(57)【要約】  一の伝送路が複数の通信装置により共有された通信システムであって、前記複数の通信装置の各々は、一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し前記伝送路へ送出する送信部と、前記伝送路上の信号を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期で積分する受信部と、を備える通信システムである。
2015162776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の伝送路が複数の通信装置により共有された通信システムであって、
前記複数の通信装置の各々は、
一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し前記伝送路へ送出する送信部と、
前記伝送路上の信号を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期で積分する受信部と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記伝送路上の信号は複数のシンボルにより構成され、前記複数のシンボルの各々は１つのビットにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記伝送路上の信号は複数のシンボルにより構成され、前記複数のシンボルの各々は複数のビットにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
一の伝送路を他の通信装置と共有する通信装置であって、
一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し前記伝送路へ送出する送信部と、
前記伝送路上の信号を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期で積分する受信部と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
前記伝送路上の信号は複数のシンボルにより構成され、前記複数のシンボルの各々は１つのビットにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記伝送路上の信号は複数のシンボルにより構成され、前記複数のシンボルの各々は複数のビットにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
通信システム及び通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の通信装置から送信されたデータを１つの共有された伝送路で伝送する方式が知られている（非特許文献１参照）。例えば、周波数分割多重方式（ＦＤＭＡ）、時分割多重方式（ＴＤＭＡ）、符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）などはその一例である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】フリー百科事典「ウィキペディア（Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ）」、多重化、［平成２６年４月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／多重化＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の多重化技術では、通信環境が悪化したり通信距離が離れたりなどすると通信を開始したり継続したりなどすることが困難になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一の伝送路が複数の通信装置により共有された通信システムであって、前記複数の通信装置の各々は、一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し前記伝送路へ送出する送信部と、前記伝送路上の信号を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期で積分する受信部と、を備えることを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【０００６】
上記通信システムや通信装置によれば、通信環境が悪化したり通信距離が離れたりなどしても通信を開始したり継続したりなどすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１に係る通信システムの構成例を示す模式図である。
【図２】伝送路上の信号を周期Ｔで積分していくことにより周期Ｔで繰り返されるパケットが他の周期で繰り返されるパケットを含んだノイズから区別されて取り出される様子を示す概念図である。
【図３】実施例１に係る通信装置の機能を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施形態１に係る通信システム］
