(57)【要約】【課題】アドホックネットワークにおいて、省電力を維持しつつ、広帯域通信の可能時間を最大限利用可能にすること。【解決手段】広帯域通信と狭帯域通信とを併用するアドホックネットワークにおいて、狭帯域の同期トーン信号および再同期トーン信号の到達半径が広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）の到達半径よりも大きくなるように狭帯域の同期トーン信号および再同期トーン信号の送信出力を制御する。これにより、無線通信装置がすれ違う際に、アドホックネットワークの広帯域通信可能範囲内に到達する前にスーパフレーム同期が終了し、広帯域通信可能時間を最大限利用することが可能となる。【選択図】図１
2008259165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドホックネットワークにおいて他の無線通信装置と広帯域通信を行う無線通信装置であって、
スーパフレーム同期を実現するための狭帯域の同期信号を送受信する狭帯域通信部と、
前記広帯域通信で用いられる広帯域のデータ信号を送受信する広帯域通信部と、を有し、
前記狭帯域通信部は、
前記狭帯域同期信号の信号到達範囲が前記広帯域データ信号の信号到達範囲よりも大きな出力で前記狭帯域同期信号を送信する、
無線通信装置。
【請求項２】
他の無線通信装置から前記狭帯域同期信号を受信したとき、他のスーパフレームグループと同期する同期部と、
他のスーパフレームグループと同期したとき、他の無線通信装置を検出するためのプローブ信号を送信するプローブ信号送信部と、
を有する請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記プローブ信号送信部は、
前記プローブ信号の信号到達範囲が前記広帯域データ信号の信号到達範囲と同じになるように前記プローブ信号を送信する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記狭帯域通信部は、
スーパフレーム周期をＴ、再同期スーパフレーム周回数をＮ、無線通信装置の移動速度をｖ、前記広帯域データ信号の信号到達半径をｒとしたとき、前記狭帯域同期信号の信号到達半径Ｒが、Ｒ＝ｒ＋ｖＮＴを満たすように、前記狭帯域同期信号を送信する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記狭帯域同期信号および前記プローブ信号は、無変調のトーン信号である、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記狭帯域同期信号は、同期制御のための同期トーン信号と、再同期のための再同期トーン信号とからなり、
前記プローブ信号は、近隣の無線通信端末をプローブするためのプローブトーン信号と、ファイル交換する無線通信端末をプローブするためのＦＸプローブトーン信号とからなり、
前記同期トーン信号、前記再同期トーン信号、前記プローブトーン信号、および前記ＦＸプローブトーン信号は、トーン信号の継続時間と間欠パターンとで構成されている、
請求項３記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記ＦＸプローブトーン信号は、前記同期トーン信号を送信した後、所定時間経過後に第１の継続時間を持つトーン信号を送信することによって構成され、
前記プローブトーン信号は、前記同期トーン信号を送信した後、前記所定時間経過後に前記第１の継続時間よりも長い第２の継続時間を持つトーン信号を送信することによって構成され、
前記再同期トーン信号は、前記同期トーン信号を送信した後、前記所定時間経過後に前記第２の継続時間よりも長い第３の継続時間を持つトーン信号を送信することによって構成されている、
請求項４記載の無線通信装置。
【請求項８】
他の無線通信装置から前記狭帯域同期信号を受信したとき、他のスーパフレームグループと同期する同期部と、
他のスーパフレームグループと同期したとき、自己のスーパフレームグループのビーコンピリオドを同期後のスーパフレーム内の別のオフセット位置に移動させるビーコンピリオド移動部と、
を有する請求項１記載の無線通信装置。
【請求項９】
オフセット位置への移動がない場合の本来のビーコンピリオドに上位の空きビーコンスロットが存在するか否かを検出する検出部と、
前記本来のビーコンピリオドに上位の空きビーコンスロットが存在するとき、前記上位の空きビーコンスロットに自己のビーコンスロット位置を移動する縮退部と、
を有する請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記広帯域通信部および前記狭帯域通信部は、両者で共通に用いられるＯＯＫ変復調器、をさらに有し、
前記狭帯域通信部は、
２値信号により前記狭帯域同期信号を送受信する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記広帯域通信部および前記狭帯域通信部は、両者で共通に用いられるＯＯＫ変復調器、をさらに有し、
前記狭帯域通信部は、
所定の拡散符号により拡散された信号により前記狭帯域同期信号を送受信する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項１２】
複数の無線通信装置がアドホックネットワークにより相互に広帯域通信を行う無線通信方法であって、
スーパフレーム同期を実現するための狭帯域の同期信号を送信するステップと、
前記広帯域通信で用いられる広帯域のデータ信号を送信するステップと、を有し、
前記狭帯域同期信号の信号到達範囲が前記広帯域データ信号の信号到達範囲よりも大きくなるように前記狭帯域同期信号を送信する、
無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワーク、特にモバイル環境下におけるアドホックネットワーク通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、５００ＭＨｚ以上の広帯域な信号を扱う、マイクロ波帯のＵＷＢ（Ultra Wide Band）（以下単に「ＵＷＢ」という）や、より広帯域の信号を扱うことが可能なミリ波帯のＵＷＢ（以下「ミリ波ＵＷＢ」という）などの無線システムの開発が進んでいる。これに伴い、近接無線通信方式として、様々な通信方式が提案されている。中でも高伝送容量版のＵＷＢは、伝送速度が１Ｇｂｐｓを超えるような広帯域通信であり、搬送波周波数も１ＧＨｚ以上の帯域を使用する広帯域通信である。しかし、ＵＷＢの伝送距離は、無線ＬＡＮなどと比較して極めて小さく、３〜１０ｍ程度の伝送距離しかない。したがって、ＵＷＢのアプリケーションとしては、例えば、主に、個人が所持している機器間を広帯域で接続すること（ＰＡＮ：Personal Area Network）が考えられる。
【０００３】
しかし、ＰＡＮと一口に言っても、黎明期であるＰＡＮの有力なアプリケーションはなかなか見つけにくい。なぜなら、広帯域性故にそれを利用する機器は、一般的に電力を多く使用することになり、ＰＡＮであるためにあまり多くのバッテリを携帯して移動するのは難しいためである。
【０００４】
ＰＡＮを利用し、かつＵＷＢの広帯域性を必要とするアプリケーションの一例は、ファイル交換アプリケーションである。その基本的な動作原理は、例えば、特許文献１に開示されている。これにより、モバイル環境における無作為なファイル交換（特許文献１にはメッセージ交換と記載されている）にてミニコミュニティを作ることが可能となる。なお、特許文献１には記載されていないが、やり取りされるデータとしては、テキストドキュメントに限らず、音楽や画像、動画、ソフトなどのファイル交換も可能である。特にＵＷＢにおいては、その実効伝送速度が１００Ｍｂｐｓから数Ｇｂｐｓに及ぶため、人と人とがすれ違いざまにでもいくつかの大きなサイズのファイルを交換することが可能であり、ファイル交換はＵＷＢに適したアプリケーションといえる。
【０００５】
ＵＷＢの業界標準であるＷｉＭｅｄｉａでは、マルチバンドＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division multiplexing）変調方式を用いたＵＷＢの標準化を完了している。標準化された方式は、ビーコンピリオドを用いたマルチビーコン方式である。この方式では、ネットワークを構成するすべての端末がビーコンを送信して互いに情報交換を行うことにより、スーパフレームの同期を取り、送受信タイムスロットの予約および維持を行って通信する（非特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、この方式は、人と人とが絶えずすれ違う雑踏の中では使用が大変困難である。なぜなら、この方式は、すれ違う２つのグループがスーパフレーム同期を取るために一方のビーコンピリオド全体をもう一方に結合させる方式を取るためである。すなわち、この方式では、すれ違うグループ間でビーコンピリオドを一斉に結合するために、全体でタイミングを合せて、一方のビーコンピリオド全体をもう一方のビーコンピリオドの最後端に結合する処理を行い、この処理に時間がかかるためである。例えば、一方のグループが他方のグループの存在に気付くのに時間がかかり、また、そのことをスーパフレームグループ（同じスーパフレームを共有する端末のグループのこと）の全部または一部に伝えるのに時間がかかり、さらに、タイミングを合せて移動するのにも結構時間がかかる。しかも、結合を終了するまでの間は、グループとグループの端末間の通信は全く不可能ではないものの、利用できる時間が大幅に削減されている。これは、すれ違いざまにファイル交換を行うような、つまり、短い時間内にフレーム同期を確立し大容量のデータ通信を完了させるようなアプリケーションには適さない構成である。
【０００７】
一方、スーパフレームグループ内・外の同期（つまり、グループ内の同期およびグループ間の同期）を、ＵＷＢのような広帯域信号ではなく、狭帯域の無変調のトーン信号を用いてそれぞれ行う方式がある（トーン信号同期方式）。この方式では、各端末がＵＷＢのフレーム到達範囲と同じ到達範囲を持つ狭帯域信号をある一定の時間長送信することにより、最も早い狭帯域信号の開始時刻をスーパフレームの境界としてスーパフレームグループ間で同期を取ることが可能となる。すなわち、この方式は、スーパフレームグループ間では、スーパフレーム期間中、スーパフレームＮ回に１回または他のスーパフレームグループの存在が判明した時点で狭帯域同期信号の検出を行い、狭帯域同期信号を検出したときはその時間にスーパフレームを同期させる方式である。なお、この方式では、広帯域通信と狭帯域通信とを併用するため、消費電力を低減することができる。
【０００８】
このトーン信号同期方式によれば、同期のためにビーコンを送信する必要がなく、周囲のデバイスの受信確認手順さえ用意されれば、すべてのノードがビーコン信号を変調・送信する必要がない。したがって、この方式によれば、他のスーパフレームグループとの同期（以下「再同期」という）も簡便に取ることができる。すなわち、トーン信号同期方式において同期を取る場合には、単なるビーコンピリオド方式の場合と比較して、素早くグループ間の合流が可能である。このため、この方式は、すれ違いざまのファイル交換には適した方式といえる。
【特許文献１】特開２００１−２９８４０６号公報
【非特許文献１】"Towards High Speed Wireless Personal Area Network-Efficiency Analysis of MBOA MAC", Yunpeng Zang,etc., インターネットURL：http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-368.htm
【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、上記したトーン信号同期方式には、次のような課題がある。
【００１０】
図３１は、トーン信号同期方式において２つの端末１０、２０がすれ違う際の最適なすれ違いの状態を示す図である。ここでは、各端末１０、２０は時速３.６ｋｍで歩いている別々のユーザにそれぞれ所持されており、通信可能半径を２ｍ（ミリ波ＵＷＢにおいて１Ｇｂｐｓ程度で通信できる通信半径）とする。また、同図では、一方の端末２０を地点Ｑに固定し、もう一方の端末１０が時速７.２ｋｍ（≒毎秒２ｍ）で地点Ｐ１から地点Ｐ２に進むものとする。
