(57)【要約】【課題】  送信側の処理負荷の軽減、小型化、低消費電力化が可能な無線通信システム、基地局及び端末を提供する。【解決手段】  無線通信システム１０は、基地局１００と、第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末２００１〜２００Ｎとを含む。第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎが、キャリア周波数が互いに直交する信号を前記基地局に対して一斉に送信する。基地局１００が、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号に対して受信処理を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、
第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末とを含み、
前記第１〜第Ｎの端末が、
キャリア周波数が互いに直交する信号を前記基地局に対して一斉に送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して同時に受信処理を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１〜第Ｎの端末が、
第１の変調処理後の信号を前記基地局に対して一斉に送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末に対してスタート信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を前記スタート信号に同期して一斉に送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項３において、
前記基地局が、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
スリープ状態のとき、前記ウェイクアップ信号を受信することでスリープアウト状態に移行し、スリープアウト状態において前記基地局に信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項３において、
前記基地局が、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生し、該起電力により、前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記第ｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）の端末が、
前記基地局に対して、キャリア周波数がｊ×ｆｃである信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末が、
位相変調後の信号を前記基地局に対して送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末が、
送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号を高速フーリエ変換処理により受信信号を生成することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号が、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号を形成することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末からの信号を受信するための基地局であって、
前記第１〜第Ｎの端末によって、各端末のキャリア周波数が互いに直交する信号を前記基地局に対して一斉に送信された信号を受信する受信部と、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して受信処理を行う受信処理部とを含むことを特徴とする基地局。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記第１〜第Ｎの端末によって、第１の変調処理後の信号が一斉に送信され、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、
前記第１〜第Ｎの端末に対してスタート信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末によって、キャリア周波数が互いに直交する信号が前記スタート信号に同期して一斉に送信された信号を受信することを特徴とする基地局。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
スリープ状態の前記第１〜第Ｎの端末を、前記ウェイクアップ信号により、前記基地局に信号を送信するスリープアウト状態に移行させることを特徴とする基地局。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末に、前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生させ、該起電力により、前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を送信させることを特徴とする基地局。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれかにおいて、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記第ｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）の端末のキャリア周波数がｊ×ｆｃである信号を受信することを特徴とする基地局。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末から、送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を受信し、該信号を高速フーリエ変換処理することにより受信信号を生成することを特徴とする基地局。
【請求項１７】
請求項１０乃至１６のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号により、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号が形成されることを特徴とする基地局。
【請求項１８】
基地局と第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末とを含む無線通信システムの端末であって、
前記基地局からのスタート信号を受信するための受信部と、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末のキャリア周波数が互いに直交する信号を、該スタート信号に同期して前記基地局に対して送信する送信部とを含むことを特徴とする端末。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記送信部が、
第１の変調処理後の信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことを特徴とする端末。
【請求項２０】
請求項１８又は１９において、
前記スタート信号の送信に先立って、前記基地局からのウェイクアップ信号を受信し、
スリープ状態のとき、前記ウェイクアップ信号を受信することで、前記基地局に信号を送信するスリープアウト状態に移行することを特徴とする端末。
【請求項２１】
請求項１８又は１９において、
前記スタート信号の送信に先立って、前記基地局からのウェイクアップ信号を受信し、
前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生し、該起電力により、前記基地局に対し信号を送信することを特徴とする端末。
【請求項２２】