図１は実施形態１に係る通信システムの構成例を示す模式図である。図１に示すように、実施形態１に係る通信システム１は、一の伝送路Ｌが複数の通信装置１０〜４０により共有された通信システムであって、複数の通信装置１０〜４０の各々は、一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期（例：通信装置１０であれば周期Ｔ１）で繰り返し伝送路Ｌへ送出する送信部と、伝送路Ｌ上の信号を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期（例：通信装置１０であれば周期Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４のうちの少なくとも１つの周期）で積分する受信部と、を備える通信システムである。
【０００９】
実施形態１に係る通信システムによれば、複数の通信装置１０〜４０から送出された各パケットを個々に区別しつつ上限なく増幅（振幅増幅）することができるため、通信環境が悪化したり通信距離（通信装置間の距離）が離れたりなどしても通信を開始したり継続したりなどすることができる。
【００１０】
実施形態１の通信システムによれば、例えば、通信距離（通信装置間の距離）が固定されていない通信システム（例：改札機に近づくことによって通信が開始され、改札機から離れても通信を継続することができる駅の改札システム）を実現することができる。また、実施形態１の通信システムによれば、例えば、通信環境や通信距離が変化しやすい通信ネットワーク（例：多数のセンサ付き無線機を空間に配置してデータを収集するネットワーク、街中に設置された無線通信スポットなど）を安定して運営することができる。
【００１１】
以下、詳細に説明する。
【００１２】
（伝送路Ｌ）
伝送路Ｌは複数の通信装置１０〜４０により共有される。伝送路Ｌの種類は限定されない。伝送路Ｌは、無線伝送路であってもよいし、有線伝送路であってもよい。伝送路Ｌの伝送は、例えば、光信号、電気信号、音信号などを用いて行うことができる。
【００１３】
（通信装置１０〜４０）
通信装置１０〜４０の種類は限定されない。通信装置１０〜４０の一例としては、例えば、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）通信端末、センサーネットワーク通信端末、公衆無線端末、携帯電話、スマートフォンなどを挙げることができる。また、複数の通信装置１０〜４０の通信方式は限定されない。例えば、複数の通信装置１０〜４０は、マスタースレーブ方式で通信を行ってもよいし、ピアツーピア方式で通信を行ってもよい。
【００１４】
複数の通信装置１０〜４０の各々は、送信部と、受信部と、を備えている。
【００１５】
（送信部）
複数の通信装置１０〜４０の各々は、一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し伝送路Ｌへ送出する送信部を備えている。本実施形態では、通信装置１０は一のパケットＰ１を所定の条件が満たされるまで周期Ｔ１で繰り返し伝送路Ｌへ送出し、通信装置２０は一のパケットＰ２を所定の条件が満たされるまで周期Ｔ２で繰り返し伝送路Ｌへ送出し、通信装置３０は一のパケットＰ３を所定の条件が満たされるまで周期Ｔ３で繰り返し伝送路Ｌへ送出し、通信装置４０は一のパケットＰ４を所定の条件が満たされるまで周期Ｔ４で繰り返し伝送路Ｌへ送出するものとする。複数の通信装置１０〜４０の各々から送出される一のパケットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４は、互いに同じ内容であってもよいし異なっていてもよい。複数の通信装置１０〜４０の各々は、所定の条件が満たされた後、例えば、先に送出した一のパケットとは異なる一のパケットを所定の条件が満たされるまで自通信装置の周期で繰り返し伝送路Ｌへ送出する。
【００１６】
所定の条件としては、例えば、他の通信装置が自通信装置のパケットを正しく受信できたことや繰り返しの回数が所定の回数に達したことなどを一例として挙げることができる。他の通信装置が自通信装置のパケットを正しく受信できたかどうかは、例えば、他の通信装置から受信した応答パケット中の誤り検出符号（例：ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ、パリティビット）などで判断することができる。所定の条件は、複数の通信装置１０〜４０間で同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００１７】
周期とは所定の時間間隔をいい、複数の通信装置１０〜４０の各々は、一のパケットの先端Ｐから終端Ｑまでの時間幅がこの時間間隔に一致するよう一のパケットを繰り返し伝送路Ｌへ送出する。これにより、伝送路Ｌでは、複数の通信装置１０〜４０の各々から送出された一のパケットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がそれぞれの周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で繰り返される。なお、パケットの先端Ｐから終端Ｑまでの時間幅は、パケットを構成するビットの数や１ビットの時間幅を変えることなどにより変えることができる。