【００１１】
この場合、端末１０が理想的に地点Ｐ１で相手（端末２０）のトーン信号を検出して再同期に成功すると、両端末１０、２０間でスーパフレーム同期が達成され、端末１０が地点Ｐ１から地点Ｐ２に移動するまでの約２秒（＝（２（ｍ）×２）／２（ｍ／ｓ））の時間、互いに通信可能である。
【００１２】
一方、図３２は、トーン信号同期方式において２つの端末１０、２０がすれ違う際の最悪なすれ違いの状態を示す図である。ここでは、図３１の場合と同様に、各端末１０、２０を所持するユーザは、ともに時速３.６ｋｍで歩いており、通信可能半径も２ｍである。しかし、たまたま端末１０が地点Ｐ１に到着する直前のタイミングで再同期を終了してしまい、次回の再同期まで端末１０は相手（端末２０）の存在を認識できない状態である。このように、端末１０は、地点Ｐ１のタイミングで再同期に失敗すると、次の再同期の機会まで、つまり、再同期スーパフレーム周回数（ここでは１６回とする）分のスーパフレーム周期（ここでは６４ｍｓとする）の間、通信を待たなければならない。この間に端末１０は地点Ｐ１から地点Ｐ３に移動してしまう（移動距離は、２（ｍ／ｓ）×０.０６４（ｓ）×１６≒２（ｍ））。したがって、この場合、地点Ｐ３で再同期に成功したとして、端末１０が地点Ｐ３から地点Ｐ２に移動するまでの約２秒の時間のみが、通信可能時間となる。
【００１３】
すなわち、従来のトーン信号同期方式は、再同期のタイミングよって最悪約半分の時間しか通信できないという課題を有している。このとき、失われた時間は、１Ｇビット分、つまり、約１２５Ｍバイト分の通信時間に相当する。
【００１４】
また、同じ条件で、例えば、各ミリ波ＵＷＢ端末をユーザが胸ポケットに入れて持ち歩いている場合、ミリ波では人体を越えて電波が透過しない可能性が高いため、通信可能範囲がユーザの前方に開いた半円状になっている可能性がある。したがって、この場合は、地点Ｐ１から地点Ｐ２に移動するまでの全時間、通信不能になってしまう可能性がある。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アドホックネットワークにおいて、省電力を維持しつつ、広帯域通信の可能時間を最大限利用することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の無線通信装置は、アドホックネットワークにおいて他の無線通信装置と広帯域通信を行う無線通信装置であって、スーパフレーム同期を実現するための狭帯域の同期信号を送受信する狭帯域通信部と、前記広帯域通信で用いられる広帯域のデータ信号を送受信する広帯域通信部と、を有し、前記狭帯域通信部は、前記狭帯域同期信号の信号到達範囲が前記広帯域データ信号の信号到達範囲よりも大きな出力で前記狭帯域同期信号を送信する、構成を採る。
【００１７】
本発明の無線通信方法は、複数の無線通信装置がアドホックネットワークにおいて相互に広帯域通信を行う無線通信方法であって、スーパフレーム同期を実現するための狭帯域の同期信号を送信するステップと、前記広帯域通信で用いられる広帯域のデータ信号を送信するステップと、を有し、前記狭帯域同期信号の信号到達範囲が前記広帯域データ信号の信号到達範囲よりも大きくなるように前記狭帯域同期信号を送信する、ようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アドホックネットワークにおいて、省電力を維持しつつ、広帯域通信の可能時間を最大限利用することができる。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、各無線通信装置（例えば、ミリ波ＵＷＢ端末）は、互いにすれ違う際に、アドホックネットワークの広帯域通信可能範囲内に到達する前にスーパフレーム同期を終了し、通信相手を検出する動作を取るため、広帯域通信可能範囲内にある状態の時間（広帯域通信可能時間）を最大限利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、無線通信装置は、データ通信をミリ波ＵＷＢで行うものとする。また、無線通信装置を単に「端末」とも呼ぶことにする。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示す無線通信装置（端末）１００は、ファイル交換アプリケーションを備えており、大別して、アンテナ１１０、広帯域通信部１２０、狭帯域通信部１３０、ＭＡＣ処理部１４０、および上位層処理部１５０を有する。ここで、無線通信装置１００を組み込んだ機器としては、例えば、携帯端末やノートＰＣ、携帯電話、ゲーム機、携帯プレイヤなどファイル交換アプリケーションを備えたものである。
【００２３】
アンテナ１１０は、例えば、各セクタを担当する複数の指向性アンテナから構成されている。通信範囲は、図示しない指向性制御部によりアンテナ１１０を構成する各指向性アンテナを制御することによって決定される。
【００２４】
広帯域通信部１２０は、アンテナ１１０を介してミリ波ＵＷＢ信号を送受信する。上記のように、ミリ波ＵＷＢ信号は、伝送距離が極めて短い、非常に広帯域の信号である。本実施の形態で利用するミリ波ＵＷＢ信号は、この広帯域性故に、高速なベースバンド信号処理回路が必要であり、電力を多く消費する。
【００２５】
狭帯域通信部１３０は、アンテナ１１０を介して狭帯域の無変調のトーン信号を送受信する。無変調のトーン信号を検出するには、その受信電力を検波するだけであり、高速なベースバンド信号処理回路を必要としない。このため、狭帯域のトーン信号を検出するための狭帯域通信部は、消費電力が小さい。このように、アドホックネットワークにおいて、広帯域通信と狭帯域通信とを併用することによって、装置全体として消費電力を低減することができる。
【００２６】
狭帯域通信部１３０は、図１に示すように、同期トーン信号処理部１３１、再同期トーン信号処理部１３２、プローブトーン信号処理部１３３、ＦＸプローブトーン信号処理部１３４、送受信トーン信号処理部１３５、トーン信号拡大送信部１３６、トーン信号通常送信部１３７、およびトーン信号受信部１３８を有する。
【００２７】
狭帯域通信部１３０の各トーン信号処理部１３１〜１３５は、ＭＡＣ処理部１４０からの指令を受けて送信用の対応するトーン信号を生成するとともに、受信されたトーン信号が自己のトーン信号か否かを認識する処理を行う。具体的には、同期トーン信号処理部１３１は、同期トーン信号を生成または認識する処理を行う。再同期トーン信号処理部１３２は、再同期トーン信号を生成または認識する処理を行う。プローブトーン信号処理部１３３は、プローブトーン信号を生成または認識する処理を行う。ＦＸプローブトーン信号処理部１３４は、ＦＸプローブトーン信号を生成または認識する処理を行う。送受信トーン信号処理部１３５は、送受信トーン信号を生成または認識する処理を行う。
【００２８】
本実施の形態では、同期トーン信号処理部１３１によって生成された同期トーン信号および再同期トーン信号処理部１３２によって生成された再同期トーン信号は、それぞれ、トーン信号拡大送信部１３６およびアンテナ１１０を介して外部に送信される。プローブトーン信号処理部１３３によって生成されたプローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号処理部１３４によって生成されたＦＸプローブトーン信号、および送受信トーン信号処理部１３５によって生成された送受信トーン信号は、それぞれ、トーン信号通常送信部１３７およびアンテナ１１０を介して外部に送信される。外部からアンテナ１１０およびトーン信号受信部１３８を介して受信された各種トーン信号は、同期トーン信号処理部１３１、再同期トーン信号処理部１３２、プローブトーン信号処理部１３３、ＦＸプローブトーン信号処理部１３４、および送受信トーン信号処理部１３５にそれぞれ送られ、対応する処理部１３１〜１３５によって認識される。
【００２９】
ここで、各種トーン信号について説明する。
【００３０】
本実施の形態では、上記のように、トーン信号として、同期トーン、再同期トーン信号、プローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号、および送受信トーン信号を用いる。「同期トーン信号」は、スーパフレームを共有するグループ内の同期制御のために送信されるトーン信号である。「再同期トーン信号」は、スーパフレームグループ間の再同期のために送信されるトーン信号である。「プローブトーン信号」は、近隣する端末を探索するために使用するトーン信号である。「ＦＸプローブトーン信号」は、ファイル交換する端末を探索するために使用するトーン信号である。特に、プローブトーン信号は、周囲のスリープ状態にある端末を含めてすべての端末に対して、その周回のスーパフレームまたはその次のスーパフレームにて自己のプロファイルをランダムな時間に送信するよう、要求する信号である。また、ＦＸプローブトーン信号は、プローブトーン信号を送信したすべての端末ではなく、ファイル交換を行おうとする端末のみを対象とする信号である。「送受信トーン信号」は、データ通信することを通知するために送信されるトーン信号である。
【００３１】
なお、これらのトーン信号の実現方法は、特に限定されない。例えば、狭帯域信号の周波数を変えて各種トーン信号を実現し、受信側で周波数により識別してもよいし、トーン信号の継続時間を変えて各種トーン信号を実現してもよい。また、無変調のトーン信号の代わりに、同期トーン信号、ＦＸプローブトーン信号、プローブトーン信号、および再同期トーン信号で、データ通信に用いる信号よりも狭帯域の変調信号を用いても、同様の効果を得ることができる。この場合、変調信号として、例えば、２値のＯＯＫ変調信号や、各々異なる符号を用いて拡散された変調信号などを用いることができる。さらには、電界強度の時間的変動または間欠信号パターンなどで各種トーン信号を実現してもよい。
【００３２】
ここでは、トーン信号の継続時間と間欠パターンとで各種トーン信号を実現する場合を例にとって説明する。
【００３３】
図２は、各種トーン信号の構成の一例を示す図である。
【００３４】
図２において、同期トーン信号は、所定の継続時間（例えば、３マイクロ秒）を持つ１つのトーンのみで構成され、スーパフレーム周期の開始時点で送信される。すべての端末が同期トーン信号を送信することで、最初に同期トーン信号を送信した端末のスーパフレーム送信タイミングに、同じスーパフレームグループの端末が同期することになる。また、再同期トーン信号、プローブトーン信号、およびＦＸプローブトーン信号は、それぞれ、同期トーン信号に続いて送信されるものと規定され、これらの組み合わせによって実現される。具体的には、ＦＸプローブトーン信号は、所定の時間間隔（例えば、２０マイクロ秒）を置いてその前後に所定の継続時間（例えば、３マイクロ秒と３マイクロ秒）をそれぞれ持つ２つのトーンで構成されている。プローブトーン信号は、上記所定の時間間隔（２０マイクロ秒）を置いてその前後に所定の継続時間（例えば、３マイクロ秒と６マイクロ秒）をそれぞれ持つ２つのトーンで構成されている。再同期トーン信号は、上記所定の時間間隔（２０マイクロ秒）を置いてその前後に所定の継続時間（例えば、３マイクロ秒と１２マイクロ秒）をそれぞれ持つ２つのトーンで構成されている。この例では、プローブトーン信号を構成する後半のトーンの継続時間（６マイクロ秒）は、ＦＸプローブトーン信号を構成する後半のトーンの継続時間（３マイクロ秒）の２倍である。また、再同期トーン信号を構成する後半のトーンの継続時間（１２マイクロ秒）は、プローブトーン信号を構成する後半のトーンの継続時間（６マイクロ秒）の２倍である。このような構成により、再同期トーン信号、プローブトーン信号、およびＦＸプローブトーン信号は、スーパフレームの境界に設けられる同期トーンスロットの中で、同期トーン信号を送信する場合に限り、送信がそれぞれ認められる。
【００３５】
なお、図示しないが、送受信トーン信号は、例えば、１マイクロ秒の継続時間を持つ１つのトーンで構成されている。
【００３６】
