定手順
図１６は、自サービスセットに属する無線局の中から協調局を決定する時の動作シーケンスを示す図である。図１６を用いて、調停局Ｎ１が自サービスセットに属する無線局の中から協調局を決定する手順を説明する。調停局Ｎ１は、あらかじめ自サービスセットに属する無線局の台数や各無線局のＩＤを把握しているものとする。これは、無線局が、自サービスセットのサービスに加入する際に、新たにサービスに加入したことを示す信号や、自局のＩＤを含む信号を周りに送信することで実現可能である。以下の説明では、自サービスセット内に調停局以外の無線局がＮ台属するものとする。
【００７７】
まず、図１６を参照して、調停局Ｎ１は、変数ｉを１にセットする（ステップＳ６１）。調停局Ｎ１は、自サービスセット内の無線局ｉ（ｉ＝１、２、…、Ｎ）宛てに協調局となり得るか否かを尋ねるための探索信号を送信する（ステップＳ６２）。探索信号を受信した無線局ｉは、自局が協調局となり得るか否かを示す応答信号を調停局へ返信する。調停局Ｎ１は、無線局ｉからの応答信号を受信し（ステップＳ６３）、無線局ｉが協調局となり得る場合（ステップＳ６４のＹｅｓ）、無線局ｉを協調局として登録する（ステップＳ６５）。調停局Ｎ１は、登録した協調局数が所定の上限数に達した場合（ステップＳ６６のＹｅｓ）、各協調局における複局送信時の遅延量を決定し、各協調局へ通知する（ステップＳ６７）。
【００７８】
一方、無線局ｉが協調局となり得ない場合（ステップＳ６４のＮｏ）や、登録した協調局数が上限数に達していない場合（ステップＳ６６のＮｏ）、調停局Ｎ１は、ｉがＮに等しいかどうかを判定する（ステップＳ６８）。ｉ＝Ｎでない場合、つまり、自サービスセット内の調停局以外の全ての無線局に対して協調局となり得るか否かを尋ね終わっていない場合（ステップＳ６８のＮｏ）、ｉに１加算したものを新たにｉとして（ステップＳ６９）、次の無線局ｉに同様に協調局となり得るか否かを尋ねる（ステップＳ６２）。一方、ｉ＝Ｎの場合、つまり、自サービスセット内の全ての無線局に対して、協調局となり得るか否かを尋ね終わった場合（ステップＳ６８のＹｅｓ）、調停局Ｎ１は、それまでに登録した各協調局における複局送信時の遅延量を決定し、各協調局へ通知する（ステップＳ６７）。遅延量を通知された無線局は、自局が協調局であると認識するとともに、通知された遅延量を保持しておく。以上の手順は通信チャネルを介して行われる。
【００７９】
図１６のフローチャートを実行することで、調停局Ｎ１は、自サービスセット内の調停局以外の無線局に協調局となり得るか否かを尋ね、協調局となり得る無線局を協調局として登録し、各協調局における複局送信時の遅延量を決定し、各協調局へ遅延量を通知することができる。そして、無線局は、遅延量を通知されることにより、自局が協調局となったことを認識することができる。無線局が協調局となり得るかどうかの判断は、例えば、コモンチャネルでの通信機能を有するかどうかで決定し、コモンチャネルでの信号の送受信が可能な場合は協調局となり得る、不可能な場合は協調局となり得ないとしてもよい。また、例えば、無線局の電源状態により決定し、安定した電源に接続されている場合は協調局となり得る、バッテリー駆動の場合は協調局となり得ないと判断してもよい。また、例えば、無線局の送信電力により決定し、所定値以上の送信電力での送信が可能な場合は協調局となり得る、不可能な場合は協調局となり得ないと判断してもよい。また、これら複数の判断条件を組み合わせて、協調局となり得るかどうかを判断してもよい。例えば、コモンチャネルでの信号の送受信が可能で、かつ、安定した電源に接続されている場合のみ協調局となり得る、それ以外の場合は協調局となり得ない等の運用ができる。
【００８０】
図１６のステップＳ６７において、調停局が協調局に通知する遅延量について説明する。協調局は、複局送信する際、調停局の送信開始時刻から、調停局に通知された遅延量だけ遅延させた時刻を自局の送信開始時刻とする。前述のように、耐マルチパス性を有する変復調方式においてパスダイバーシチ効果を得るには、受信機に到来する各遅延波の時間差が遅延分解能以上であり、かつ、遅延上限以下であることが必要である。例えば、変復調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式を用いる場合、遅延分解能はシンボル長の数分の１程度、遅延上限は１シンボル長未満の値である。図１６のステップＳ６７において、調停局が協調局に通知する各遅延量の差は、遅延分解能以上の時間差を有し、調停局が各協調局に通知する遅延量の差の最大値は、遅延上限以下の値に決定される。これにより、調停局と協調局とが複局送信する信号には適度な時間差が設けられるので、受信側でパスダイバーシチ効果を積極的に発揮させることができ、複局送信されたビーコン信号や調停信号を広範囲に高品質で伝送することが可能となる。
【００８１】
図１６のステップＳ６６における協調局数の上限数について説明する。協調局数の上限値は、（最大有効ブランチ数―１）に等しいことが望ましい。耐マルチパス性を有する変復調方式において、パスダイバーシチ効果に寄与する最大の遅延波の数には上限があり、この上限値のことを最大有効ブランチ数と呼ぶ。通常、最大有効ブランチ数は、遅延上限を遅延分解能で除した値以下となり、用いる変復調方式によって異なる。例えば、変復調方式にＰＳＫ−ＶＰ方式を用いた場合、遅延分解能はシンボル長の数分の１程度、遅延上限は１シンボル長未満の値であるため、最大有効ブランチ数は２〜３程度になる。例えば、最大有効ブランチ数が２の場合、遅延分解能だけ離れた到来遅延を有する２つの遅延波の間の到来時間に、さらに３つ目の遅延波が到来すると、３波目は元の２波の両方に重畳され、受信機でのパス分解後も共通して残留することとなって、パスダイバーシチにおけるブランチ（枝）間の相関を増し、劣化を生じてしまう。したがって、遅延上限が遅延分解能に近くなり、パスダイバーシチによる効果に寄与する最大有効ブランチ数が少数に限られるような場合においては、闇雲に複局送信を行う無線局数を増やすことによって、かえって特性劣化を生じる場合が発生し得る。
【００８２】
したがって、図１６のステップＳ６６において、協調局数の上限数は（最大有効ブランチ数―１）に等しいことが望ましい。これにより、複局送信を行う無線局の数は、調停局を含めて、最大有効ブランチ数に等しくなるため、不必要に協調局の数を増やすことなく、効果的にパスダイバーシチ効果を得ることができる。
【００８３】
・手順３：ビーコン信号の複局送信手順
図１７は、調停局Ｎ１とともにビーコン信号を複局送信する時の協調局の動作シーケンスを示す図である。図１７を用いて、協調局が調停局Ｎ１とともにビーコン信号を複局送信する時の手順について説明する。ただし、調停局Ｎ１は、コモンチャネル上にビーコン信号を周期的に送信しているものとする。図１７を参照して、協調局は、調停局Ｎ１がコモンチャネル上に送信したビーコン信号を受信し保持する（ステップＳ７１）。協調局は、調停局Ｎ１の次のビーコン信号の送信開始時刻を認識する（ステップＳ７２）。協調局は、調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて、自局のビーコン信号の送信開始時刻を決定する（ステップＳ７３）。具体的には、協調局は、調停局Ｎ１のビーコン信号の送信開始時刻から、通知された遅延量だけ遅延させた時刻を自局のビーコン信号の送信開始時刻とする。協調局は、送信開始時刻になったらコモンチャネルへビーコン信号の送信を開始する（ステップＳ７４）。そして、ステップＳ７２へ戻り、同様の手順を繰り返す。