【００１８】
自通信装置の周期の割り当て方法は限定されない。例えば、複数の通信装置１０〜４０の各々に予め周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を割り当てておき、これらを各々が備える記憶手段に記憶しておいてもよい。また、例えば、複数の通信装置１０〜４０の各々が備える記憶手段に複数の周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４を予め記憶させておき、複数の通信装置１０〜４０の各々がこれらの記憶されている複数の周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の中からランダムに一の周期を選択することにしてもよい。通信の確立や継続に失敗したと判断した場合は、再度、複数の周期の中からランダムに一の周期を選択するようにしてもよい。複数の通信装置１０〜４０の各々に割り当てられる周期は、これらの周期の最小公倍数がより大きくなる組み合わせであることが好ましい。このようにすれば、複数の通信装置１０〜４０から送出された各パケットを個々に区別しつつ積分回数を増やしていくことができる。なお、本実施形態では、複数の通信装置１０〜４０の各々に、それぞれ、周期Ｔ１、周期Ｔ２、周期Ｔ３、及び周期Ｔ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４）の周期が割り当てられるものとする。
【００１９】
（受信部）
複数の通信装置１０〜４０の各々は、伝送路Ｌ上の信号（伝送路Ｌ上の信号は複数のシンボルにより構成される。１つのシンボルは１ビットで構成されていてもよいし、複数のビットで構成されていてもよい。本実施形態では、伝送路Ｌ上の信号を構成する複数のシンボルの各々が１つのビットで構成されている場合を一例として採り上げている。）を所定の条件が満たされるまで他の通信装置の周期（例：通信装置１０であれば周期Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４のうちの少なくとも１つの周期）で積分する受信部を備えている。これにより、伝送路Ｌ上の信号が他の通信装置の周期に等しい長さの時間間隔で区切られ、区切られた信号が互いに重ね合わされる。例えば、伝送路Ｌ上の信号が「１１（−１）１（−１）１・・・」（１ビットの時間幅＝１ｍｓ）であって他の通信装置の周期が「２ｍｓ」であるとすると、３回の積分により、「１１」、「（−１）１」、「（−１）１」・・・が互いに重ね合わせられ、「（−１）３」という積分結果が得られる。また、例えば、伝送路Ｌ上の信号が「３（−１）（−１）２（−４）１・・・」（１ビットの時間幅＝２ｍｓ）であって他の通信装置の周期が「１．９ｍｓ」であるとすると、３回の積分により、「３（−１）」、「（−１）２」、「（−４）１」・・・が互いに重ね合わせられ、「（−２）２」という積分結果が得られる。
【００２０】
所定の条件としては、例えば、他の通信装置からパケットを正しく受信できたことなどを一例として挙げることができる。他の通信装置からパケットを正しく受信できたかどうかは、例えば、積分することによって取り出されたパケット中の誤り検出符号（例：ＣＲＣ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ、パリティビット）などで判断することができる。
【００２１】
伝送路Ｌ上の信号を他の通信装置の周期で積分することにより、他の通信装置から送出されているパケットを個々に区別して増幅（振幅増幅）することが可能となる。一の周期（例：Ｔ２）で繰り返されているパケットは、一の周期（例：Ｔ２）での積分過程において規則的に出現するため、一の周期（例：Ｔ２）で積分をすると増幅（振幅増幅）されるが、一の周期（例：Ｔ２）と異なる周期（例：Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４）で繰り返されているパケットは、一の周期（例：Ｔ２）で繰り返されるという規則性を有しておらず、一の周期（例：Ｔ２）での積分過程においてランダムに出現するため、一の周期（例：Ｔ２）で積分をしても増幅（振幅増幅）されないためである。
【００２２】
複数の通信装置１０〜４０の各々は、他の通信装置の周期の少なくとも１つで積分を行うことができればよい。例えば、通信装置１０であれば周期Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４のうちの少なくとも１つの周期で積分することができればよく、通信装置２０であれば周期Ｔ１、Ｔ３、及びＴ４のうちの少なくとも１つの周期で積分することができればよく、通信装置３０であれば周期Ｔ１、Ｔ２、及びＴ４のうちの少なくとも１つの周期で積分することができればよく、通信装置４０であれば周期Ｔ１、Ｔ２、及びＴ３のうちの少なくとも１つの周期で積分することができればよい。
【００２３】
［周期Ｔでの積分］