このように、図２に示す各種トーン信号の構成では、通常、同期トーン信号の後に送信されるトーンの長さによって、再同期トーン信号か、プローブトーン信号か、ＦＸプローブトーン信号かが識別される。すなわち、もし同時に各種トーン信号が送信されたとき優先すべき処理について、トーンの長さを長く設定しておけば、トーン同士が重なっても、トーン信号を受信した周囲の端末は、優先順位が高い（つまり、トーンが長い）トーン信号を認識して、優先すべき処理を実行することができる。具体的には、再同期トーン信号とＦＸプローブトーン信号とが同時に送信された場合、周囲の端末は、再同期トーン信号が送信されたものと判断して、再同期処理を実行する。また、ＦＸプローブトーン信号に応答すべき端末は、プローブトーン信号に対しても応答を返すため、プローブトーン信号の優先度は、ＦＸプローブトーン信号の優先度よりも大きく設定されている。また、周囲の端末は、スーパフレームが変わらない状態でのみプローブ処理を実行できるため、再同期トーン信号の優先度は、プローブトーン信号の優先度よりも大きく設定されている。
【００３７】
例えば、各種トーン信号が図２に示す構成を有する場合、同期トーン信号処理部１３１は、３マイクロ秒のトーンを受信したとき、同期トーン信号を受信したと判定（認識）する。また、ＦＸプローブトーン信号処理部１３４は、３マイクロ秒のトーンを受信した後、２０マイクロ秒の間隔を置いて３マイクロ秒以上６マイクロ秒未満のトーンを受信したとき、ＦＸプローブトーン信号を受信したと判定（認識）する。また、プローブトーン信号処理部１３３は、３マイクロ秒のトーンを受信した後、２０マイクロ秒の間隔を置いて６マイクロ秒以上１２マイクロ秒未満のトーンを受信したとき、プローブトーン信号を受信したと判定（認識）する。また、再同期トーン信号処理部１３２は、３マイクロ秒のトーンを受信した後、２０マイクロ秒の間隔を置いて１２マイクロ秒以上のトーンを受信したとき、再同期トーン信号を受信したと判定（認識）する。なお、送受信トーン信号処理部１３５は、同期トーン信号なしで１マイクロ秒のトーンを受信したとき、送受信トーン信号を受信したと判定（認識）する。
【００３８】
トーン信号拡大送信部１３６は、入力されたトーン信号に対して、トーン信号通常送信部１３７で送信処理されたトーン信号よりも信号到達範囲が大きくなるような送信処理（以下「拡大送信処理」という）を行う。本実施の形態では、トーン信号拡大送信部１３６は、同期トーン信号および再同期トーン信号に対して、この拡大送信処理を行う。拡大送信処理は、例えば、送信電力の調整によって実現される。具体的には、例えば、送信電力を、広帯域通信の場合や、プローブトーン信号やＦＸプローブトーン信号を送信する場合よりも幾分上げて送信することによって実現される。
【００３９】
トーン信号通常送信部１３７は、入力されたトーン信号に対して、通常の送信処理（以下「通常送信処理」という）を行う。本実施の形態では、トーン信号通常送信部１３７は、プローブトーン信号およびＦＸプローブトーン信号に対して、この通常送信処理を行う。通常送信処理では、拡大送信処理よりも送信電力が小さい。このとき、この２つのトーン信号の到達範囲は、送信電力を調整することにより、フレーム交換可能な広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）の到達範囲と同じになるように調整される。なお、トーン信号通常送信部１３７は、送受信トーン信号に対しても、この通常送信処理を行う。
【００４０】
このように、本実施の形態では、狭帯域の同期トーン信号および再同期トーン信号の到達範囲を広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）の到達範囲よりも大きく設定したため、端末がすれ違う際に、アドホックネットワークの広帯域通信可能範囲内に到達する前にスーパフレーム同期が終了し、広帯域通信の可能時間を最大限利用することが可能になる。
【００４１】
この原理を、図３を用いて説明する。なお、図３１および図３２との対比を容易にするため、同一の要素には同一の符号を付す。
【００４２】
まず、２つの端末１０、２０が最小すれ違い距離として０ｍですれ違う場合について説明する（図３における端末１０の移動軌跡３０参照）。
【００４３】
ここで、例えば、スーパフレーム周期を「Ｔ」、再同期スーパフレーム周回数を「Ｎ」、推定移動速度を「ｖ」、プローブトーン信号およびＦＸプローブトーン信号の到達半径を「ｒ」、同期トーン信号および再同期トーン信号の到達半径を「Ｒ」（Ｒ＞ｒ）とし、Ｒ＝ｒ＋ｖＮＴとする。この場合、端末１０が地点Ｐ４から地点Ｐ１に到着するまでにｖＮＴ（＝Ｒ−ｒ）の距離があり、この間にＮＴ秒かかるため、この間に再同期がかかり（つまり、「ｖＮＴ」は再同期可能距離を示す）、端末１０が地点Ｐ１に到着した時点では同期が取れた状態になっている。したがって、この時点からＦＸプローブトーン信号を同期トーン信号と組み合わせて送信することにより、広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）が到達できる地点Ｐ１からまるまるデータの送受信を行うことが可能となる。なお、ｒ＝２ｍ、ｖ＝２ｍ／ｓ、Ｎ＝１６回、Ｔ＝０.０６４ｓとすると、上記の式より、Ｒ≒４ｍとなる。
【００４４】
次に、２つの端末１０、２０が最小すれ違い距離ｄ（ｄ＞０）ですれ違う場合について説明する（図３における端末１０の移動軌跡４０参照）。
【００４５】
この場合、次の２つの式（１）および式（２）、
ｄ＝ｒｃｏｓθ＝Ｒｃｏｓφ    …（１）
Ｒｓｉｎφ＝ｖＮＴ＋ｒｓｉｎθ＝ｖＮＴ＋√（ｒ２−ｄ２）    …（２）
がそれぞれ成り立つため、次の式（３）が得られる。
Ｒ＝√（（ｖＮＴ＋√（ｒ２−ｄ２））２＋ｄ２）    …（３）
ここで、ｄ＝１ｍ、ｒ＝２ｍ、ｖ＝２ｍ／ｓ、Ｎ＝１６回、Ｔ＝０.０６４ｓとすると、Ｒは、約３.９ｍとなる。
【００４６】
なお、上記の式（３）より、例えば、Ｒ２をｄで微分すると、次の式（４）で得られる。
ｄＲ２／ｄｄ＝−２ｖＮＴｄ／√（ｒ２−ｄ２）    …（４）
この式（４）より、Ｒは、ｄ＝０のとき、最大値をとることがわかる。ｄ＝０のとき、Ｒ＝ｒ＋ｖＮＴである。したがって、Ｒの最大値は、ｄ＝０のときのＲ＝ｒ＋ｖＮＴであることがわかる。このため、最小すれ違い距離については、ｄ＝０の場合を考えておけば、他のすれ違い距離の場合にも対応することができる。
【００４７】
上位層処理部１５０は、各種のアプリケーションを実行し、コンテンツデータなどの送信データを生成してＭＡＣ処理部１４０に送出したり、ＭＡＣ処理部１４０から受信データを受け取ってアプリケーション処理を行う。本実施の形態では、ファイル交換アプリケーションは、上位層処理部１５０によって実行される。
【００４８】
ＭＡＣ処理部１４０は、ＭＡＣプロトコル処理を行う。ＭＡＣ処理部１４０は、例えば、フレーム処理部１４１、同期処理部１４２、再同期処理部１４３、およびプローブ処理部１４４を有する。
【００４９】
フレーム処理部１４１は、データ通信することを通知するトーン（送受信トーン信号）を送受信したり、その後のデータフレームを広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）により送受信するための処理を行う。データフレームは、広帯域通信部１２０およびアンテナ１１０を介して外部と送受信される。送受信トーン信号は、上記のように、狭帯域通信部１３０（送受信トーン信号処理部１３５、トーン信号通常送信部１３７、トーン信号受信部１３８）およびアンテナ１１０を介して外部と送受信される。
【００５０】
同期処理部１４２は、スーパフレームの開始時刻からの時刻を管理するとともに、自己のスーパフレームの終端を通知する同期トーン信号の送信時刻を計測したり、他のノードの同期トーン信号との同期を取るために狭帯域通信部１３０の同期トーン信号処理部１３１とタイミングの受け渡しを行う。
【００５１】
再同期処理部１４３は、他のスーパフレームグループと同期するために狭帯域通信部１３０の再同期トーン信号処理部１３２によって再同期トーン信号を送信するための処理を行う。また、再同期処理部１４３は、スーパフレーム全域で同期トーン信号を監視し、他のスーパフレームとの同期タイミングを同期処理部１４２に通知する。
【００５２】
プローブ処理部１４４は、他の端末からのプローブ要求（プローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号）を受けて上位層処理部１５０に通知する。これにより、上位層処理部１５０は、自己の属性や通信環境などの情報（データフレーム）を生成し、フレーム処理部１４１および広帯域通信部１２０を介して要求元の端末に応答する処理を行う。また、プローブ処理部１４４は、周囲の端末に対して属性や通信環境などの情報を要求するためのプローブ要求（プローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号）を、狭帯域通信部１３０のプローブトーン信号処理部１３３／ＦＸプローブトーン信号処理部１３４によって周囲の端末に送信するための処理を行う。
【００５３】
具体的には、プローブトーン信号は、上位層からの命令を要件として開始される。プローブトーン信号の開始は、同期トーン信号（３マイクロ秒）を送信した後、２０マイクロ秒経過後にトーン信号（６マイクロ秒）を送信することによって行われる（図２参照）。このとき、周囲の端末の対応は、プローブトーン信号を受信した場合、そのスーパフレームまたはその次のスーパフレームにてプローブ応答を送信するというものである。
【００５４】
また、ＦＸプローブトーン信号は、再同期トーン信号を受信することによる別のスーパフレームへの再同期が起こったときに、これを要件として開始される。ＦＸプローブトーン信号の開始は、同期トーン信号（３マイクロ秒）を送信した後、２０マイクロ秒経過後にトーン信号（３マイクロ秒）を送信することによって行われる。このとき、周囲の端末の対応は、ＦＸプローブトーン信号を受信し、かつ、上層層にファイル交換アプリケーションがある場合に限り、そのスーパフレームまたはその次のスーパフレームにてプローブ応答を送信するというものである。
【００５５】
また、ＦＸプローブトーン信号の繰り返し送信回数は、例えば、次のように設定されている。ＦＸプローブトーン信号は、例えば、連続して最大２ｒ／ｖ秒送信する。ＦＸプローブトーン信号を送信した端末は、この間に新たに見つかったファイル交換端末とのみ交換手順に移る。また、出会い頭に会ったのではなく、並行に進行しているファイル交換端末については、連続して送信されるＦＸプローブトーン信号に対して最初の１回以外は応答する必要がなく、ｎ回に１回程度応答すればよい。すなわち、プローブトーン信号は、すれ違いざま送信をしないため、通常１回の送信で終了することを前提としているのに対し、ファイル交換の相手を探す場合は、本方式を利用してファイルの交換圏内に達するまでＦＸプローブトーン信号を送信し続け、連続して２ｒ／ｖ秒送信しても応答がないときは送信を終了するようにする。但し、相手が見つかっても、その相手が１回ファイル交換を行った相手の場合には、例えば、ファイル交換可能な端末を持っている友人が一緒に歩いている場合において第三者のファイル交換可能な端末が近づいてくるような場合には、連続して２Ｒ／ｖ秒受信されるＦＸプローブトーン信号に友人の端末がすべて応答するのは意味がないため、最初の１回に応答すれば後は時々応答すればよいことにする。
【００５６】
ここで、各種トーン信号とフレームについて説明する。
【００５７】
図４は、各種トーン信号とフレームの送受信プロトコルを示すタイミングチャートである。
【００５８】
図４において、スーパフレーム２０１は、同期トーンスロット２０２およびデータピリオド２０３を有する。同期トーンスロット２０２は、同期トーン信号（ＳＹ）２１１、２１２が送受信される期間である。図４に示すように、送受信トーン（ＳＲ）２１３、２１４、データ２１５、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ２１６は、スーパフレーム２０１のうち同期トーンスロット２０２以外の期間であるデータピリオド２０３で送受信される。
【００５９】
次いで、上記構成を有する無線通信装置の動作について説明する。
【００６０】
まず、スーパフレームの同期処理について説明する。
【００６１】
図５は、同一スーパフレームグループの各端末が、スーパフレーム周期を同期させる動作を示す図である。ここで、図中の楕円は、端末の通信可能範囲を示し、端末Ａから端末Ｇは、互いに、図示のように隣接した状態にあるものとする。なお、各端末の上段の信号は受信を示し、下段の信号は送信を示している。
【００６２】