【００８４】
図１７のステップＳ７２において、協調局が調停局Ｎ１の次のビーコン送信開始時刻を認識する方法について説明する。調停局Ｎ１は、コモンチャネル上に送信するビーコン信号とは別に、通信チャネル上に、次のビーコン送信開始時刻を協調局に通知するための送信時刻通知信号を送信する。協調局は、送信時刻通知信号を受信することで、調停局Ｎ１の次のビーコン送信開始時刻を認識することができる。これにより、調停局Ｎ１がビーコン周期を柔軟に変更することができるので、ビーコン周期をランダムに変更したり、周期的なビーコン信号のうち一部を休止したりして、他サービスセットのビーコン信号と衝突していないかどうかを確認することができる。
【００８５】
図１８は、調停局Ｎ１が通信チャネルを使って、次のビーコン送信開始時刻を協調局に通知する方法を説明するための図である。調停局Ｎ１は、通信チャネルが空いている時間に、調停局の次のビーコン信号Ｂ１の送信開始時刻を含む送信時刻通知信号を送信する。協調局ＳＴ１１は、送信時刻通知信号を受信し、調停局の次のビーコン信号Ｂ１の送信開始時刻を認識する。そして、協調局ＳＴ１１は、あらかじめ調停局に通知された遅延量に基づいて、自局の送信開始時刻を決定し、送信開始時刻になったら、ビーコン信号Ｂ１を送信する。協調局ＳＴ１２も、協調局ＳＴ１１と同様の手順でビーコン信号Ｂ１を送信する。
【００８６】
図１９は、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とが送信するビーコン信号Ｂ１のタイミング図である。調停局Ｎ１が協調局を決定する際に、協調局ＳＴ１１が調停局Ｎ１から通知された遅延量はτ／２であり、協調局ＳＴ１２が調停局Ｎ１から通知された遅延量はτであるものとする。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、図１７の手順に従い、調停局Ｎ１の送信開始時刻から、通知された遅延量だけ遅延させた時刻を送信開始時刻とする。つまり、協調局ＳＴ１１は、調停局Ｎ１の送信開始時刻からτ／２だけ遅延させた時刻を送信開始時刻とし、協調局ＳＴ１２は、調停局Ｎ１の送信開始時刻からτだけ遅延させた時刻を送信開始時刻とする。
【００８７】
受信側でパスダイバーシチ効果を発揮させるために、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１との送信開始時刻の差である（協調局ＳＴ１１と協調局ＳＴ１２との送信開始時刻の差でもある）τ／２は遅延分解能以上の長さに設定される。また、同様に、各無線局の送信開始時刻の差の最大値であるτは遅延上限以下の値に設定される。したがって、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２から送信されたビーコン信号Ｂ１は、調停局Ｎ１から送信されたビーコン信号Ｂ１に対し、それぞれτ／２、τに近い時間差で受信局（例えば、サービスセットＳＳ２の調停局Ｎ２）に到来する。これにより、受信局においては、パスダイバーシチ効果を効果的に発揮させて、ビーコン信号Ｂ１を高品質に受信することができる。
【００８８】
・手順４：調停信号の複局送信手順
図２０は、協調局が調停信号を複局送信する時のフローチャートを示したものである。図２０を用いて、協調局が調停局とともに調停信号を複局送信する時の手順を説明する。まず、調停局Ｎ１は、調停区間に調停信号を送信する前に、あらかじめ通信チャネルを使って、調停信号を協調局に送信する。協調局は、通信チャネルで送信された調停信号を受信し、保持する（ステップＳ８１）。協調局は、調停局Ｎ１における調停信号のコモンチャネル上への送信開始時刻を認識する（ステップＳ８２）。協調局は、調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて、自局の調停信号の送信開始時刻を決定する（ステップＳ８３）。具体的には、協調局は、調停局Ｎ１の調停信号の送信開始時刻から、通知された遅延量だけ遅延させた時刻を自局の調停信号の送信開始時刻とする。協調局は、送信開始時刻となったらコモンチャネル上へ調停信号の送信を開始する（ステップＳ８４）。
【００８９】
図２０のステップＳ８２において、協調局が調停局Ｎ１の調停信号の送信開始時刻を認識する方法として、例えば、調停局Ｎ１が通信チャネル上に送信する調停信号中に、調停信号のコモンチャネル上への送信開始時刻を示す情報を入れておく方法がある。また、別の方法として、調停局Ｎ１が、通信チャネル上に送信する調停信号とは別に、通信チャネル上に、調停信号のコモンチャネル上への送信開始時刻を知らせるための送信時刻通知信号を送信する方法がある。本実施の形態では、調停局Ｎ１が通信チャネル上へ協調局への調停信号を送信する際に、調停信号中にコモンチャネルへの送信開始時刻を示す情報を入れておくものとして説明する。
【００９０】
図２１は、図２０の手順に従ったときの、調停信号の共有方法を説明するための図である。調停局Ｎ１は、通信チャネルが空いている時間に調停信号を送信する。この調停信号には、調停局Ｎ１における調停信号のコモンチャネル上への送信開始時刻を示す情報が含まれている。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、通信チャネル上で調停信号を受信し保持するとともに、調停局Ｎ１における調停信号のコモンチャネル上への送信開始時刻を示す情報を抽出、認識する。そして、あらかじめ調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて、自局の送信開始時刻を決定し、送信開始時刻になったら調停信号を送信する。
【００９１】
図２２は、実施の形態２において、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とが送信する調停信号のタイミング図である。ビーコン信号を送信する場合と同様に、協調局ＳＴ１１は、調停局Ｎ１の送信開始時刻からτ／２だけ遅延させた時刻を送信開始時刻とし、協調局ＳＴ１２は、調停局Ｎ１の送信開始時刻からτだけ遅延させた時刻を送信開始時刻とする。受信側でパスダイバーシチ効果を発揮させるために、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１との送信開始時刻の差である（協調局ＳＴ１１と協調局ＳＴ１２との送信開始時刻の差でもある）τ／２は遅延分解能以上の長さに設定される。また、同様に、各無線局の送信開始時刻の差の最大値であるτは遅延上限以下の値に設定される。したがって、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２から送信された調停信号は、調停局Ｎ１から送信された調停信号に対し、それぞれτ／２、τに近い時間差で受信局（例えば、サービスセットＳＳ２の調停局Ｎ２）に到来する。これにより、受信局においては、パスダイバーシチ効果を効果的に発揮させて、調停信号を高品質に受信することができる。
【００９２】
・無線局の構成について