請求項１８乃至２１のいずれかにおいて、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記送信部が、
キャリア周波数が、前記端末に対応付けられたｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）×ｆｃである信号を送信することを特徴とする端末。
【請求項２３】
請求項１８乃至２２のいずれかにおいて、
前記送信部が、
位相変調後の信号を前記基地局に対して送信することを特徴とする端末。
【請求項２４】
請求項１８乃至２３のいずれかにおいて、
送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号を高速フーリエ変換処理により受信信号を生成することを特徴とする端末。
【請求項２５】
請求項１８乃至２４のいずれかにおいて、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号が、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号を形成することを特徴とする端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、基地局及び端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線通信において伝送される情報量をより多くするための技術として、デジタル変復調技術が注目されている。無線通信は、１対多の通信システムに適しており、データ、音声信号及び画像信号が伝送されるデジタルテレビジョン放送等では、このデジタル変復調技術が必須とされている。このようなデジタル変復調技術の１つとして、ＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）では直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下、ＯＦＤＭ）技術が用いられている。
【０００３】
ＯＦＤＭ技術では、送信装置が、送信データのビット列をシンボルマッパでマッピングした後、逆高速フーリエ変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）等の処理を施してマルチキャリア送信をする。サブキャリアは、変調技術によって多ビットの情報量を有するため、ＯＦＤＭ技術により伝送される情報量を大幅に増加させることができる。
【０００４】
このようなＯＦＤＭ技術は、マルチユーザの通信システムにも適用される。例えば非特許文献１には、各ユーザが要求する伝送速度に応じて送信電力が最小になるようにサブキャリアを各ユーザに割り当てるＯＦＤＭ−ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiplexing Access）技術が開示されている。また特許文献１には、各ユーザのアプリケーションを識別し、アプリケーション毎に通信品質を満たすようにサブキャリアを割り当てるＯＦＤＭ−ＦＤＭＡ技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８１１７号公報
【非特許文献１】Cheong Yui Wong et al., ”Multiuser OFDM with adaptive Subcarrier, Bit and Power Allocation”, IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL.17, NO.10, OCTOBER 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１に開示された技術では、マルチユーザ間で行われる多対多の無線通信であるが、１つの送信装置と１つの受信装置との間での無線通信が想定されている。そのため、送信装置では、各ユーザからのデータに対してＩＦＦＴ処理を行って送信し、受信装置ではＦＦＴ処理によって受信信号を取り出す。即ち、送信側ではＩＦＦＴ処理を行う必要があり、送信装置の処理負荷の軽減、小型化、低消費電力化を図ることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送信側の処理負荷の軽減、小型化、低消費電力化が可能な無線通信システム、基地局及び端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、
基地局と、
第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末とを含み、
前記第１〜第Ｎの端末が、
キャリア周波数が互いに直交する信号を前記基地局に対して一斉に送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して同時に受信処理を行う無線通信システムに関係する。
【０００８】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記第１〜第Ｎの端末が、
第１の変調処理後の信号を前記基地局に対して一斉に送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことができる。
【０００９】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末に対してスタート信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を前記スタート信号に同期して一斉に送信することができる。
【００１０】
上記のいずれかの発明によれば、第１〜第Ｎの端末が、互いに直交するキャリア周波数で送信するようにしたので、各端末はＩＦＦＴ処理を行う必要がなくなり、端末の構成を大幅に簡素化し、低消費電力化を図ることができる。また、基地局では、一度に複数の端末からのデータを短時間に受信できる。そのため、基地局において、複数の端末の通信上の管理を簡素化できる。
【００１１】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記基地局が、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
スリープ状態のとき、前記ウェイクアップ信号を受信することでスリープアウト状態に移行し、スリープアウト状態において前記基地局に信号を送信することができる。
【００１２】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記基地局が、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末が、
前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生し、該起電力により、前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を送信することができる。
【００１３】
上記のいずれかの発明によれば、第１〜第Ｎの端末の各端末のより一層の低消費電力化が可能となる。
【００１４】
また本発明に係る無線通信システムでは、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記第ｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）の端末が、
前記基地局に対して、キャリア周波数がｊ×ｆｃである信号を送信することができる。
【００１５】
本発明によれば、簡素な構成で、第１〜第Ｎの端末が、互いにキャリア周波数が直交する信号で送信できるようになる。
【００１６】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末が、
位相変調後の信号を前記基地局に対して送信することができる。
【００１７】
本発明においては、基地局から各端末までの距離は一様ではないことが多く、各端末からの信号が振幅変調する場合と比較すると振幅制御が不要となり、各端末の構成を簡素化できる。