図５において、端末Ｂは、スーパフレーム周期の同期トーン信号送出のタイミングで同期トーン信号３０２の送信を行っている。しかし、端末Ｂは、自己の同期トーン信号３０２の送信よりも先に端末Ａの同期トーン信号３０１を検出したため、自己の計測しているスーパフレーム周期の開始タイミングを端末Ａのスーパフレーム周期の開始タイミング３０１に合わせる。また、同様に、端末Ｃは、自己のスーパフレームの開始時刻を端末Ｂの同期トーン信号３０２に同期させる。これにより、端末Ｂや端末Ｃの遅延時間は、自己のスーパフレーム周期分の固有遅延時間に徐々に収束していく。
【００６３】
端末Ｄから端末Ｆについても同様に同期処理が行われ、自己の通信可能範囲内で最も早く同期トーン信号を送信する端末のスーパフレームに同期する。
【００６４】
端末Ｇの同期トーン信号送信時刻３０３は、端末Ｆが同期トーン信号３０４を送信した後であるため、端末Ｆが同期トーン信号３０４の送信を終了した時刻から端末Ｇの同期トーン信号を送信する。そして、次のスーパフレームにおいて、端末Ｇは、他の端末のスーパフレーム開始タイミングに追いつく。
【００６５】
次に、他のスーパフレームグループと混在したときに行うスーパフレームの再同期処理について説明する。
【００６６】
スーパフレームの再同期処理は、スーパフレーム全体に対して同期トーン信号の検出を行い、他のスーパフレームグループの同期トーン信号を検出した場合に、最も早く同期トーン信号を送信した他のスーパフレームグループのスーパフレームに同期する処理である。
【００６７】
図６は、端末４０１〜４０３が互いにスーパフレームグループを構成し、端末４０４〜４０６が別のスーパフレームグループを構成していることを示す図である。図６において、端末４０４と端末４０６は、端末４０３の通信可能範囲に入ってきている。
【００６８】
この場合に、端末４０３が、他のスーパフレームグループの同期トーン信号を同期トーン信号スロット外で検出すると、それを起点にして端末４０３と同一スーパフレームグループの端末が再同期処理を行い、最終的には端末４０１〜４０６が同一のスーパフレームを共有することになる。
【００６９】
図７は、スーパフレームの再同期処理を説明するフロー図である。
【００７０】
図７において、まず、再同期処理部１４３は、自己が現在他の端末とデータの送受信中であるか否かを判断する（Ｓ１０００）。この判断の結果として、自己が現在他の端末とデータの送受信中でない場合には（Ｓ１０００：ＮＯ）、再同期処理部１４３は、同期回数が所定回数（例えば、Ｎ回）以上であるか否か、具体的には、自己が前回の再同期処理を終了してから所定の再同期スーパフレーム周回数（Ｎ回）目の端末であって再同期を行うことを決定しているか否かを判断する（Ｓ１１００）。再同期スーパフレーム周回数は、多くすればそれだけスーパフレーム全体を受信待ちにする回数が減るために消費電力は低減するが、他のグループとの通信開始を遅らせることになる。一般的には、例えば、１秒に１回程度となる再同期スーパフレーム周回数が適当である。この判断の結果として、同期回数が所定回数（Ｎ回）以上である場合には（Ｓ１１００：ＹＥＳ）、再同期処理部１４３は、他の端末と関係なく再同期トーン信号を送信する（Ｓ１２００）。再同期トーン信号は、上記のように、自己のスーパフレームグループの同期トーン信号の送信終了後、２０マイクロ秒経過した時点で、再び１２マイクロ秒のトーンを送信するトーン信号であり（図２参照）、他の端末に再同期処理を開始することを通知するものである。再同期トーン信号を受信したが、まだ再同期スーパフレーム周回数分カウントしていない端末は、スーパフレーム回数をリセットして、再同期トーン信号を中継して再同期状態に入る。
【００７１】
一方、ステップＳ１０００の判断の結果として、自己が現在他の端末とデータの送受信中である場合には（Ｓ１０００：ＹＥＳ）、再同期処理部１４３は、自己のスーパフレームグループにて再同期回数が所定回数（Ｎ回）に達していなくても再同期トーン信号を送信する（Ｓ１２００）。これにより、他のスーパフレームグループとの再同期を高速に行うことが可能になる。
【００７２】
図８は、他のスーパフレームグループを検知した端末が、再同期トーン信号の送受信を行う動作を示す図である。図５の場合と同様に、端末Ａから端末Ｇは、図示のように隣接している。また、図８においても、各端末の上段の信号は受信を示し、下段の信号は送信を示している。
【００７３】
ここでは、端末Ｄが他のスーパフレームグループの存在を検知し、再同期トーン信号５０１を送信する。周囲のスーパフレームグループの端末Ｃと端末Ｅは、端末Ｄから受信した再同期トーン信号５０１を再同期トーン信号５０２、５０３によりそれぞれ中継する。しかし、端末Ａと端末Ｇは、再同期トーン信号５０４、５０５がそれぞれ中継されて届く前に同期トーン信号スロットが終了してしまうため、端末Ａと端末Ｇは、再同期状態に入らない。
【００７４】
しかし、端末Ａと端末Ｇは、端末Ｂから端末Ｆが同期して出力する同期トーン信号に同期するように、次のスーパフレームで再同期トーン信号を送信することになり、全体として１つの同期タイミングに収束していく。
【００７５】
次に、データを送受信する動作について説明する。
【００７６】
まず、フレーム処理部１４１は、上位層処理部１５０によってデータフレームが生成された後、狭帯域通信部１３０の送受信トーン信号処理部１３５によって送受信トーン信号を送信させる。フレーム処理部１４１は、送受信トーン信号の送信完了後、広帯域通信部１２０を介して広帯域信号でデータフレームを送信する。
【００７７】
これにより、データフレームの待ち状態にある端末は、常に狭帯域信号のみを待てばよく、常に広帯域信号を待つ状態に比べて、小さな消費電力で待ち受けが可能となる。
【００７８】
図９は、このデータ送受信の動作を示す図である。
【００７９】
図９において、端末Ａは、端末Ｂにデータフレームを送信して、そのアクノリッジフレーム（ＡＣＫ）を受け取る。両端末とも、狭帯域信号は、自身が送信していないときは受信待ち状態となる。端末Ａは、データフレーム６０２の送信前に送受信トーン信号（ＳＲ）６０１を送信し、これを受信した端末Ｂは、広帯域通信の受信待ち状態に移行する（図中の矢印６１１）。また、端末Ｂは、送受信トーン信号（ＳＲ）６０３を送信した後にＡＣＫ６０４を送信する。このように、送受信トーン信号は、いかなるデータフレームであっても、必ずデータフレームの送信前に送信される。
【００８０】
次に、周辺の端末の通信状態を取得するためのプローブ処理について説明する。
【００８１】
端末は、通信を開始するにあたって、通信相手の存在や宛先を知る必要がある。また、送受信信号が他の端末からの通信信号と衝突しないようにするために、周囲の端末の存在を確認する必要がある。このため、本実施の形態では、上記のように、プローブトーン信号を用いて、周囲の端末の属性や、通信環境などを取得する。
【００８２】
周囲の端末は、同期トーン信号（３マイクロ秒）を受信した後、２０マイクロ秒経過後にトーン信号（６マイクロ秒以上１２マイクロ秒未満）を受信したとき、プローブトーン信号を受信したと判断して、自局の情報を含んだプローブ応答フレームを、ブロードキャストにて、そのスーパフレームまたはその次のスーパフレームにて送信する。この送信タイミングは、ランダムなスーパフレームオフセット位置からキャリアセンスして通信用スロットなどと衝突しないように送信するというものである。
【００８３】
このように、本実施の形態によれば、狭帯域の同期トーン信号および再同期トーン信号の到達範囲（到達半径）を広帯域信号（ミリ波ＵＷＢ信号）の到達範囲（到達半径）よりも大きく設定したため、端末がすれ違う際に、アドホックネットワークの広帯域通信可能範囲内に到達する前にスーパフレーム同期が終了し、広帯域通信可能時間を最大限利用することができる。
【００８４】
このため、従来のトーン信号同期方式と比較して、例えば、ファイル交換アプリケーションによるすれ違いざまのファイル交換量を増大することができる。また、広帯域通信と狭帯域通信とを併用するため、消費電力の低減効果も維持することができる。
【００８５】
（実施の形態２）
実施の形態２は、トーン信号同期方式とビーコンピリオドを組み合わせた場合である。より具体的には、実施の形態２は、実施の形態１を実施した上にビーコンピリオドを実装した場合であり、スーパフレーム内のデータ通信タイムスロットの割り付けをビーコンで行う場合である。
【００８６】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。なお、この無線通信装置は、図１に示す実施の形態１に対応する無線通信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８７】
図１０に示す無線通信装置２００は、上記のように、トーン信号同期方式とビーコンピリオドを組み合わせて、スーパフレーム内のデータ通信タイムスロットの割り付けをビーコンで行う機能を有する。そのため、無線通信装置２００は、ＭＡＣ処理部２１０、特にビーコン処理部２１１を有する。ビーコン処理部２１１は、後で詳述するが、ビーコンに関する各種処理（例えば、ビーコンピリオド縮退処理やビーコンスロット位置決定処理など）を行う。
【００８８】
なお、本実施の形態では、データ通信のためにビーコンを使用するため、実施の形態１における送受信トーン信号を利用していないが、これに限定されるわけではなく、ビーコンと送受信トーンとは両立（併用）可能である。例えば、送受信トーン信号を付けてビーコンを送信することも可能である。
【００８９】
本実施の形態では、上記のように、スーパフレーム内のデータ通信タイムスロットの割り付けをビーコンで行う。但し、ビーコンは、すべての端末によって送信されるわけではなく、データ通信を行っている端末や特別に理由がある端末（データ通信を開始したいなど）によって送信される。データ通信の方式等の詳細は、例えば、非特許文献１に記載されている。
【００９０】
一方、同期トーン信号および再同期トーン信号は、実施の形態１と同様に、すべての端末が送信している。また、プローブトーン信号およびＦＸプローブトーン信号を含めた各種トーン信号の用途および到達範囲も、実施の形態１と同じである。但し、ＦＸプローブトーン信号の応答によって認知されたアドレスとの間で送受信を開始する（つまり、ファイル交換を開始する）タイミングは、ビーコンの送信からである。
【００９１】
なお、ビーコンを使用する場合は、プローブの機能をビーコンの送受信で代用可能であるため、プローブトーン信号およびＦＸプローブトーン信号を使用しなくてもファイル交換アプリケーションには問題ない。
【００９２】
本実施の形態では、このような環境下で、別のビーコンピリオドグループが同じスーパフレーム同期を取り始めた時のビーコンの衝突を防止するようにしている。
【００９３】
図１１および図１２は、このようなビーコンの衝突の説明図である。図１１および図１２は、ビーコンピリオドグループが同期して同じビーコンピリオドを持つことにより、端末Ａと端末Ｂのビーコンが衝突する様子を示している。同図中の「Ｒ」は、同期トーン信号および再同期トーン信号の信号到達範囲であり、「ｒ」は、広帯域通信の信号到達範囲（ならびにプローブトーン信号およびＦＸプローブトーン信号の信号到達範囲）である。また、同図において、端末Ａと端末Ｃは、同一スーパフレームグループに属し、端末Ｂと端末Ｄは、別の同一スーパフレームグループに属しているものとする。また、同図に示すように、端末Ａのスーパフレームのビーコンピリオド７０１には、端末Ａと端末Ｃのビーコンスロットがそれぞれ割り当てられ、端末Ｂのスーパフレームのビーコンピリオド７０２には、端末Ｂと端末Ｄのビーコンスロットがそれぞれ割り当てられている。
【００９４】
図１１の状態では、まだ端末Ａと端末Ｂは互いにビーコンの信号到達範囲内にないため、端末Ａと端末Ｂのビーコンが衝突することはない。しかし、端末Ａと端末Ｂが互いにビーコンを通信できる範囲内になると、端末Ａと端末Ｂのビーコンは衝突する。すなわち、図１２に示すように、端末Ｂがスーパフレーム再同期により端末Ａのスーパフレームに同期すると、両者のビーコンピリオド７０１、７０２が同じ時間帯となる。本例の場合は、特に、端末Ａと端末Ｂのビーコンスロットが同じ時間帯となるため、端末Ａと端末Ｂの間でビーコンの衝突が発生する。ビーコンの衝突が発生すると、ビーコンの再加入手続を踏むことになるため、貴重なファイル交換時間をつぶしてしまう。
【００９５】