図２３は、本実施形態に係る無線局の構成例を示すブロック図である。図２３に示すように、無線局は、パケット判定部１と、通信制御部２と、遅延量決定部３と、遅延量記録テーブル４と、送信タイミング制御部５と、送信パケット処理部６と、変調部７と、チャネル制御部８と、復調部９と、ＲＦ部１０と、アンテナ１１とを備える。他の無線局も同様の構成を備える。なお、図２３に示す構成の無線局は、実施の形態１でも用いることができる。
【００９３】
パケット判定部１は、復調部９から出力された復調データを入力として、ＣＲＣ符号などの誤り検出符号を用いて、受信した信号（パケット）が正しく受信できたか否かを判断する。パケットを正常受信できた場合、特に、調停局においては、協調局から送信された応答信号を遅延量決定部３へ出力する。特に、協調局においては、復調データ中に含まれる送信開始時刻情報を抽出し、送信タイミング制御部５へ出力する。また、調停局から送信された遅延量通知信号を遅延量決定部３へ出力する。また、受信したパケットが複局送信すべきビーコン信号や調停信号である場合、受信したパケットを送信パケット処理部６へ出力する。上記以外の自局宛ての信号については、通信制御部２へ出力する。
【００９４】
通信制御部２は、パケット判定部１から出力された自局宛ての信号を処理する。また、例えば、調停局となり得るか否かの判断、協調局となり得るか否かの判断、調停局においては通信チャネルの決定等を行う。そして、他の無線局へ送信したいデータを自局データとして送信パケット処理部６へ出力する。遅延量決定部３は、調停局においては、協調局からの応答信号に基づいて協調局の遅延量を決定し、決定した各協調局の遅延量を送信パケット処理部６へ出力する。協調局においては、遅延量通知信号に基づいて、自局に割り当てられた遅延量を抽出して遅延量記録テーブル４に記録する。
【００９５】
送信タイミング制御部５は、自局の送信を開始する送信開始時刻を決定し、送信開始時刻になると送信開始を指示するための送信開始信号を生成して変調部７へ出力する。特に、協調局においては、送信タイミング制御部５は、送信開始時刻情報に基づいて、調停局がビーコン信号や調停信号を送信開始する送信開始時刻を認識するとともに、遅延量記録テーブル４に記録されている遅延量とに基づいて自局の送信開始時刻を決定する。
【００９６】
送信パケット処理部６は、自局の送信したいデータである自局データに、ヘッダーやＣＲＣ符号などの誤り検出符号を付加し、送信データを生成し保持しておく。特に、協調局においては、複局送信すべきビーコン信号や調停信号を送信データとして保持しておく。特に、調停局においては、遅延量決定部３から出力された各協調局に割り当てる遅延量を元に遅延量通知信号を生成し、送信データとして保持しておく。変調部７は、送信タイミング制御部５から送信開始信号を受けると、送信パケット処理部６から送信データを読み出し、送信データを変調した変調ベースバンド信号を生成し、ＲＦ部１０へ出力する。
【００９７】
図２４は、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合における変調部７の構成を示すブロック図である。図２４において、変調部７は、読み出し制御部２１と、波形出力部２２と、Ｄ／Ａ変換器２３とを有する。読み出し制御部２１は、ベースクロックで動作するカウンタで構成されている。読み出し制御部２１は、送信開始信号を受け取ると、カウンタ値に基づいて、送信データを読み出すためのデータ読み出しクロックと、変調波形のデータを読み出すためのアドレスを示すアドレス信号とを生成する。読み出し制御部２１は、生成したデータ読み出しクロックを送信パケット処理部６に渡し、送信パケット処理部６から読み出した送信データのビット列を内部に有するＬ段（Ｌは自然数）のシフトレジスタに入力し、Ｌビットのデータをアドレス信号として波形出力部２２に渡す。送信パケット処理部６は、受け取ったデータ読み出しクロックに同期して、送信データを読み出して変調部７の読み出し制御部２１に渡す。
【００９８】
波形出力部２２は、受け取ったアドレス信号に基づいて、送信データに応じた変調波形データを内部の波形メモリから読み出す。具体的には、例えば、波形出力部２２は、送信データのあらゆるＬビットのパターンにより決まるＰＳＫ−ＶＰ変調信号のベースバンド波形をあらかじめ計算し、波形データとして前記Ｌビットのパターンで表されるアドレスへ格納してある読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を有し、アドレス信号で指定されたアドレスに格納されている前記波形データを変調波形データとして出力する。Ｄ／Ａ変換器２３は、波形出力部２２から入力された変調波形データをアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。
【００９９】
以上のように、変調部７は、送信開始信号を受け取ると、変調波形を波形メモリから読み出すためのアドレス信号を生成する。これにより、変調ベースバンド信号が出力されるタイミングは、変調部７が送信開始信号を受け取ったタイミングに応じてベースクロック単位で変化する。また、ベースクロックは、通常、シンボル周波数（シンボル長の逆数）の数倍から十数倍の周波数が用いられることが多い。したがって、シンボル長の数分の１から十数分の１の単位で、変調ベースバンド信号を出力するタイミングを調整することができる。
【０１００】
なお、図２４では、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いる場合について説明したが、他の変調方式（例えば、ＰＳＫ−ＲＺ方式やＤＳＫ方式）を用いて信号を変調する場合、波形メモリに格納する変調波形のデータを変更すればよい。
【０１０１】
チャネル制御部８は、送受信する周波数チャネルを制御するためのチャネル制御信号をＲＦ部１０へ出力する。ＲＦ部１０はチャネル制御信号にしたがって、送受信する周波数チャネルをコモンチャネルか通信チャネルかに切り替える。ＲＦ部１０は、変調部７から出力される変調ベースバンド信号を周波数変換し、アンテナ１１から無線信号として送信する。また、ＲＦ部１０は、アンテナ１１が受信したＲＦ帯の無線信号をベースバンド信号に周波数変換し、受信ベースバンド信号として出力する。
【０１０２】
復調部９は、受信ベースバンド信号を復調し、復調データとして出力する。図２５は、ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合における復調部９の構成を示すブロック図である。復調部９は、検波部３１と、検波後フィルタ３２と、データ判定部３３とを含む。検波部３１は、ＲＦ部１０から出力される受信ベースバンド信号を遅延検波し、検波信号を出力する。検波後フィルタ３２は、検波信号を低域ろ波する。データ判定部３３は、検波後フィルタ３２から出力される信号を判定し、復調データを得る。
【０１０３】
・一連の動作説明