【００１８】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末が、
送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号を高速フーリエ変換処理により受信信号を生成することができる。
【００１９】
また本発明に係る無線通信システムでは、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号が、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号を形成することができる。
【００２０】
上記のいずれかの発明によれば、各端末はＩＦＦＴ処理を行う必要がなくなり、端末の構成を大幅に簡素化し、低消費電力化を図ることができる。また、基地局では、公知のＯＦＤＭ信号の受信処理によりＦＦＴ処理等によって一度に複数の端末からのデータを短時間に受信できる。そのため、基地局において、複数の端末の通信上の管理を簡素化できる。
【００２１】
また本発明は、
第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末からの信号を受信するための基地局であって、
前記第１〜第Ｎの端末によって、各端末のキャリア周波数が互いに直交する信号を前記基地局に対して一斉に送信された信号を受信する受信部と、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して受信処理を行う受信処理部とを含む基地局に関係する。
【００２２】
また本発明に係る基地局では、
前記第１〜第Ｎの端末によって、第１の変調処理後の信号が一斉に送信され、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことができる。
【００２３】
また本発明に係る基地局では、
前記第１〜第Ｎの端末に対してスタート信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末によって、キャリア周波数が互いに直交する信号が前記スタート信号に同期して一斉に送信された信号を受信することができる。
【００２４】
また本発明に係る基地局では、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
スリープ状態の前記第１〜第Ｎの端末を、前記ウェイクアップ信号により、前記基地局に信号を送信するスリープアウト状態に移行させることができる。
【００２５】
また本発明に係る基地局では、
前記スタート信号の送信に先立って、前記第１〜第Ｎの端末に対してウェイクアップ信号を送信し、
前記第１〜第Ｎの端末に、前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生させ、該起電力により、前記基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を送信させることができる。
【００２６】
また本発明に係る基地局では、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記第ｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）の端末のキャリア周波数がｊ×ｆｃである信号を受信することができる。
【００２７】
また本発明に係る基地局では、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末から、送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を受信し、該信号を高速フーリエ変換処理することにより受信信号を生成することができる。
【００２８】
また本発明に係る基地局では、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号により、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号が形成されてもよい。
【００２９】
上記のいずれかの発明によれば、送信側の処理負荷の軽減、小型化、低消費電力化が可能な無線通信システムを構成する基地局を提供できる。
【００３０】
また本発明は、
基地局と第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末とを含む無線通信システムの端末であって、
前記基地局からのスタート信号を受信するための受信部と、
前記第１〜第Ｎの端末の各端末のキャリア周波数が互いに直交する信号を、該スタート信号に同期して前記基地局に対して送信する送信部とを含む端末に関係する。
【００３１】
また本発明に係る端末では、
前記送信部が、
第１の変調処理後の信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、前記第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行うことができる。
【００３２】
また本発明に係る端末では、
前記スタート信号の送信に先立って、前記基地局からのウェイクアップ信号を受信し、
スリープ状態のとき、前記ウェイクアップ信号を受信することで、前記基地局に信号を送信するスリープアウト状態に移行することができる。
【００３３】
また本発明に係る端末では、
前記スタート信号の送信に先立って、前記基地局からのウェイクアップ信号を受信し、
前記ウェイクアップ信号に基づいて起電力を発生し、該起電力により、前記基地局に対し信号を送信することができる。
【００３４】
また本発明に係る端末では、
基準周波数をｆｃとした場合に、
前記送信部が、
キャリア周波数が、前記端末に対応付けられたｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）×ｆｃである信号を送信することができる。
【００３５】
また本発明に係る端末では、
前記送信部が、
位相変調後の信号を前記基地局に対して送信することができる。
【００３６】
また本発明に係る端末では、
送信すべき信号に対して逆高速フーリエ変換処理を行うことなく生成された信号を前記基地局に対して送信し、
前記基地局が、
前記第１〜第Ｎの端末からの信号を高速フーリエ変換処理により受信信号を生成することができる。
【００３７】
また本発明に係る端末では、
前記第１〜第Ｎの端末によって送信される信号が、直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）信号を形成することができる。
【００３８】
上記のいずれかの発明によれば、送信側の処理負荷の軽減、小型化、低消費電力化が可能な無線通信システムを構成する端末を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４０】
１．  無線通信システム
図１に、本実施形態における無線通信システムの構成の概要を示す。
【００４１】
本実施形態の無線通信システム１０は、基地局１００と、第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の端末２００１〜２００Ｎとを含む。基地局１００は、無線伝送路を介して第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対して信号を送信でき、該無線伝送路を介して第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号を受信できる。第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、それぞれほぼ同様の構成を有しているが、キャリア周波数が互いに直交する信号を基地局１００に対して一斉に送信できる。各端末は、当該端末に対応付けられたキャリア周波数を有する信号を基地局１００に対して送信する。例えば、基準周波数をｆｃヘルツとした場合に、第ｊ（１≦ｊ≦Ｎ、ｊは整数）の端末２００ｊは、キャリア周波数がｊ×ｆｃヘルツの信号を基地局１００に対して送信できる。これにより、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、簡素な構成で、キャリア周波数が互いに直交した信号を基地局１００に送信できる。