これを回避するため、本実施の形態では、例えば、あるスーパフレームグループが再同期トーン信号により他のスーパフレームグループに合流（再同期）した時点から所定時間（例えば、２〜３秒）の間、当該グループ全体で別のビーコンピリオドを形成する。すなわち、当該グループのビーコンピリオドは、他のグループのビーコンピリオドと衝突しない位置に所定時間の間退避させる。その後、本来のビーコンピリオドに上位の空きスロットを検知すると、その上位の空スロットに自己のビーコンスロット位置を移動する（「縮退動作」という）ようにしている。ここで、再同期から所定時間の間、ビーコンピリオドを退避させるのは、例えば、すれ違いそうになったが、広帯域通信の可能な通信半径内にはファイル交換端末が来なかったような場合、ずっと退避的な動作をしているのは意味がないため、自然と元のスロット位置に戻るように構成したものである。
【００９６】
図１３および図１４は、本実施の形態におけるビーコン衝突回避手順の概要を説明するための図である。
【００９７】
例えば、図１３に示すように、端末Ｂのグループがスーパフレーム再同期により端末Ａのグループのスーパフレームに同期すると、端末Ｂのグループは、スーパフレームの最後尾から逆順にビーコンピリオド７０２’を形成する。その後、図１４に示すように、例えば、端末Ｂは、端末Ａのグループのビーコンピリオドを本来の場所に検知する（つまり、端末Ａのグループのビーコンを受信する）。次に、受信したビーコンとその近隣情報（例えば、ＷｉＭｅｄｉａにおけるＢＰＯＩＥ）に基づいて空いていると判断できる場所（ビーコンスロット位置）に自己のビーコンスロット位置を移動（縮退）する（移動後のＢ’参照）。図示しないが、端末Ｄのビーコンについても、端末Ｂのビーコンが端末Ａのスーパフレームに縮退した後（移動後のＢ’）、さらに、端末Ａのスーパフレーム内の空きスロット位置に縮退する。このとき、縮退順序および排他制御は、例えば、ＷｉＭｅｄｉａの方式では、各端末が新しいビーコンピリオドグループ内にビーコンを発見した時点から、移動（Ｍｏｖａｂｌｅ）フラグを掲げ、３スーパフレーム内で最も優先順位が高いスロットでビーコンを送信している端末から順に縮退していく。ビーコンスロットの優先順位は、順番を決定する方式があれば、どのような優先順位であってもよい。
【００９８】
図１５は、本実施の形態におけるビーコンスロットの優先順位の例を示す図である。図１５（Ａ）に示す例において、優先順位は、本来のビーコンピリオドの最後尾が最も高く、退避したビーコンピリオドは、どの本来のビーコンピリオドスロットよりも優先度が低くなっている。退避したビーコンピリオド内の優先順位は、先頭が最も高くなっている。また、図１５（Ｂ）に示す例において、優先順位は、本来のビーコンピリオドの先頭が最も高く、退避したビーコンピリオドは、どの本来のビーコンピリオドスロットよりも優先度が低くなっている。退避したビーコンピリオド内の優先順位は、最後尾が最も高くなっている。なお、ビーコンスロットの優先順位は、上記の例に限定されない。退避したビーコンピリオドの優先度が本来のビーコンピリオドの優先度よりも低ければ、各ビーコンピリオド内の優先順位は任意でよい。
【００９９】
図１６は、ビーコンピリオドにおけるビーコンフレームの構成を示す図である。
【０１００】
図１６において、ビーコン送信者情報８０１は、このビーコンを送信する端末自身のデバイスＩＤ８０３、カウンタのカウンタ値８０４、およびこのビーコンを送信する端末が把握しているビーコンスロット長８０５を記載して構成されている。また、ビーコンピリオド占有情報８０２は、この端末が直前のスーパフレームで受信したビーコンフレーム中のビーコン送信者情報８０１にあったデバイスＩＤ８０３およびカウンタ値８０４、ならびに受信したビーコンのスロット位置をそれぞれビーコン毎にデバイスＩＤ８０６、カウンタ値８０７、およびビーコンスロット位置８０８に記載して構成されている。なお、カウンタは、ビーコンフレーム内と、自己が受信するビーコンスロット状態テーブル（後述する）とに設けられている。ビーコンスロット状態テーブルの情報源は、ビーコンフレームのカウンタおよび後述するＢＰＯＩＥのカウンタのコピーである。
【０１０１】
なお、ここでは、ビーコンフレームにカウンタを設けているが、これに限定されるわけではなく、カウンタに代えてフラグを用いることも可能である。
【０１０２】
ビーコン処理部２１１は、ビーコンスロット状態テーブルを格納する記録部２１２を有する。ビーコンスロット状態テーブルは、ビーコン送信者情報８０１およびビーコンピリオド占有情報８０２に含まれる各ビーコンスロットの占有状態を記録したテーブルである。
【０１０３】
図１７は、ビーコン処理部２１１の記録部２１２に格納されるビーコンスロット状態テーブルのフォーマットを示す図である。
【０１０４】
図１７に示すように、ビーコンスロット状態テーブルには、ビーコンのスロット番号毎に、スロット番号９０１と、このスロットを使用している端末のデバイスＩＤ９０２と、スロットの使用状態９０３と、その種別９０４とが記録されている。使用状態９０３は、そのスロット位置の端末がスロット位置の変更を予定しているか否かを示すものであり、カウンタ値８０４、８０７が設定される。また、種別９０４は、このスロットでビーコンが受信された（図中「Ｂｅａｃｏｎ」で示す）か、ビーコンピリオド占有情報で占有されていることを通知された（図中「ＢＰＯＩＥ」で示す）かの種別を示す。
【０１０５】
ビーコン処理部２１１は、スーパフレーム再同期時にビーコンフレームを退避させたり、ビーコンスロット状態テーブルに基づいて自己のスロット位置を本来のビーコンピリオドに空きスロットがあれば移動させるための処理を行う。また、ビーコン処理部２１１は、図示しない移動カウンタを有する。この移動カウンタは、自己のビーコンスロット位置の移動を開始するまでのスーパフレームをカウントするもの、換言すれば、自己が最も優先度が高い場合に所定回数（例えば、Ｎ回）待つことをカウントするものであり、通常２以上の値がカウント開始時に設定される。また、ビーコン処理部２１１は、ビーコン送信者情報８０１およびビーコンピリオド占有情報８０２を生成して、管理情報を含むビーコンフレームを構成する。また、ビーコン処理部２１１は、スロット位置をカウントするタイマ機能を有し、オフセット時間から始まるビーコンピリオドにおける自己のスロット位置で、構成したビーコンフレームを送出する。
【０１０６】
次いで、上記構成を有する無線通信装置の動作について説明する。ここでは、ある端末が他の端末とすれ違いざまにファイル交換を行う場合を想定して説明を行う。
【０１０７】
図１８は、本実施の形態に係る無線通信装置のファイル交換動作におけるトーン信号送信アルゴリズムを示すフロー図である。このアルゴリズムは、ＭＡＣ処理部２１０によって実行される。
【０１０８】
まず、同期処理部１４２は、自己が待つタイマによりスーパフレーム同期を行うと判断した場合（Ｓ２０００：ＹＥＳ）、狭帯域通信部１３０ａの同期トーン信号処理部１３１を通じて同期トーン信号を送信する（Ｓ２１００）。次に、再同期処理部１４３は、同期の発生回数が所定回数（例えば、Ｎ回）以上であるため、スーパフレーム再同期を行うと判断した場合（Ｓ２２００：ＹＥＳ）、狭帯域通信部１３０ａの再同期トーン信号処理部１３２を通じて再同期トーン信号を送信し（Ｓ２３００）、他のスーパフレームグループと再同期したか否かを判断する（Ｓ２４００）。この判断の結果として、他のスーパフレームグループと再同期した場合は（Ｓ２４００：ＹＥＳ）、ステップＳ２５００に進み、再同期しなかった場合は（Ｓ２４００：ＮＯ）、上記一連の処理を終了する。
【０１０９】
ステップＳ２５００において、ビーコン処理部２１１は、自己のビーコンピリオドを本来のビーコンピリオドとは別の期間に、所定時間（例えば、２〜３秒）の間、移動（退避）させる。なお、その後の縮退動作は、上記のように、決められた優先順位に従って、他のグループのスーパフレーム内の空きスロット位置に移動することによって行われる。
【０１１０】
一方、ステップＳ２２００の判断の結果として、他のスーパフレームグループと再同期していない場合（Ｓ２２００：ＮＯ）、プローブ処理部１４４は、上位層からの命令によりプローブトーン信号を送信すると判断した場合（Ｓ２６００：ＹＥＳ）、狭帯域通信部１３０ａのプローブトーン信号処理部１３３を通じて、近隣する端末を探索するためのプローブトーン信号を送信する（Ｓ２７００）。そして、一連の処理を終了する。
【０１１１】
これに対し、ステップＳ２６００の判断の結果として、プローブトーン信号を送信しないと判断した場合（Ｓ２６００：ＮＯ）、プローブ処理部１４４は、再同期トーン信号の受信によって別のスーパフレームへの再同期が起こったため、ＦＸプローブトーン信号を送信すると判断した場合（Ｓ２８００：ＹＥＳ）、狭帯域通信部１３０ａのＦＸプローブトーン信号処理部１３４を通じて、ファイル交換する端末を探索するためのＦＸプローブトーン信号を送信する（Ｓ２９００）。そして、一連の処理を終了する。
【０１１２】
図１９は、本実施の形態に係る無線通信装置のファイル交換動作におけるファイル交換アルゴリズムを示すフロー図である。このアルゴリズムは、ＭＡＣ処理部２１０によって実行される。
【０１１３】
まず、フレーム処理部１４１ａは、広帯域通信部１２０を介してＦＸプローブ応答を受信したか否かを判断する（Ｓ３０００）。この判断の結果として、ＦＸプローブ応答を受信した場合（Ｓ３０００：ＹＥＳ）、フレーム処理部１４１ａは、その旨を上位層処理部１５０（ここでは、ファイル交換アプリケーション）に通知し、上位層処理部１５０によってファイル交換処理が実行される（Ｓ３１００）。
【０１１４】
次に、ビーコンピリオド終了時に行われるビーコンスロット位置決定処理について説明する。
【０１１５】
図２０は、ビーコン処理部２１１におけるビーコンスロット位置決定処理を示すフロー図である。
【０１１６】
まず、ビーコン処理部２１１は、記録部２１２に格納されたビーコンスロット状態テーブルに基づいて、前回のビーコンスロットの構成（ビーコンフォーメーション）に変化があるか否かを判断する（Ｓ４０００）。この判断の結果として、ビーコンフォーメーションに変化があった場合は（Ｓ４０００：ＹＥＳ）、さらに、本来のビーコンピリオドに空きスロットがあるか否かを判断する（Ｓ４１００）。この判断の結果として、本来のビーコンピリオドに空きスロットがある場合は（Ｓ４１００：ＹＥＳ）、移動カウンタ（同図中では、簡単化のため、単に「カウンタ」とも表記する）を、カウンタ値の最大値を示すＦｕｌｌ（ここでは、例えば、３）にリセットする（Ｓ４２００）。これに対し、本来のビーコンピリオドに空きスロットがない場合は（Ｓ４１００：ＮＯ）、移動カウンタを０にする（Ｓ４３００）。
【０１１７】
一方、ステップＳ４０００の判断の結果として、ビーコンフォーメーションに変化がない場合、つまり、前回のビーコンスロットの位置に変更がない場合は（Ｓ４０００：ＮＯ）、本来のビーコンピリオドにスロット位置を移動させるためのカウントダウン動作に移る。すなわち、ビーコン処理部２１１は、移動カウンタが０か否かを判断し（Ｓ４４００）、移動カウンタが０である場合は（Ｓ４４００：ＹＥＳ）、すでに本来のビーコンピリオドに空きスロットがない状態であるため、ただちに処理を終了する。
【０１１８】
これに対し、移動カウンタが１以上の場合は（Ｓ４４００：ＮＯ）、ビーコン処理部２１１は、本来のビーコンピリオドと退避したビーコンピリオドの下位スロットの移動フラグがあるか否か、つまり、本来のビーコンスロットと退避したビーコンピリオドを優先順位の順番に並べて優先順位の下位にあるスロットに属するビーコンまたはＢＰＯＩＥの移動フラグがあるか否かを判断する（Ｓ４５００）。この判断の結果として、下位スロットの移動フラグがない場合は（Ｓ４５００：ＮＯ）、移動カウンタをＦｕｌｌ（ここでは、３）にセットする（Ｓ４６００）。
【０１１９】
一方、下位スロットの移動フラグがある場合は（Ｓ４５００：ＹＥＳ）、ビーコン処理部２１１は、その端末が最優先のビーコンスロット位置移動の権利を持つことになるため、移動カウンタを１だけデクリメントする（Ｓ４７００）。そして、移動カウンタのカウンタ値が０となった時点で（Ｓ４８００：ＹＥＳ）、ビーコン処理部２１１は、次回のビーコンピリオドにおいて本来のビーコンピリオドの空き最上位スロットに自己のビーコンスロット位置を移動してビーコンを広帯域通信部１２０を介して送信する（Ｓ４９００）。
【０１２０】