図２６は、実施の形態２において、干渉通知信号を受信して通信チャネルを変更するまでの一連の動作例を説明するための図である。調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とは、前述した手順にしたがって、ビーコン信号Ｂ１を周期的に複局送信している。例として、調停局ＳＴ１１が他サービスセットからの干渉を検出したものとする。調停局Ｎ１は、ビーコン信号Ｂ１送信後の調停区間において、協調局ＳＴ１１からの干渉通知信号を受信する。調停局Ｎ１は、通信チャネルの移行が可能である場合、通信チャネル上に通信チャネルを変更することを通知するための通信チャネル変更通知信号を協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２へ通知する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、通信チャネル上で受信した通信チャネル変更通知信号を保持するとともに、調停局Ｎ１がコモンチャネルへ通信チャネル変更通知信号を送信開始する時刻を認識する。このとき、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、通信チャネル変更通知信号を受信することで、自サービスセットが通信チャネルを変更することを認識することができる。
【０１０４】
協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、あらかじめ調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて、自局の通信チャネル変更通知信号の送信開始時刻を決定する。調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とは、それぞれ自局の送信開始時刻になると、通信チャネル変更通知信号をコモンチャネルへ複局送信する。その後、調停局Ｎ１は、変更した通信チャネル情報を含むビーコン信号Ｂ１’を送信する。このとき、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、ビーコン信号の内容を更新するため、調停局Ｎ１が送信するビーコン信号Ｂ１’を受信し、保持する。調停局Ｎ１は、次回のビーコン信号の送信開始時刻を通知するため、通信チャネル上に送信時刻通知信号を送信する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、送信時刻通知信号を受信し、調停局のビーコン信号の送信開始信号を認識するとともに、調停局に通知された遅延量に基づいて、自局の送信開始時刻を決定する。そして、調停局Ｎ１、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、送信開始時刻になると、コモンチャネル上にビーコン信号Ｂ１’を複局送信する。
【０１０５】
図２６において、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２におけるビーコン信号Ｂ１、通信チャネル変更通知信号、ビーコン信号Ｂ１’の送信開始時刻は、調停局Ｎ１の送信開始時刻に対して、それぞれ、τ／２、τだけ遅延させた時刻となっているので、受信局において効果的にパスダイバーシチ効果を発揮させることができる。
【０１０６】
以上説明したように、実施の形態２においては、調停局と協調局とが、耐マルチパス性を有する変復調方式を使って、コモンチャネルの信号（ビーコン信号、調停信号）を複局送信することにより、受信側においてはパスダイバーシチ効果を発揮させることができるので、コモンチャネルの信号を高品質で広範囲に伝送できるようになる。したがって、わざわざ通信チャネルよりもコモンチャネルの伝送速度を落としたり、送信電力を上げたりしなくても、コモンチャネルの信号を高品質で広範囲に伝送することができる。これにより、各サービスセットは、離れた場所に位置するサービスセットへのビーコン信号の通知や、干渉回避や帯域リソース等の調停を確実にできるようになる。
【０１０７】
なお、実施の形態２では、使用する通信チャネルを変更しない限りはビーコン信号の内容は変更しないものとして説明した。しかし、システムの運用上、ビーコン信号に同期用の時間情報が含まれる場合等には、ビーコン信号の内容を毎回変更する必要がある。このような場合にも、以下説明するように本発明を適用することができる。
【０１０８】
図２７は、ビーコン信号の内容を毎回変更する場合の、コモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図である。図２７を用いて、ビーコン信号の内容を毎回変更する場合の方法を説明する。調停局Ｎ１は、コモンチャネル上にビーコン信号Ｂ１を送信した後、次にビーコン信号Ｂ１’を送信するまでの間に、通信チャネル上に内容変更したビーコン信号Ｂ１’を送信し、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２へビーコン信号Ｂ１’を通知する。通信チャネル上に送信されるビーコン信号Ｂ１’には、調停局Ｎ１における次のビーコン信号の送信開始時刻を示す情報が含まれている。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、調停局Ｎ１が通信チャネル上に送信したビーコン信号Ｂ１’を受信、保持するとともに、調停局Ｎ１における次のビーコン信号の送信開始時刻を認識する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、自局の遅延量に基づいて自局の送信開始時刻を決定し、送信開始時刻になると調停局Ｎ１とともにビーコン信号Ｂ１’を複局送信する。このとき、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２との送信開始時刻の差はそれぞれ遅延分解能以上であり、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２との送信開始時刻の差の最大値は遅延上限以下である。これにより、ビーコン信号の内容が毎回変更される場合にも、調停局と協調局とがビーコン信号を複局送信することで、パスダイバーシチ効果を効果的に発揮させることができ、ビーコン信号を高品質に受信することができる。
【０１０９】
また、システムによっては、ビーコン信号の内容が毎回変更されない場合も有り得る。この場合、調停局は、ビーコン信号の内容が変更される場合だけ、協調局に対し通信チャネルを使ってビーコン信号の内容を通知すればよい。この場合では、ビーコン信号の内容が変更される場合のみ通信チャネル上へ通知するので、毎回ビーコン信号を通信チャネル上へ通知する場合に比べて、通信チャネル上のトラヒックを少なくすることができる。
【０１１０】
また、調停局は、ビーコン信号の内容が変更される場合だけ、協調局に対し通信チャネルを使ってビーコン信号を受信することを指示するビーコン受信指示信号を送信してもよい。図２８を用いて、調停局がビーコン受信指示信号を送信する場合の方法を説明する。調停局Ｎ１は、コモンチャネル上にビーコン信号Ｂ１を送信した後、次にビーコン信号Ｂ１’を送信するまでの間に、協調局に対してビーコン信号を受信することを指示するためのビーコン受信指示信号を通信チャネル上に送信する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、ビーコン受信指示信号を受信すると、調停局Ｎ１が次にコモンチャネルに送信したビーコン信号Ｂ１’を受信し、保持する。そして、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、さらにビーコン周期後に調停局Ｎ１とともにビーコン信号Ｂ１’を複局送信する。このとき、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２との送信開始時刻の差はそれぞれ遅延分解能以上であり、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２との送信開始時刻の差の最大値は遅延上限以下である。ビーコン受信指示信号は、ビーコン信号を受信することを指示する情報しか含まないので、ビーコン信号よりもパケット長を短くできる。したがって、通信チャネルを使ってビーコン信号を通知する場合に比べて、通信チャネルを使ってビーコン受信指示信号を送信する方が通信チャネル上のトラヒックを少なくすることができる。