図２Ａ〜図２Ｆは、伝送路上の信号を周期Ｔで積分していくことにより周期Ｔで繰り返されるパケットが他の周期で繰り返されるパケットを含んだノイズから区別されて取り出される様子を示す概念図である。図２Ａに示すように、伝送路Ｌ上には様々な周期で繰り返されるパケットが存在しているため、周期Ｔでの積分回数が少ないうちは、周期Ｔで繰り返されるパケットを他の周期で繰り返されるパケットを含んだノイズ（灰色で示した部分）から区別して取り出すことができない。しかしながら、図２Ａ→図２Ｅに示すように、周期Ｔで繰り返されるパケットは、周期Ｔでの積分回数を増やしていくと増幅（振幅）され、やがて、図２Ｆに示すように、他の周期で繰り返されるパケットを含んだノイズ（灰色で示した部分）より振幅が大きくなり当該ノイズから区別して取り出される。積分回数に制限はないため、周期Ｔで繰り返されるパケットは、積分回数を増やすことにより上限なく増幅（振幅増幅）することができる。
【実施例１】
【００２４】
図３は、実施例１に係る通信装置の機能を示す模式図である。図３に示すように、実施例１に係る通信装置は、送信部１００と、受信部２００と、を備えている。以下、順に説明する。【００２５】
［送信部１００］
送信部１００は、アンテナ部１１０と、変調部１２０と、ＤＡ変換部１３０と、繰り返し部１４０と、エンコーダ１５０部と、誤り検出符号生成部１６０と、バッファ部１７０と、を備えている。送信部１００は、誤り検出符号生成部１６０に加えて誤り訂正符号生成部を備えていてもよい。以下、送信部１００の動作を説明する。【００２６】
まず、バッファ部１７０上に一時的に記憶されているビット列が誤り検出符号生成部１６０に出力される。誤り検出符号生成部１６０はバッファ部１７０から出力されたビット列に誤り検出符号を付加してこれをエンコード部１５０に出力する。エンコード部１５０は誤り検出符号生成部１６０から出力されたビット列に同期用のビット列やパケット識別用のビット列などを付加してこれを一のパケットとして繰り返し部１４０に出力する。繰り返し部１４０はエンコード部１５０から出力された一のパケットをＤＡ変換部１３０に繰り返し出力する。ＤＡ変換部１３０は繰り返し部１４０から出力された一のパケット（デジタル信号）をアナログ信号に変換し変調部１２０に出力する。変調部１２０は、ＤＡ変換部１３０から出力されたアナログ信号を用いて搬送波を変調し、これをアンテナ部１１０から伝送路Ｌに送出する。【００２７】
（繰り返し部１４０）
繰り返し部１４０は、セレクタＳと、レジスタＡ１〜ＡＮと、を有している。セレクタＳは、エンコード部１５０かレジスタＡＮかのいずれかに接続される。レジスタＡの数は自通信装置から送出されるパケットのビット数（Ｎ個。Ｎは１以上の整数）に等しいものとする。自通信装置から送出されるパケットのビット数は、例えば、繰り返し部１４０において予め記憶させておいてもよいし、外部から繰り返し部１４０に入力してもよい。繰り返し部１４０はハードウェアで実現されてもよいしソフトウェアで実現されてもよい。以下、繰り返し部１４０の動作を説明する。【００２８】
まず、繰り返し部１４０はレジスタＡ１〜ＡＮをリセットして初期化する。次いで、繰り返し部１４０は、セレクタＳをエンコード部１５０に接続した後、エンコード部１５０から出力される一のパケットを構成するＮ個のビットをレジスタＡ１〜レジスタＡＮにそれぞれ格納する。具体的に説明すると、繰り返し部１４０は、一のパケットを構成する１つ目のビットがエンコード部１５０から出力されると、このビットをＤＡ変換部１３０に出力するとともにレジスタＡ１に格納する。次いで、繰り返し部１４０は、一のパケットを構成する２つ目のビットがエンコード部１５０から出力されると、このビットをＤＡ変換部１３０に出力するとともに、レジスタＡ１に格納している１つ目のビットをレジスタＡ２に移動させ、エンコード部１５０から出力された２つ目のビットをレジスタＡ１に格納する。次いで、繰り返し部１４０は、一のパケットを構成する３つ目のビットがエンコード部１５０から出力されると、このビットをＤＡ変換部１３０に出力するとともに、レジスタＡ２に格納している１つ目のビットをレジスタＡ３に移動させ、さらにレジスタＡ１に格納している２つ目のビットをレジスタＡ２に移動させ、その後、エンコード部１５０から出力された３つ目のビットをレジスタＡ１に格納する。繰り返し部１４０は、以上の処理をエンコード部１５０から一のパケットを構成するＮ個目のビットが出力されるまで繰り返す。繰り返し部１４０は、エンコード部１５０からパケットを構成するＮ個目のビットが出力された後にセレクタＳをレジスタＡＮに接続し、レジスタＡＮに格納されているビットをＤＡ変換器１３０に出力する。そして、繰り返し部１４０は、レジスタＡ１〜Ａ（Ｎ−１）に格納されている各ビットをレジスタＡ２〜ＡＮにそれぞれ移動させ、さらにＤＡ変換器１３０に出力したビットをレジストＡ１に格納する。以上の処理を繰り返すことにより、繰り返し部１４０は、一のパケットを構成するＮ個のビットをＤＡ変換器１３０に繰り返し出力する。【００２９】
［受信部２００］
受信部２００は、アンテナ部２１０と、復調部２２０と、ＡＤ変換部２３０と、積分部２４０と、デコード部２５０と、誤り検出符号検査部２６０と、バッファ部２７０と、同期部２８０と、を備えている。受信部２００は、誤り検出符号検査部２６０に加えて誤り訂正部を備えていてもよい。以下、受信部２００の動作を説明する。【００３０】