要するに、ビーコン処理部２１１におけるビーコンスロット位置決定処理のアルゴリズムは、
１．  自己のビーコンスロット位置よりも上位（よりスロット番号の小さいほう、但し、ビーコンピリオドを移動した場合は本来のスロット位置のビーコンピリオド内での上位スロット）に空きスロットがあるときは、移動カウンタを立てる、
２．  周囲の端末は、移動カウンタの情報を何番目のスロットかという情報とともに中継する、
３．  自己が受信したビーコン、中継された情報、自己が送信するビーコンの移動カウンタのうち、自己のビーコンの情報がより優先度が高いとＮ回（例えば、３回）連続で判断したとき、空きスロットに移動する、
という手順をとる。
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、スーパフレーム再同期時にビーコンピリオドを退避させ、本来のビーコンピリオドに空きスロットがあれば自己のビーコンスロット位置を移動させるため、スーパフレーム再同期時におけるビーコンの衝突を回避することができる。このため、トーン信号同期方式とビーコンピリオドを組み合わせた場合においても、ファイル交換時間を最大限確保することができ、ファイル交換アプリケーションにより多量のデータを交換することができる。
【０１２２】
（実施の形態３）
図２１は本発明の実施の形態３に係る無線通信装置（以下「アクセスポイント」という）の構成を示すブロック図である。図２２は本発明の実施の形態３に係る無線通信装置（以下「モバイル端末」という）の構成を示すブロック図である。
【０１２３】
＜同期方式＞
本発明の主眼は、上述のアクセスポイント１０００とモバイル端末１１００との間で行う同期方式にある。本実施の形態では、自律分散で行う同期方式と似た方式でモバイル端末１１００がアクセスポイント１０００と通信同期をとる方式を提示する。情報を送信するアクセスポイント１０００と情報を受け取るモバイル端末１１００間でトーン信号により同期を取って行うことで、アクセスポイント１０００からトーン信号を送信する時間帯にのみモバイル端末１１００がトーン信号の受信待ち状態となる。本実施の形態では、アクセスポイント１０００に近づく機会が少ないモバイル端末１１００の広帯域信号の受信待ち時間を短くすることを目的とする。これにより、モバイル端末１１００の待機時における電力の消費を低減できる。なお、本実施の形態においては、トーン信号を送信するのはアクセスポイント１０００のみであり、これにモバイル端末１１００が待ち受け時間を同期させる。
【０１２４】
本実施の形態においては、アクセスポイント１０００が常に狭帯域信号の同期信号であるトーン信号を広帯域信号の同期信号であるミリ波ＵＷＢのビーコンに先立って送信する。このトーン信号は、広帯域信号よりも広範な到達範囲を受信エリアに持つ強度にて送信される。図２３は、アクセスポイント１０００とモバイル端末１１００のスーパフレーム構造を示す図である。本実施の形態において、スーパフレームは、トーン信号を送受信するためのトーンスロット、ビーコンを送受信するためのビーコンスロット、データフレーム等を送受信するためのデータスロットで構成される。
【０１２５】
図２３（Ａ）は、アクセスポイント１０００の送信スケジュールである。アクセスポイント１０００は、まず狭帯域トーン信号を送信し、続いて広帯域信号でビーコンを送信する。アクセスポイント１０００がモバイル端末１１００から広帯域信号でデータ要求信号を受信した場合には、データ要求に対応するデータフレームをスーパフレーム内の時間にて送信する。必要であれば、データ要求に対応するデータを受信したモバイル端末１１００からのＡＣＫを受け付ける。また、データ要求に対応するデータフレームの送信が失敗した場合には、アクセスポイント１０００は同じデータフレームを再送する。アクセスポイント１０００がモバイル端末１１００から広帯域信号でデータ要求信号を受信しない場合には、スーパフレーム内でスリープ状態に入り広帯域信号も狭帯域信号も送信しない。そして、アクセスポイント１０００は、次のスーパフレームにて、狭帯域トーン信号を送信し、続いて広帯域信号でビーコンを送信する。アクセスポイント１０００は、データ要求信号を受信するまで、スーパフレーム単位で狭帯域トーン信号および広帯域信号でのビーコンの送信のみを繰り返す。
【０１２６】
一方、図２３（Ｂ）は、モバイル端末１１００のスーパフレームの構成である。まず、モバイル端末１１００は、スーパフレームの初めからトーン信号受信待ち状態となるトーン待ちスロットに入る。続いて、モバイル端末１１００は、トーン信号を受信できたときのみビーコン待ちスロットに入る。即ち、モバイル端末１１００は、トーン信号を受信しない場合にはビーコン等の広帯域信号を受信できる状態に移行しない。モバイル端末１１００は、ビーコンを受信してアクセスポイント１０００と広帯域で同期した場合にデータ要求信号を送信する。モバイル端末１１００は、トーン信号を受信できなかった場合にスーパフレーム内でスリープ状態に入り広帯域信号も狭帯域信号も受信しない。しかし、モバイル端末１１００は、トーン信号の受信されない状態がＮ回（Ｎスーパフレーム）続いた場合にスーパフレーム内の全てのタイミングでトーン信号受信待ち状態となる。そして、モバイル端末１１００は、現在のトーン待ちスロットと別のタイミングでトーン信号を送信するアクセスポイントに同期できる。そして、モバイル端末１１００は、アクセスポイントからトーン信号を受信したタイミングをスーパフレーム開始時間として動作を再開する。モバイル端末１１００は、Ｎ回に１回は近隣にあるアクセスポイントとの再同期を計り、それ以外のスーパフレーム周期にはほとんどの時間スリープ状態にすることができる。
【０１２７】
次に、この再同期が再度実施されるまでのスーパフレームの数（再同期回数）の計算方法について説明する。
【０１２８】
図２６はスーパフレーム周期と再同期回数の計算を説明するための図である。人の歩く速度をｖｍ／ｓ、同期トーン信号を捕捉する距離をｄｍ（＝Ｒ−ｒ）でＷの割合（１００×ｗ（％））の消費電力しか使用できないと仮定する。ここで、速度ｖ、距離ｄおよび割合Ｗは定数とする。スーパフレーム周期Ｘｓｅｃ、再同期回数Ｙ回とすると、次の式（５）が得られる。
Ｘ×Ｙ×ｖ＝ｄ    …（５）
またトーン待ちスロットの長さをｔｓｅｃとすると
ｔ／Ｘ＋１／Ｙ＜Ｗ    …（６）
である。式（５）を変形して式（７）が得られる。
Ｙ＝ｄ／（ｖ×Ｘ）    …（７）
式（７）を式（６）に代入して式（８）が得られる。
ｖ×Ｘ2−ｄ×Ｗ×Ｘ＋ｄ×ｔ＜０    …（８）
式（８）はＸの２次不等式である。式（８）を解くとＸが求まる。更に、求めたＸを式（５）に代入してＹが求まる。
【０１２９】
スーパフレーム周期Ｘを求めた後、トーン待ちスロットやビーコン待ちスロット、データ受信スロットを求めるようにしてもよい。
【０１３０】
＜アクセスポイント１０００＞
次に、アクセスポイント１０００の構成について説明する。図２１に示すアクセスポイント１０００は、大別して、アンテナ１０１０、広帯域通信部１０２０、狭帯域通信部１０３０、ＭＡＣ処理部１０４０、上位層処理部１０５０、および計時部１０６０を有する。ここで、アクセスポイント１０００としては、例えば、空港や電車の自動改札機、コンビニなどにおける自動精算機、自動販売機等の機器が対象となる。
【０１３１】
アンテナ１０１０は、例えば、各セクタを担当する複数の指向性アンテナから構成されている。通信範囲は、図示しない指向性制御部によりアンテナ１０１０を構成する各指向性アンテナを制御することによって決定される。
【０１３２】
広帯域通信部１０２０は、アンテナ１０１０を介してミリ波ＵＷＢ信号を送受信する。上記のように、ミリ波ＵＷＢ信号は、伝送距離が極めて短い、非常に広帯域の信号である。本実施の形態で利用するミリ波ＵＷＢ信号は、この広帯域性故に、一般的に電力を多く消費する。
【０１３３】
狭帯域通信部１０３０は、アンテナ１０１０を介して狭帯域の無変調のトーン信号を送信する。トーン信号は狭帯域でモバイル端末１１００と同期させるために送信される。狭帯域のトーン信号は、消費電力が小さい。このように、広帯域通信と狭帯域通信とを併用することによって、装置全体として消費電力を低減することができる。
【０１３４】
ＭＡＣ処理部１０４０は、ＭＡＣプロトコル処理を行う。ＭＡＣ処理部１０４０は、例えば、ビーコン処理部１０４１、データ処理部１０４２、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１０４３、およびトーン信号処理部１０４４を有する。
【０１３５】
上位層処理部１０５０は、モバイル端末１１００のデータ要求に応じたデータフレームを生成する。上位層処理部１０５０は、狭帯域信号の同期信号を送信した後に広帯域信号の同期信号を送信するように、広帯域通信部１０２０および狭帯域通信部１０３０制御する。
【０１３６】
計時部１０６０は、スーパフレームおよびスーパフレーム内の各スロットの時間を計測し、各処理部へ時間を通知する。
【０１３７】
ビーコン処理部１０４１は、広帯域でビーコンを送信するための処理を行う。なお、広帯域でモバイル端末１１００と同期させるためにビーコン以外の広帯域信号を送信するように構成してもよい。
【０１３８】
データ処理部１０４２は、モバイル端末１１００からデータ要求があったとき、上位層処理部１０５０によって生成されたデータフレームを、広帯域通信部１０２０を介して広帯域信号でモバイル端末１１００に送信するための処理を行う。
【０１３９】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１０４３は、データフレームの送信結果としてモバイル端末１１００からＡＣＫフレームまたはＮＡＣＫフレームの受信処理を行う。そして、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１０４３は、データフレームの送信結果を上位層処理部１０５０に通知する。ここで、アクセスポイント１０００は、少なくとも一つのデータフレームをモバイル端末１１００に送信する。例えば、アクセスポイント１０００が一つのデータフレームのみを送信する場合であって、ＡＣＫフレームを受信したとき、上位層処理部１０５０はデータフレームの送信処理を完了する。また、ＮＡＣＫフレームを受信したとき、上位層処理部１０５０は同じデータフレームを生成し、データ処理部１０４２へ渡す。そして、データ処理部１０４２は、次のスーパフレームで同じデータフレームを再送するための処理を行う。これに対して、アクセスポイント１０００が複数のデータフレームを送信する場合であって、ＡＣＫフレームを受信したとき、上位層処理部１０５０は次のデータフレームを生成し、データ処理部１０４２へ渡す。そして、データ処理部１０４２は、次のスーパフレームで次のデータフレームを送信するための処理を行う。ＮＡＣＫフレームを受信したとき、上位層処理部１０５０は同じデータフレームを生成し、データ処理部１０４２へ渡す。そして、データ処理部１０４２は、次のスーパフレームで同じデータフレームを再送するための処理を行う。
【０１４０】
トーン信号処理部１０４４は、計時部１０６０から通知された時間に応じて送信用の対応するトーン信号を送信するための処理を行う。具体的には、トーン信号処理部１０４４は、狭帯域の同期トーン信号を生成する処理を行う。
【０１４１】
＜モバイル端末１１００＞
次に、モバイル端末１１００の構成について説明する。図２２に示すモバイル端末１１００は、ファイル交換アプリケーションを備えており、大別して、アンテナ１１１０、広帯域通信部１１２０、狭帯域通信部１１３０、ＭＡＣ処理部１１４０、上位層処理部１１５０、および計時部１１６０を有する。モバイル端末１１００としては、例えば、携帯端末やノートＰＣ、携帯電話、ゲーム機、携帯プレイヤなどファイル交換アプリケーションを備えた端末がある。
【０１４２】
アンテナ１１１０は、例えば、各セクタを担当する複数の指向性アンテナから構成されている。通信範囲は、図示しない指向性制御部によりアンテナ１１１０を構成する各指向性アンテナを制御することによって決定される。
【０１４３】
広帯域通信部１１２０は、アンテナ１１１０を介してミリ波ＵＷＢ信号を送受信する。上記のように、ミリ波ＵＷＢ信号は、伝送距離が極めて短い、非常に広帯域の信号である。本実施の形態で利用するミリ波ＵＷＢ信号は、この広帯域性故に、一般的に電力を多く消費する。
【０１４４】