【０１１１】
（実施の形態３）
・システムの概要について
実施の形態２では、ビーコン信号と調停信号とをコモンチャネルへ送信するときは、調停局と協調局とは常に複局送信するものとしていた。実施の形態３では、協調局は必要に応じて複局送信することを特徴とする。例えば、ビーコン信号の内容を変更した直後、または、変更後所定回数のみ、確実にビーコン信号を伝送するために複局送信するとしてもよい。また、常に協調局が複局送信すると、協調局の消費電力が大きくなってしまう。そこで、ビーコン信号を常に複局送信するのではなく、所定回数に１回複局送信するとしてもよい。調停信号を送信する場合において、まずは調停局が単独で調停信号を送信し、それに対する応答が無かった場合にのみ複局送信するとしてもよい。例えば、図６に示した通信チャネルに関する調停を行う場合、調停局Ｎ１がサービスセットＳＳ２のビーコンＢ２の直後に設定された所定の調停区間ＴＮ２において、通信チャネル開放要求信号を単局で送信する。送信後、所定時間経過しても調停局Ｎ２から通信チャネル変更拒否信号も通信チャネル変更通知信号も返送されない場合、調停局Ｎ１は、通信チャネル開放要求信号が正しく伝送できなかったものと判断し、自サービスセットに属する協調局とともに、先ほどと同じ内容の通信チャネル開放要求信号を複局送信により再送する。これにより、協調局は、ビーコン信号や調停信号の送信を必要以上に行わずに済むので、消費電力を抑えることができる。
【０１１２】
実施の形態３における無線システムのネットワーク構成は、実施の形態２と同じなので、図１５を援用する。実施の形態３において新たなサービスセットが稼動を開始する手順は、実施の形態１、２と同じなので、詳細な説明を省略する。実施の形態３において調停局が協調局を決定する手順は、実施の形態２と同じなので詳細な説明を省略する。
【０１１３】
・手順３：ビーコン信号の送信手順
実施の形態３においては、ビーコン信号を送信する場合、常に調停局と協調局とが複局送信するとは限らない。通常は調停局単独でビーコン信号を送信しているが、重要な情報を含むビーコン信号を送信する場合や、より確実にビーコン信号を伝送したい場合に、調停局と協調局とがビーコン信号を複局送信する。
【０１１４】
図２９は、無線システムが必要に応じてビーコン信号を複局送信する方法を説明するための図である。図２９を参照して、調停局Ｎ１は、複局送信したいビーコン信号Ｂ１’を通信チャネル上で協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２へ通知する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、通信チャネル上でビーコン信号Ｂ１’を受信、保持する。通信チャネル上で通知されたビーコン信号Ｂ１’には、調停局Ｎ１における次のビーコン信号の送信開始時刻を示す情報が含まれているので、協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、調停局Ｎ１における次のビーコン信号の送信開始時刻を認識することができる。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて自局の送信開始時刻を決定する。調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とは、それぞれ自局の送信開始時刻になったらコモンチャネル上へビーコン信号Ｂ１’を送信する。このように、調停局Ｎ１は、複局送信したいビーコン信号を通信チャネル上で協調局へ通知することで、必要に応じて複局送信することができる。
【０１１５】
・手順４：調停信号の送信手順
実施の形態３において、調停信号を送信する場合、常に調停局と協調局とが複局送信するとは限らない。通常は調停局単独で調停信号を送信しているが、重要な情報を含む調停信号を送信する場合や、より確実に調停信号を伝送したい場合に、調停局と協調局とが調停信号を複局送信する。
【０１１６】
実施の形態３において、調停信号を複局送信する方法は、図２９で説明した、必要に応じてビーコン信号を複局送信する場合の方法と同様である。調停局Ｎ１は、通信チャネル上で複局送信したい調停信号を協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２に通知する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、通信チャネル上で調停信号を受信、保持するとともに、調停局Ｎ１の次の調停信号の送信開始時刻を認識する。協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、調停局Ｎ１に通知された遅延量に基づいて自局の送信開始時刻を決定する。調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とは、それぞれ自局の送信開始時刻になったらコモンチャネル上へ調停信号を送信する。
【０１１７】
以上説明したように、実施の形態３においては、調停局と協調局とは、必要に応じてビーコン信号や調停信号を複局送信するので、ビーコン信号や調停信号の重要度や確保したい伝送品質に応じて、柔軟に複局送信する／しないを切り替えることができる。
【０１１８】
なお、実施の形態３において、ビーコン信号を複局送信する場合には、調停局が通信チャネル上へ複局送信したいビーコン信号を協調局に通知するものとしたが、別の方法として、調停局が通信チャネル上へビーコン信号を複局送信することを指示する信号を送信してもよい。図３０は、調停局が通信チャネルでビーコン信号を複局送信することを指示する信号を送信する方法を説明するための図である。
【０１１９】
図３０を参照して、調停局Ｎ１は、通信チャネル上へビーコン信号を複局送信することを指示する複局送信指示信号を送信する。通信チャネルで複局送信指示信号を受信した協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２は、コモンチャネル上で送信されたビーコン信号Ｂ１’を受信し、保持する。そして、次のビーコン送信時に、調停局Ｎ１と協調局ＳＴ１１、ＳＴ１２とがビーコン信号Ｂ１’を複局送信する。サービスセットの様々な情報を含むビーコン信号に比べて、複局送信することを指示するための複局送信指示信号のパケット長は短くできる。したがって、この方法によれば、ビーコン信号自体を通信チャネルで通知する場合に比べて、通信チャネル上のトラヒックをさほど増大させることがないという効果がある。