まず、アンテナ部２１０で受信された伝送路Ｌ上の信号が復調部２２０に入力される。復調部２２０は、アンテナ部２１０から出力された信号を復調し、ＡＤ変換部２３０に出力する。ＡＤ変換部２３０は、復調部２２０から出力された信号をデジタル信号（すなわちビット列）に変換して積分部２４０に出力する。積分部２４０はＡＤ変換部２３０から出力されたビット列を積分しつつデコード部２５０に出力する。デコード部２５０は積分部２４０から出力されたビット列から同期用のビット列やパケット識別用のビット列などの検出を試みる。デコード部２５０は、これらのビット列が検出できた場合、その検出結果を利用して積分部２４０から出力されたビット列から一のパケットを取り出し、これを誤り検出符号検査部２６０と同期部２８０とに出力する。誤り検出符号検査部２６０はデコード部２５０から出力されたビット列に対して誤り検出を行いバッファ部２７０に出力する。バッファ部２７０は誤り検出符号検査部２６０から出力されたビット列を一時的に記憶する。同期部２８０は積分部２４０から出力されたビット列を用いて各部の動きを積分部２４０から出力されたビット列に同期させる。【００３１】
（積分部２４０）
積分部２４０は、加算部Ｃと、レジスタＢ１〜ＢＮと、を有している。加算部Ｃは、ＡＤ変換部２３０から出力されるビット（信号）にレジスタＢＮの出力を加算し、加算結果をデコード部２５０に出力する。レジスタＢ１〜ＢＮは、それぞれ加算結果を格納できるだけの容量を有している。レジスタＢの数は他の通信装置から出力されるパケットのビット数以上とされる。他の通信装置から出力されるパケットのビット数が予め明らかである場合は、他の通信装置から出力されるパケットのビット数（Ｎ個）と同じ数のレジスタＢ１〜ＢＮを使用することができる。また、他の通信装置から出力されるパケットのビット数が予め明らかでない場合や様々なビット数から構成されるパケットに対応できるようにする場合などにおいては、レジスタＢの数を他の通信装置から出力されるパケットのビット数（Ｎ個）よりも多くして、余ったレジスタ（「レジスタＢの数」−「パケットを構成するビット数」）にダミービットを格納することにしてもよい。他の通信装置から出力されるパケットのビット数は、例えば、積分部２４０において予め記憶させておいてもよいし、外部から積分部２４０に入力してもよい。各通信装置は、１つ以上の積分部２４０を備えていればよいが、他の通信装置の数（実施形態１であれば３つ）と同じ数の積分部２４０を備えていてもよい。本実施例では、説明の簡略化のため、積分部２４０の数が１つであるものとする。積分部２４０はハードウェアで実現されてもよいしソフトウェアで実現されてもよい。以下、積分部２４０の動作を説明する。【００３２】
まず、積分部２４０はレジスタＢ１〜ＢＮをリセットして初期化する。次いで、積分部２４０は、ＡＤ変換部２３０から１つ目のビットが出力されると、これをレジスタＢ１に格納する。次いで、積分部２４０は、ＡＤ変換部２３０から２つ目のビットが出力されると、レジスタＢ１に格納している１つ目のビットをレジスタＢ２に移動させ、ＡＤ変換部２３０から出力された２つ目のビットをレジスタＢ１に格納する。次いで、積分部２４０は、ＡＤ変換部２３０から３つ目のビットが出力されると、レジスタＢ２に格納している１つ目のビットをレジスタＢ３に移動させた後、レジスタＢ１に格納している２つ目のビットをレジスタＢ２に移動させ、ＡＤ変換部２３０から出力された３つ目のビットをレジスタＢ１に格納する。積分部２４０は、ＡＤ変換部２３０からＮ＋１個目のビットが出力された後は、これにレジスタＢＮに格納されている値を加算するとともに、レジスタＢ１〜Ｂ（Ｎ−１）に格納されている各値をレジスタＢ２〜ＢＮにそれぞれ移動させ、加算結果をレジストＢ１に格納する。積分部２４０は、以上の処理を繰り返すことにより、所定の条件が満たされるまでＡＤ変換部２３０から出力されるビット列（伝送路上の信号がＡＤ変換されたビット列）を他の通信装置の周期で積分する。積分部２４０は、所定の条件が満たされた場合、レジスタＢ１〜ＢＮをリセットする。【００３３】
以上、実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載された構成は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３４】
１      通信システム
１０    通信装置
２０    通信装置
３０    通信装置
４０    通信装置
１００  送信部
１１０  アンテナ部
１２０  変調部
１３０  ＤＡ変換部
１４０  繰り返し部
１５０  エンコード部
１６０  誤り検出部
１７０  バッファ部
２００  受信部
２１０  アンテナ部
２２０  復調部
２３０  ＡＤ変換部
２４０  積分部
２５０  デコード部
２６０  誤り検出部
２７０  バッファ部
Ａ１〜ＡＮ  レジスタ
Ｂ１〜ＢＮ  レジスタ
Ｃ      加算部
Ｌ      伝送路
Ｐ      一のパケットの先端
Ｑ      一のパケットの終端
Ｓ      セレクタ
Ｔ      周期
【図１】
2015162776.tif 000003
【図２】
2015162776.tif 000004
【図３】
2015162776.tif 000005
【国際調査報告】
2015162776.tif 000006
2015162776.tif 000007