狭帯域通信部１１３０は、アンテナ１１１０を介して狭帯域の無変調のトーン信号を受信する。狭帯域のトーン信号の受信待ち消費電力は小さい。このように、広帯域通信と狭帯域通信とを併用することによって、装置全体として消費電力を低減することができる。
【０１４５】
ＭＡＣ処理部１１４０は、ＭＡＣプロトコル処理を行う。ＭＡＣ処理部１１４０は、例えば、ビーコン処理部１１４１、データ処理部１１４２、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３、およびトーン信号処理部１１４４を有する。
【０１４６】
上位層処理部１１５０は、受信したデータフレームの処理を行う。例えば、上位層処理部１１５０は、モバイル端末１１００の記録部にデータフレームを記録する処理を行う。
【０１４７】
計時部１１６０は、スーパフレームの時間およびスーパフレーム内の各スロットの時間を計測し、各処理部へ時間の経過を通知する。
【０１４８】
ビーコン処理部１１４１は、広帯域でのビーコン受信を行う。本実施の形態では、アクセスポイント１０００からトーン信号を受信する前は、ビーコン処理部１１４１はスリープ状態である。トーン信号を受信した後に、ビーコン処理部１１４１は動作状態に移行する。スリープ状態とは、ビーコン処理部１１４１への電力供給がＯＦＦまたは動作時より少ない状態である。
【０１４９】
データ処理部１１４２は、スーパフレーム内のデータフレームを、上位層処理部１１５０へ渡すための処理をする。なお、上位層処理部１１５０は、データフレームのエラーチェックを行う。そして、上位層処理部１１５０は、エラーがないデータフレームを受信したとき、ＡＣＫフレームを生成する。上位層処理部１１５０は、ＡＣＫフレームをＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３へ渡す。また、上位層処理部１１５０は、エラーがあるデータフレームを受信したとき、ＮＡＣＫフレームを生成する。上位層処理部１１５０は、ＮＡＣＫフレームをＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３へ渡す。
【０１５０】
ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３は、データフレームの受信結果としてＡＣＫフレームまたはＮＡＣＫフレームをアクセスポイント１０００に送信するための処理を行う。例えば、データフレームの受信が成功したとき、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３は、次のデータフレームを受信することを上位層処理部１１５０に通知する。データフレームの受信が失敗したとき、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部１１４３は、同じデータフレームを再度受信することを上位層処理部１１５０に通知する。
【０１５１】
トーン信号処理部１１４４は、計時部１１６０から通知された時間に応じて受信するための処理を行う。具体的には、トーン信号処理部１０４４は、受信した狭帯域の同期トーン信号を上位層処理部１１５０へ渡すための処理を行う。このトーン信号も通常待機時はスリープ状態となり消費電力の低減を図る。
【０１５２】
＜アクセスポイント１０００の動作フロー＞
次に、図２１および図２４を参照してアクセスポイント１０００の動作フローを説明する。
【０１５３】
アクセスポイント１０００は、スーパフレームの開始時刻になるとトーン信号とビーコンをそれぞれ狭帯域通信部１０３０及び広帯域通信部１０２０にて順次送信する（Ｓ５０００）。そして、上位層処理部１０５０は、モバイル端末１１００からのデータ要求信号を受信したか否かを判断する（Ｓ５１００）。データ要求信号を受信しない場合（Ｓ５１００：ＮＯ）、上位層処理部１０５０は、データ受信スロット内であるかを判断する（Ｓ５２００）。データ受信スロット内である場合（Ｓ５２００：ＮＯ）、ステップＳ５１００に戻る。もしデータ要求信号を受信したなら（Ｓ５１００：ＹＥＳ）、広帯域通信部１０２０は、データ要求に応じたデータフレームを送信する（Ｓ５３００）。その後、上位層処理部１０５０はＡＣＫフレームを受信したか否かを判断する（Ｓ５４００）。ＡＣＫフレームを受信しない場合（Ｓ５４００：ＮＯ）、上位層処理部１０５０はスーパフレームが終了したか否かを判断する（Ｓ５５００）。スーパフレームが終了しない場合（Ｓ５５００：ＮＯ）、ステップＳ５４００に戻る。このように、アクセスポイント１０００は、ＡＣＫフレームの受信待ちとなる（Ｓ５４００，Ｓ５５００）。ＡＣＫフレームを受信しないでスーパフレームが終了した場合に、上位層処理部１０５０は次のスーパフレームでデータフレームの再送を行うことを記録して終了する（Ｓ５６００）。
【０１５４】
＜モバイル端末１１００の動作フロー＞
次に、図２２および図２５を参照してモバイル端末１１００での処理を説明する。モバイル端末１１００の電源がＯＮになると、図２５に示す動作フローがモバイル端末１１００の電源がＯＦＦになるまで繰り返し実行される。
【０１５５】
スーパフレームが開始する際に、上位層処理部１１５０は、内部変数ｉに初期値“０”を設定する（Ｓ６０００）。上位層処理部１１５０では、トーン待ちスロット内でトーン信号を受信したか否かを判断する。（Ｓ６０５０）。トーン信号を受信しない場合（Ｓ６０５０：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、トーン待ちスロット内であるかを判断する（Ｓ６１００）。トーン待ちスロット内である場合（Ｓ６１００：ＮＯ）、ステップＳ６０５０に戻る。このように、モバイル端末１１００は、信号狭帯域通信部１１３０をトーン信号受信待ち状態にする（Ｓ６０５０）。モバイル端末１１００がトーン待ちスロット内にトーン信号を受信しなければ（Ｓ６１００：ＹＥＳ）、上位層処理部１１５０は再同期のための内部変数ｉに１を加算する（Ｓ６１５０）。そして、上位層処理部１１５０は、ｉがＮに等しいか否かを判定する（Ｓ６２００）。上位層処理部１１５０は、内部変数ｉがＮ（Ｎは１以上の整数）未満であれば（Ｓ６２００：ＮＯ）、スーパフレーム内でスリープ状態に移行する（Ｓ６２５０）。そして、上位層処理部１１５０は、スーパフレームが終了したか否かを判断する（Ｓ６３００）。スーパフレームが終了しない場合（Ｓ６３００：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、スリープ状態を維持する（Ｓ６２５０）。スーパフレームが終了した場合（Ｓ６３００：ＹＥＳ）、ステップＳ６０００に戻る。そして、次のスーパフレームにおいて狭帯域通信部１１３０をトーン信号受信待ち状態にする（Ｓ６０５０）。内部変数ｉがＮと等しければ（Ｓ６２００：ＹＥＳ）、上位層処理部１１５０は、スーパフレーム周期全体にわたって狭帯域通信部１１３０をトーン信号受信待ち状態にする（Ｓ６３５０）。スーパフレームが終了すると（Ｓ６４００：ＹＥＳ）、ステップＳ６０００に戻る。
【０１５６】
ステップＳ６０５０またはステップＳ６３５０でトーン信号を受信した場合、上位層処理部１１５０は、狭帯域通信部１１３０をスリープ状態から動作状態に移行する。そして、上位層処理部１１５０は、ビーコンを受信したか否かを判断する（Ｓ６４５０）。ビーコンを受信しない場合（Ｓ６４５０：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、ビーコン待ちスロット内かを判断する（Ｓ６５００）。ビーコン待ちスロット内である場合（Ｓ６５００：ＮＯ）、ステップＳ６４５０に戻る。ビーコン待ちスロット内でない場合（Ｓ６５００：ＹＥＳ）、上位層処理部１１５０は、広帯域通信部１１２０をスリープ状態に移行する（Ｓ６２５０）。そして、上位層処理部１１５０は、スーパフレームが終了したか否かを判断する（Ｓ６３００）。スーパフレームが終了しない場合（Ｓ６３００：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、スリープ状態を維持する（Ｓ６２５０）。スーパフレームが終了した場合（Ｓ６３００：ＹＥＳ）、ステップＳ６０００に戻る。そして、次のスーパフレームにおいて狭帯域通信部１１３０をトーン信号受信待ち状態にする（Ｓ６０５０）。ビーコンを受信した場合（Ｓ６４５０：ＹＥＳ）、モバイル端末１１００はビーコンに基づいたデータ要求信号をアクセスポイント１０００に送信する（Ｓ６５５０）。上位層処理部１１５０は、データフレームを受信したか否かを判断する（Ｓ６６００）。データフレームを受信しない場合（Ｓ６６００：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、データ受信スロット内かを判断する（Ｓ６６５０）。データ受信スロット内である場合（Ｓ６６５０：ＮＯ）、ステップＳ６６００に戻る。データフレームを受信すると（Ｓ６６００：ＹＥＳ）、上位層処理部１１５０は、広帯域通信部１１２０を介してアクセスポイントにＡＣＫフレームを送信する（Ｓ６７００）。ＡＣＫフレームを送信後、ステップＳ６０００に戻る。データ受信スロット内でない場合（Ｓ６６５０：ＹＥＳ）、上位層処理部１１５０は、広帯域通信部１１２０を介してアクセスポイントにＮＡＣＫフレームを送信する（Ｓ６７５０）。ＮＡＣＫフレームを送信後スリープ状態に移行する（Ｓ６２５０）。そして、上位層処理部１１５０はスーパフレームが終了したか否かを判断する（Ｓ６３００）。スーパフレームが終了しない場合（Ｓ６３００：ＮＯ）、上位層処理部１１５０は、スリープ状態を維持する（Ｓ６２５０）。スーパフレームが終了した場合（Ｓ６３００：ＹＥＳ）、ステップＳ６０００に戻る。そして、次のスーパフレームにおいて狭帯域通信部１１３０をトーン信号受信待ち状態にする（Ｓ６０５０）。
【０１５７】
上述のように、モバイル端末１１００は、トーン信号を受信した場合にのみ広帯域信号を受信可能な状態に移行するため、消費電力を低減することができる。
【０１５８】
（実施の形態４）
以上説明した各実施の形態では、広帯域な変調信号に対し、無変調のトーン信号でグループ内およびグループ外についてフレーム同期をかける手法を示した。ところが、この手法では、広帯域通信のための通信部とは別に、無変調のトーン信号を送受信するための通信部が必要となる。そこで、本実施の形態では、無変調のトーン信号を送受信する代わりに、変復調器（つまり、変調器および復調器）を用いてトーン信号を送受信する場合について説明する。
【０１５９】
図２７は、本発明の実施の形態４に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。この無線通信装置は、図１に示す実施の形態１に対応する無線通信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１６０】
図２７に示す無線通信装置１２００は、送信系として、広帯域送信部１２１０、狭帯域送信部１２２０、およびＯＯＫ（On-Off Keying）変調部１２３０を有し、受信系として、ＯＯＫ復調部１２４０、広帯域受信部１２５０、および狭帯域受信部１２６０を有する。狭帯域送信部１２２０は、トーン信号生成部１２２１およびトーン信号拡大処理部１２２２を有する。狭帯域受信部１２６０は、トーン信号検出部１２６１を有する。
【０１６１】
広帯域送信部１２１０は、図１に示す広帯域通信部１２０の送信系から、変調器を除いた部分に対応する。
【０１６２】
トーン信号生成部１２２１は、図１に示す狭帯域通信部１３０の送信系から、トーン信号拡大送信部１３６を除いた部分に対応する。トーン信号生成部１２２１は、ＭＡＣ処理部１４０の制御を受けて、同期トーン信号、再同期トーン信号、プローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号、および送受信トーン信号に対応する変調データ列（以下「終了信号」という）を生成する。各トーン信号には、異なる変調データ列が予め対応付けられている。
【０１６３】
トーン信号拡大処理部１２２２は、トーン信号生成部１２２１から出力される終了信号を後段のＯＯＫ変調部１２３０に送る。このとき、トーン信号拡大処理部１２２２は、実施の形態１の場合と同様に、同期トーン信号および再同期トーン信号の終了信号に対して拡大送信処理を行う。
【０１６４】