【０１２０】
なお、実施の形態２、３では、調停局が協調局を決定する場合には、図１６の手順に従うものとした。図１６の手順は、調停局が各無線局宛ての探索信号を送信し、各無線局が探索信号に対して応答信号を返すという方法であるが、別の方法として、調停局が全無線局宛ての探索信号を送信し、探索信号の後に無線局が応答するための応答区間を設け、各無線局が応答区間内で協調局となり得るか否かを示す応答信号を返送してもよい。図３１、図３２を用いて、調停局が全無線局宛ての探索信号を送信する場合の、協調局の決定方法を説明する。図３１は、調停局が全無線局宛ての探索信号を送信する場合の無線システムの動作の一例を示すシーケンスである。図３２は、図３１の手順に従ったときの通信チャネル上の信号を示す図である。
【０１２１】
図３１を参照して、調停局Ｎ１は、通信チャネル上に協調局を探索するための探索信号を全無線局宛てに送信する（ステップＳ９１）。探索信号を受信した無線局ＳＴ１１、ＳＴ１２、…ＳＴ１ｎ（ｎ：サービスセットＳＳ１に属する調停局以外の無線局数）は、探索信号直後に設けられる所定の応答区間において、協調局となり得るか否かを応答するための応答信号を送信する（ステップＳ９２）。このとき、無線局ＳＴ１１、ＳＴ１２、…ＳＴ１ｎは、応答区間内のランダムなタイミングで応答信号を送信する。調停局は、各無線局ＳＴ１１、ＳＴ１２、…ＳＴ１ｎが送信した応答パケットを受信し、どの無線局が協調局となり得るかを認識する（ステップＳ９３）。協調局となり得る無線局数が上限数より多い場合（ステップＳ９４のＹｅｓ）、調停局Ｎ１は、協調局となり得る無線局の中から上限数だけ無線局を選択し、協調局として登録する（ステップＳ９６）。協調局となり得る無線局数が上限数より多くない場合（ステップＳ９４のＮｏ）、調停局Ｎ１は、協調局となり得る無線局を全て協調局として登録する（ステップＳ９５）。調停局Ｎ１は、各協調局に割り当てる遅延量を決定し、各協調局に対して決定した遅延量を通知するための遅延量通知信号を送信する（ステップＳ９７）。遅延量を通知された無線局は、自局が協調局であると認識するとともに、通知された遅延量を保持しておく。
【０１２２】
調停局は、図１６の手順では、無線局数に等しい数の探索信号を送信する必要があるが、図３１の手順では、一度だけ探索信号を送信すればよいので、協調局を決定するのに要する時間を短くすることができる。しかし、図３１の手順では、探索信号を受信した無線局は応答区間においてランダムなタイミングで応答信号を送信するので、場合によっては、複数の無線局が同時に応答信号を送信し、応答信号が衝突することも有り得る。複数の応答信号が衝突すると調停局では正しく応答信号を受信することはできないが、その場合は、調停局が探索信号を再度送信するとしてもよい。ただし、一部の応答信号が衝突しても、調停局において、正しく受信できた応答信号から上限数に等しい協調局を登録できた場合には、探索信号を再度送信する必要は無い。なお、応答信号の衝突を低減するために、応答区間を複数のスロットに分割し、各無線局が分割したスロットの中からランダムに選択し、選択したスロットにおいて応答信号を送信してもよい。
【０１２３】
また、別の方法として、調停局が無線局へ協調局になり得るか否かを尋ねるのではなく、調停局が各無線局の情報（コモンチャネルへの通信機能の有無や、電源状態等）を収集し、どの無線局が協調局となり得るかを判断し、決定した無線局に対して協調局になることを指示してもよい。
【０１２４】
なお、実施の形態２、３では、調停局は、サービスセット起動後にのみ協調局の決定と各協調局に割り当てる遅延量の決定を行うものとしたが、周期的に探索信号を送信して協調局と協調局に割り当てる遅延量とを更新するとしてもよい。無線局によっては、電源ＯＦＦされて途中でサービスセットから抜けたり、途中からサービスセットに参入することも有り得る。そのような場合、協調局が上限数以下になると、受信側においてパスダイバーシチ効果が十分発揮されなくなるが、このように、周期的に協調局と協調局に割り当てる遅延量とを更新することで、受信側において安定してパスダイバーシチ効果を発揮させることができる。
【０１２５】
なお、実施の形態２、３では、ビーコン信号を複局送信する場合において、毎回、通信チャネル上で送信開始時刻通知信号を送信するものとしたが、所定のビーコン周期から変更する場合のみ、送信開始時刻通知信号を送信するものとしてもよい。各協調局は、送信開始時刻通知信号を受信しなかった場合には、所定のビーコン周期でビーコン信号を複局送信する。このように、必要な場合のみ送信開始時刻通知信号を送信することで、毎回送信する場合に比べて、通信チャネル上のトラヒックを少なくすることができる。
【０１２６】
なお、実施の形態２、３では、調停局と協調局とは、通信チャネル上で通知された調停信号と同じ内容の調停信号をコモンチャネル上に複局送信するとしたが、通信チャネル上で通知された信号と、コモンチャネル上で複局送信する信号とで内容を変更してもよい。図３３（ａ）に示すように、通信チャネル上で通知される調停信号には調停局の送信開始時刻を示す情報が含まれている。しかし、調停局の送信開始時刻を示す情報は本来ビーコン信号には不要であるので、コモンチャネル上に複局送信する場合は、図３３（ｂ）に示すように調停局の送信開始時刻を示す情報を除いた調停信号を複局送信するものとしてもよい。
【０１２７】
なお、実施の形態２、３では、変復調方式としてＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合について説明したが、変復調方式として、ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合においても、同様の効果を得ることができる。図３４は、ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合における変調部７ａの構成を示すブロック図である。図３４において、変調部７ａは、読み出し制御部４１と、符号化部４２と、インタリーブ部４３と、多値変調マッピング部４４と、変調開始信号生成部４５と、時間領域変換部４６と、ガードインターバル付加部４７と、プリアンブル付加部４８と、Ｄ／Ａ変換器４９とを有する。
【０１２８】
読み出し制御部４１の動作は、図２４に示す読み出し制御部２１の動作と同様である。読み出し制御部４１は、送信開始信号を受信すると、データ読み出しクロックを送信パケット処理部６に出力して送信データを受け取り、これを符号化部４２に渡す。符号化部４２は、例えば、畳み込み符号を用いて、誤り訂正のための符号化を行う。インタリーブ部４３は、符号化部４２によって符号化された信号にインタリーブ処理を施す。多値変調マッピング部４４は、インタリーブ処理が施された信号に、ＰＳＫやＱＡＭなどのディジタル変調方式によるシンボルマッピングを行い、周波数領域信号を生成する。変換開始信号生成部４５は、送信タイミング制御部５から送信開始信号を受け取ると、周波数領域信号を時間領域信号に変換するタイミングを示す変換開始信号を生成して時間領域変換部４６に渡す。時間領域変換部４６は、変換開始信号を受け取ると、周波数領域信号を時間領域信号に変換してＯＦＤＭ信号とする。ガードインターバル付加部４７は、ＯＦＤＭのシンボルごとにガードインターバルを付加して、ＯＦＤＭ変調した信号を出力する。プリアンブル付加部４８は、同期処理に用いるためのプリアンブルを信号に付加する。Ｄ／Ａ変換器４９は、プリアンブルが付加されたディジタルのＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。
【０１２９】
図３５は、図３４に示す変調部７ａの主要部において生成される信号および送信開始信号のタイミングを示す図である。変調部７ａにおいて、変換開始信号生成部４５は、送信タイミング制御部５から送信開始信号を受け取ると、変換開始信号を生成する。時間領域変換部４６は、変換開始信号が示すタイミングにしたがって、周波数領域信号を時間領域信号に変換してＯＦＤＭシンボルを生成する。このように、変調部７ａは、送信開始信号を受け取ると、送信データを変調し、変調ベースバンド信号の出力を開始する。これによって、変調部７ａは、データに所定の遅延量を与えて送信することができる。
【０１３０】
図３６は、ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合における復調部９ａの構成を示すブロック図である。図３６において、復調部９ａは、同期回路部５１と、ガードインターバル除去部５２と、周波数領域変換部５３と、多値変調デマッピング部５４と、デインタリーブ部５５と、誤り訂正部５６とを有する。同期回路部５１は、受信ベースバンド信号からシンボル同期信号を生成し、復調部９ａが有する他の部に出力する。シンボル同期信号は、各部における内部処理用のタイミング信号として用いられる。ガードインターバル除去部５２は、受信ベースバンド信号から各ＯＦＤＭシンボルに含まれるガードインターバルを除去し、時間領域信号を出力する。周波数領域変換部５３は、時間領域信号を周波数領域信号に変換する。多値変調デマッピング部５４は、周波数領域信号から多値変調のコンスタレーション上のデマッピング処理を行って判定データを得る。デインタリーブ部５５は、判定データにデインタリーブ処理を施す。誤り訂正部５６は、デインタリーブ処理されたデータに誤り訂正処理を施して、復調データを得る。誤り訂正処理に例えば畳み込み符号が用いられている場合、ビタビ復号処理が行われる。
【０１３１】
ＯＦＤＭ方式では、マルチパスの到来時間差がガードインターバル以内であればシンボル間干渉を起こさず、誤りを生じない。さらに、通常、複数キャリアにまたがって誤り訂正が行われる。したがって、スペクトル全体が落ち込むようなフラットフェージング環境より、スペクトルに複数のノッチが生じるような周波数選択性フェージング環境の方が、パスダイバーシチ効果を発揮する。また、ＯＦＤＭ方式では、遅延分解能は周波数帯域幅の逆数に相当し、遅延上限はガードインターバル長に相当する。したがって、図３４に示す変調部７ａと、図３６に示す復調部９ａとを用いる場合、各無線局の遅延量の差が上記の遅延分解能以上、かつ遅延上限以下となるように遅延量を決定すればよい。
【０１３２】
また、変復調方式にＤＳＳＳ方式を用いた場合にも、実施の形態２、３と同様の効果を得ることができる。図３７は、ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合における変調部７ｂの構成を示すブロック図である。図３７において、変調部７ｂは、１次変調部６１と、２次変調部６２と、Ｄ／Ａ変換器６３とを有する。１次変調部６１は、読み出し制御部６４と波形出力部６５とからなる。２次変調部６２は、拡散符号制御部６６と、乗算器６７とからなる。
【０１３３】
１次変調部６１において、読み出し制御部６４は、図２４の読み出し制御部２１と同じく、送信開始信号を受けると読み出しクロックを生成し、生成した読み出しクロックを送信パケット処理部６に出力して送信データを受け取り、送信データに基づくアドレス信号を波形出力部６５に渡す。波形出力部６５は、予め変調波形のデータを波形メモリに格納しておいて、アドレス信号に応じた変調波形のデータを読み出し、１次変調信号として出力する。２次変調部６２において、拡散符号制御部６６は、送信開始信号を受け取ると、拡散信号を乗算器６７に出力する。乗算器６７は、１次変調信号を拡散信号で拡散する。Ｄ／Ａ変換器６３は、乗算器６７で拡散されたディジタル信号をアナログ信号に変換し、変調ベースバンド信号として出力する。以上のように、変調部７ｂは、送信開始信号を受け取ると、信号の拡散変調を開始する。これにより、データに所定の遅延量を与えて送信することができる。
【０１３４】
図３８は、ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合における復調部９ｂの構成を示すブロック図である。図３８において、復調部９ｂは、相関部７１−１〜７１−ｋ（ｋは２以上の自然数）と、検波部７２−１〜７２−ｋと、振幅位相検出部７３−１〜７３−ｋと、合成部７４と、データ判定部７５とを有する。相関部７１−１〜７１−ｋは、それぞれ、受信ベースバンド信号を逆拡散し、逆拡散信号を生成する。検波部７２−１〜７２−ｋは、それぞれ、逆拡散信号を検波し、検波信号を生成する。振幅位相検出部７３−１〜７３−ｋは、それぞれ、検波信号から振幅と位相とを検出し、それぞれ振幅情報および位相情報として出力する。合成部７４は、複数系統の検波信号をそれぞれの振幅情報と位相情報とをもとに合成し、合成信号を生成する。データ判定部７５は、合成信号を符号判定して復調データを得る。ＤＳＳＳ方式では、遅延分解能は拡散符号の１チップ長に相当し、遅延上限は拡散符号長に相当する。したがって、図３７に示す変調部７ｂと、図３８に示す復調部９ｂとを用いる場合、各無線局の遅延量の差が上記の遅延分解能以上、かつ遅延上限以下となるように、遅延量を決定すればよい。
【０１３５】
さらに、変調方式にＱＰＳＫ方式などのシングルキャリア方式を用い、復調方式に伝送路歪を補償する等化器を用いた場合も、実施の形態２、３と同様の効果を得ることができる。このとき、図２４の変調部７の構成において、波形出力部２２内の波形メモリに格納されている変調波形のみを使用するシングルキャリア方式の波形に置き換えるだけでよく、変調部の構成は、図２４を援用する。
【０１３６】
図３９は、シングルキャリア方式を用いて通信する場合における復調部９ｃの構成を示すブロック図である。図３９において、復調部９ｃは、検波部８１と、等化器８２と、シンボル同期部８３と、データ判定部８４とを有する。等化器８２は、トランスバーサルフィルタ８５と、係数更新部８６と、誤差検出部８７とからなる。検波部８１は、受信ベースバンド信号を検波し、検波信号を出力する。等化器８２において、トランスバーサルフィルタ８５は、係数更新部８６から出力されるフィルタ係数にしたがって検波信号を等化し、等化信号として出力する。誤差検出部８７は、等化信号と復調データとの誤差を検出する。係数更新部８６は、誤差検出部８７によって検出された誤差に基づいて、トランスバーサルフィルタ８５のフィルタ係数を更新する。
【０１３７】