ＯＯＫ変調部１２３０は、広帯域送信部１２１０の出力信号と狭帯域送信部１２２０（トーン信号拡大処理部１２２２）の出力信号とを切り替えて入力し、入力した信号に対してＯＯＫ変調を行い、変調された信号を、アンテナ１１０を介して外部に送信する。
【０１６５】
ＯＯＫ復調部１２４０は、アンテナ１１０を介してＯＯＫ変調された信号を受信し、受信した信号をＯＯＫ復調する。
【０１６６】
広帯域受信部１２５０は、アンテナ１１０で受信され、ＯＯＫ復調部１２４０で復調された広帯域の信号を入力し、この入力信号から元のデータフレームを復元する。
【０１６７】
狭帯域受信部１２６０は、アンテナ１１０で受信され、ＯＯＫ復調部１２４０で復調された狭帯域の信号を入力し、入力した信号からトーン信号を検出する。後段のＭＡＣ処理部１４０では、この検出されたトーン信号に基づいて、実施の形態１と同様にフレーム同期その他の処理を行う。
【０１６８】
このように、無変調のトーン信号を送受信する代わりに、変調器および復調器を用いてトーン信号を送受信することでも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１６９】
図２８は、本実施の形態における各種トーン信号に対応する変調データ列の構成の一例を示す図である。すなわち、図２８は、ＯＯＫ変調器を用いて、同期トーン信号、ＦＸプローブトーン信号、プローブトーン信号、および再同期トーン信号の各トーン信号を生成する方法を示している。
【０１７０】
図２８において、各トーン信号に対応する変調データ列は、実施の形態１における図２に示したトーンの継続時間中は連続して“１”の値を採り、それ以外は連続して“０”の値を採る構成となっている。ＯＯＫ変調では、変調するデータにより、キャリア信号のオンまたはオフを切り替える。したがって、上記構成の変調データ列がＯＯＫ変調部１２３０に入力されることにより、例えば、３マイクロ秒に相当する区間において、連続して“１”の信号が送信され、その後の２０マイクロ秒に相当する区間において、連続して“０”の信号が送信される。
【０１７１】
このように、本実施の形態によれば、トーン信号を、変調をかけた単なるある数値を繰り返し送っている変調信号として送信する。これにより、無変調のトーン信号を送受信するための通信部を別途用意することなく、実質的なトーン信号を送信することができる。すなわち、ミリ波ＵＷＢの送受信機の構成として、別途無変調送受信部を設けるのはデバイス構成上構成が大きくなり実装上不利益が発生する可能性があるが、本実施の形態によれば、このような不利益を回避することができる。
【０１７２】
なお、複数の異なる変調方式を収容した無線システムにおいては、採用する変調方式によっては中心周波数が異なる構成もある。このような構成の場合、例えば、各中心周波数に適合した終了信号を送信する終了信号送信部と、各中心周波数に適合した終了信号を認識するキャリアセンス部と、終了信号を制御する終了信号制御部とを用意すればよい。終了信号キャリアセンス部は、信号の先頭時間を記録しつつ、これらの信号が終了信号と判断して適当な時間であるかどうかを判定する。終了信号制御部は、これらの信号の受信時間と信号種別を判定して上述の同期動作および再同期動作を行い、必要な時間になると、自身の終了信号を、終了信号送信部およびミリ波ＵＷＢ送信機を介して送信する。これにより、複数の変調方式にわたって同じ終了信号を送信して同期を取ることが可能となる。
【０１７３】
（実施の形態５）
実施の形態４では、変調データ列における同一の値の継続時間によってトーン信号を示す場合について説明した。本実施の形態では、変調データ列における拡散符号（以下単に「符号」ともいう）列によってトーン信号を示す場合について説明する。
【０１７４】
図２９は、本発明の実施の形態５に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。この無線通信装置は、図２７に示す実施の形態４に対応する無線通信装置と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１７５】
図２９に示す無線通信装置１３００において、狭帯域送信部１２２０ａのトーン信号生成部１２２１ａは、拡散処理部１３１０を有する。狭帯域受信部１２６０ａトーン信号検出部１２６１ａは、逆拡散処理部１３２０を有する。
【０１７６】
拡散処理部１３１０は、同期トーン信号、再同期トーン信号、プローブトーン信号、ＦＸプローブトーン信号、および送受信トーン信号に対応する符号列を生成する。具体的には、拡散処理部１３１０は、各トーン信号に対して、それぞれのトーン信号に予め定められた異なる拡散符号を用いて符号列を生成する。トーン信号生成部１２２１ａは、拡散処理部１３１０で生成された符号列を、終了信号として出力する。
【０１７７】
逆拡散処理部１３２０は、アンテナ１１０で受信されＯＯＫ復調部１２４０で復調された狭帯域の信号を入力し、この入力信号に対して逆拡散処理を行って、トーン信号を検出する。
【０１７８】
実施の形態４で説明したように、中心周波数が異なり相互の通信が困難な場合には、キャリアセンス部を応用した同期方法が有効であるが、搬送波信号の振幅により情報伝達をすることも可能である。最も単純な振幅変調方式は、既に説明したオンオフキーイング（ＯＯＫ）変調方式である。
【０１７９】
図３０は、本実施の形態における各種トーン信号に対応する符号列の構成の一例を示す図である。すなわち、図３０は、同期トーン信号、ＦＸプローブトーン信号、プローブトーン信号、および再同期トーン信号の各トーン信号を生成する方法を示している。
【０１８０】
図３０において、各トーン信号に対応する符号列は、同じ長さで異なる符号列を採る構成となっている。ここでは、例えば、同期トーン信号は、符号列Ａ'“ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，・・・，ＳＡ１６”、で示し、一例として符号長を１６とし、さらに冗長度を高めるために、２回同じ符号を並べた構成となっている。すなわち、符号列を“ＳＡ１，ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ３，・・・，ＳＡ１６”とし、全体としての符号長を３２としたものを、同期トーン信号としている。
【０１８１】
また、例えば、ＦＸプローブトーン信号は、“ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３、・・・、ＳＢ１６”からなる。この場合も、同期トーン信号と同様に、２回同じ符号を並べて、“ＳＢ１，ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ２，ＳＢ３、ＳＢ３、・・・、ＳＢ１６”という３２の符号長からなる信号を、ＦＸプローブトーン信号としている。
【０１８２】
このように、本実施の形態では、ＦＸプローブトーン信号、プローブトーン信号、再同期トーン信号を識別するために、異なる拡散符号を用いている。これにより、各トーン信号の間で時間差を設ける必要がなく、より高速な伝送が可能となる。すなわち、さらに、１つの符号を伝送するために、２つの“１”または“０”のパルスを繰り返して送信することで、帯域幅は半分になり、受信機の信号処理に必要な速度は約半分となり、低消費電力化が可能となる。４回繰り返して送信した場合には、信号処理に必要な速度は、１／４となる。８回繰り返して送信した場合には、信号処理に必要な速度は、１／８の信号処理速度となる。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明は、アドホックネットワーク環境下における無線通信装置等に有用であり、特にモビリティ環境下における無線通信装置で、自動ファイル交換装置の無線通信装置等としての通信に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１における各種トーン信号の構成の一例を示す図
【図３】本発明の原理を説明するための図
【図４】実施の形態１における各種信号とフレームの送受信プロトコルを示すタイミングチャート
【図５】実施の形態１におけるスーパフレームの同期動作を示す図
【図６】実施の形態１における２つのスーパフレームグループの配置を示す図
【図７】実施の形態１におけるスーパフレームの再同期処理を説明するフロー図
【図８】実施の形態１における再同期トーン信号の送受信動作を示す図
【図９】実施の形態１におけるデータ送受信動作を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図１１】ビーコンの衝突の説明図
【図１２】図１１に続くビーコンの衝突の説明図
【図１３】実施の形態２におけるビーコン衝突回避手順の概要を説明するための図
【図１４】図１３に続く説明図
【図１５】実施の形態２におけるビーコンスロットの優先順位の例を示す図
【図１６】実施の形態におけるビーコンピリオドでのビーコンフレームの構成を示す図
【図１７】実施の形態２におけるビーコンスロット状態テーブルのフォーマットを示す図
【図１８】実施の形態２に係る無線通信装置のファイル交換動作におけるトーン信号送信アルゴリズムを示すフロー図
【図１９】実施の形態２に係る無線通信装置のファイル交換動作におけるファイル交換アルゴリズムを示すフロー図
【図２０】実施の形態２に係る無線通信装置のビーコンスロット位置決定処理を示すフロー図
【図２１】本発明の実施の形態３に係る無線通信装置（アクセスポイント）の構成を示すブロック図
【図２２】実施の形態３に係る無線通信装置（モバイル端末）の構成を示すブロック図
【図２３】実施の形態３におけるアクセスポイントと無線通信装置（モバイル端末）のスーパフレーム構成を示す図
【図２４】実施の形態３におけるアクセスポイントのスーパフレーム開始時からの処理を示すフローチャート
【図２５】実施の形態３における無線通信装置（モバイル端末）のスーパフレーム開始時からの処理を示すフローチャート
【図２６】トーン信号の到達可能距離の計算を説明するための図
【図２７】本発明の実施の形態４に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２８】実施の形態４における各種トーン信号に対応する変調データ列の構成の一例を示す図
【図２９】本発明の実施の形態５に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図３０】実施の形態５における各種トーン信号に対応する符号列の構成の一例を示す図
【図３１】従来のトーン信号同期方式における最適なすれ違いの状態を示す図
【図３２】従来のトーン信号同期方式における最悪なすれ違いの状態を示す図
【符号の説明】
【０１８５】
１００、２００、１２００、１３００  無線通信装置
１１０、１０１０、１１１０  アンテナ
１２０、１０２０、１１２０  広帯域通信部
１３０、１３０ａ、１０３０、１１３０  狭帯域通信部
１３１  同期トーン信号処理部
１３２  再同期トーン信号処理部
１３３  プローブトーン信号処理部
１３４  ＦＸプローブトーン信号処理部
１３５  送受信トーン信号処理部
１３６  トーン信号拡大送信部
１３７  トーン信号通常送信部
１３８  トーン信号受信部
１４０、２１０、１０４０、１１４０  ＭＡＣ処理部
１４１、１４１ａ  フレーム処理部
１４２  同期処理部
１４３  再同期処理部
１４４  プローブ処理部
１５０、１０５０、１１５０  上位層処理部
２１１、１０４１、１１４０  ビーコン処理部
２１２  記録部
１０００  アクセスポイント
１０６０、１１６０  計時部
１０４２、１１４２  データ処理部
１０４３、１１４３  ＡＣＫ／ＮＡＣＫ処理部
１０４４、１１４４  トーン信号処理部
１１００  モバイル端末
１２１０  広帯域送信部
１２２０、１２２０ａ  狭帯域送信部
１２２１、１２２１ａ  トーン信号生成部
１２２２  トーン信号拡大処理部
１２３０  ＯＯＫ変調部
１２４０  ＯＯＫ復調部
１２５０  広帯域受信部
１２６０、１２６０ａ  狭帯域受信部
１２６１、１２６１ａ  トーン信号検出部
１３１０  拡散処理部
１３２０  逆拡散処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【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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