シンボル同期部８３は、トランスバーサルフィルタ８５から出力された等化信号をクロック再生することによって、シンボルタイミングを再生する。データ判定部８４は、シンボルタイミングにしたがって等化後の信号をサンプリングし、復調データを得る。データを復調するために等化器を用いる場合、遅延分解能はシンボル長に相当し、遅延上限はトランスバーサルフィルタ８５のタップ数で決まる時間長に相当する。したがって、図２４に示す変調部７と、図３９に示す復調部９ｃとを用いる場合、各無線局の遅延量の差が上記の遅延分解能以上、かつ遅延上限以下となるように遅延量を決定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の無線制御方法および無線通信システムは、集中制御局を設置しない簡易性と自律的な干渉回避の機能等を有し、家庭内やオフィスにおけるオーディオビデオ機器や情報機器など多岐に亘る用途の自営無線システム等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の実施の形態１における周波数チャネル配置を説明する図
【図２】本発明の実施の形態１における無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における調停局がコモンチャネル上で送信するビーコン信号の概念を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１における複数の調停局から送信されるビーコンがコモンチャネル上に存在する様子を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における無線局ＳＴ１２での通信チャネル変更時のコモンチャネル上の信号を示す図
【図６】本発明の実施の形態１における調停局Ｎ１での干渉調停時のコモンチャネル上の信号を示す図
【図７】本発明の実施の形態１における調停局Ｎ１での電力制御調停時のコモンチャネル上の信号を示す図
【図８】本発明の実施の形態１における調停局Ｎ１での帯域リソース調停時のコモンチャネル上の信号を示す図
【図９】本発明の実施の形態１におけるビーコン信号のフォーマットの一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるコモンチャネルを送受信できる無線局の起動時の動作を示すシーケンス図
【図１１】本発明の実施の形態１におけるコモンチャネルを送受信できない無線局の起動時の動作を示すシーケンス図
【図１２】本発明の実施の形態１における通信チャネル変更時の調停局Ｎ１の動作を示すシーケンス図
【図１３】本発明の実施の形態１における電力制御調停時の調停局Ｎ１の動作シーケンスを示す図
【図１４】本発明の実施の形態１におけるリソース調停の調停局Ｎ１の動作シーケンスを示す図
【図１５】本発明の実施の形態２における無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図
【図１６】本発明の実施の形態２における協調局を決定するときの動作シーケンを示す図
【図１７】本発明の実施の形態２におけるビーコン信号を複局送信するときの協調局の動作シーケンスを示す図
【図１８】本発明の実施の形態２におけるビーコン信号送信時のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図１９】本発明の実施の形態２におけるビーコン信号の送信タイミングを示す図
【図２０】本発明の実施の形態２における調停信号を送信するときの協調局の動作シーケンスを示す図
【図２１】本発明の実施の形態２における調停信号送信時のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図２２】本発明の実施の形態２における調停信号の送信タイミングを示す図
【図２３】本発明の実施の形態２における無線局の構成を示すブロック図
【図２４】ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合における変調部の構成を示すブロック図
【図２５】ＰＳＫ−ＶＰ方式を用いて通信する場合における復調部の構成を示すブロック図
【図２６】本発明の実施の形態２における一連の動作例を示す図
【図２７】本発明の実施の形態２におけるビーコン信号の内容を変更する場合のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図２８】本発明の実施の形態２におけるビーコン信号の内容を変更する場合のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図２９】本発明の実施の形態３におけるビーコン信号送信時のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図３０】本発明の実施の形態３におけるビーコン信号送信時のコモンチャネルと通信チャネル上の信号を示す図
【図３１】本発明の実施の形態２、３における協調局を決定するときの動作シーケンスの一例を示す図
【図３２】図３１の動作シーケンスにしたがって協調局を決定する場合における通信チャネル上の信号を示す図
【図３３】本発明における調停信号の構成図
【図３４】ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合における変調部の構成を示すブロック図
【図３５】図３４に示す変調部７ａの主要部において生成される信号および送信開始信号のタイミングを示す図
【図３６】ＯＦＤＭ方式を用いて通信する場合における復調部の構成を示すブロック図
【図３７】ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合における変調部の構成を示すブロック図
【図３８】ＤＳＳＳ方式を用いて通信する場合における復調部の構成を示すブロック図
【図３９】シングルキャリア方式を用いて通信する場合における復調部の構成を示すブロック図
【図４０】特許文献１に記載の従来のセルラ無線システムの構成を示すブロック図
【図４１】特許文献２に記載の従来の無線通信システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１４０】
Ｂ、Ｂ１〜Ｂ３  ビーコン
Ｃ  コモンチャネル
ＴＬ１〜ＴＬｍ、ＴＨ１〜ＴＨｎ  通信チャネル
ＳＳ１〜ＳＳ３  サービスセット
Ｎ１〜Ｎ３  調停局
ＴＢ  ビーコンの周期
ＳＴ１１〜ＳＴ３２  無線局
１  パケット判定部
２  通信制御部
３  遅延量決定部
４  遅延量記録テーブル
５  送信タイミング制御部
６  送信パケット処理部
７、７ａ、７ｂ  変調部
８  チャネル制御部
９、９ａ、９ｂ、９ｃ  復調部
１０  ＲＦ部
１１  アンテナ
【図１】
2006254398.tif 000003
【図２】
2006254398.tif 000004
【図３】
2006254398.tif 000005
【図４】
2006254398.tif 000006
【図５】
2006254398.tif 000007
【図６】
2006254398.tif 000008
【図７】
2006254398.tif 000009
【図８】
2006254398.tif 000010
【図９】
2006254398.tif 000011
【図１０】
2006254398.tif 000012
【図１１】
2006254398.tif 000013
【図１２】
2006254398.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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