【００４２】
本実施形態における無線通信システム１０では、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎがセンサを有し、端末毎に取得したセンシング情報を基地局１００が収集するセンサネットワークを形成できるようになっている。各端末は、軽量小型化、且つ低消費電力動作が可能であることが望ましく、各端末の構成を簡素化する必要がある。
【００４３】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に、本実施形態の無線通信システム１０の動作説明図を示す。
【００４４】
本実施形態における無線通信システム１０では、まず、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎが、通常動作状態であるスリープアウト状態からスリープ状態に遷移しているものとする。ここで、スリープ状態とは、端末の動作クロックの周波数が、スリープアウト状態の端末の動作クロックの周波数より低く、低消費電力で動作する状態である。或いは、スリープ状態では、一部の回路ブロックのみ動作クロックが供給され、他の回路ブロックの動作クロックが停止されてもよい。いずれにしろ、スリープ状態では、端末の低消費電力化が図られる。
【００４５】
そこで、まず基地局１００が、図２（Ａ）に示すように、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対してウェイクアップ信号を送信する。そしてウェイクアップ信号を受信した第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、スリープアウト状態に移行する。スリープアウト状態では、各端末が、既に取得したセンシング情報を基地局１００に対して送出できる。スリープアウト状態に移行した第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、スリープアウト状態への移行後、所定の期間が経過すると再びスリープ状態に戻るようになっている。こうすることで、各端末の低消費電力化を実現する。
【００４６】
次に、ウェイクアップ信号を送信した基地局１００は、図２（Ｂ）に示すように、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対して、スタート信号を送信する。このスタート信号は、ウェイクアップ信号と同じ信号であってもよい。例えば、ウェイクアップ信号やスタート信号を受信する毎に、各端末の動作を規定する状態を遷移させることで、スタート信号とウェイクアップ信号とを同じ信号にできる。スタート信号やウェイクアップ信号は、短いパルス波形を有するパルス信号やシングルトーンの信号であってもよい。
【００４７】
その後、スタート信号を受信した各端末は、図２（Ｃ）に示すように、センシング情報を取得したり、既に取得したセンシング情報を基地局１００に対して送信したりする。このとき、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、キャリア周波数が互いに直交する信号を一斉に送信する。より具体的には、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、キャリア周波数が互いに直交する信号を、基地局１００からのスタート信号に同期して一斉に送信する。その結果、基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号に対して同時に受信処理を行うことになる。
【００４８】
ここで、基地局１００が受信する第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの受信信号は、例えばＮ種類のキャリア信号が互いに直交しながら一斉に同時に送信されるため、基地局１００は第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号をＯＦＤＭ信号として受信する。
【００４９】
図３に、本実施形態におけるＯＦＤＭ信号の説明図を示す。
【００５０】
図３に示すように、縦軸に信号レベル、横軸に周波数軸をとると、ＯＦＤＭ信号の電力スペクトルは、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎのキャリア周波数の信号Ｓ１〜ＳＮのスペクトルを合成することに得られる、矩形に近いスペクトルとなる。各キャリア周波数の信号は、１次変調後の信号である。各キャリア周波数の信号は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying)、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８相ＰＳＫ等の位相変調後の信号であることが望ましい。基地局１００から各端末までの距離は一様ではないことが多く、各端末からの信号が振幅変調後の信号の場合、振幅制御が複雑化してしまうからである。
【００５１】
この結果、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎによって、第１の変調処理後の信号が一斉に送信される。基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号に対して所定の復調処理を行った信号に対して、第１の変調処理に対応する第１の復調処理を行う。
【００５２】
第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号を受信した基地局１００は、図３に示すようなＯＦＤＭ信号を受信することになる。即ち、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎの各端末が、送信すべき信号に対してＩＦＦＴ処理を行うことなく生成された信号を基地局１００に対して送信する。そして、基地局１００が、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号をＦＦＴ処理により受信信号を生成する。
【００５３】
２．  基地局と端末
以下では、図１の基地局１００と第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎについて説明する。第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎについては、キャリア周波数が異なる点を除いて各端末がほぼ同様の構成を有しているため、第１の端末２００１について説明する。
【００５４】
２．１  構成例
図４に、本実施形態における基地局１００と第１の端末２００１の構成の概要を示す。
【００５５】
基地局１００は、給電回路１１０と、送信回路１３０と、受信回路１５０とを含む。給電回路１１０は、電波又は磁界を介してウェイクアップ信号を送出し、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎの電力を発生する制御を行う。送信回路１３０は、基地局１００から第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対してスタート信号を送信する制御を行う。受信回路１５０は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号をＯＦＤＭ信号として受信する制御を行う。
【００５６】
第１の端末２００１は、受電回路２１０１、受信回路２３０１、送信回路２５０１を含む。受電回路２１０１は、給電回路１１０からの制御に基づき、第１の端末２００１の回路を動作させる電源を発生する制御を行う。受信回路２３０１は、基地局１００の送信回路１３０からの信号を受信する制御を行う。送信回路２５０１は、受信回路２３０１で受信されたスタート信号に同期した応答信号を基地局１００に送信する制御を行う。本実施形態では、バッテリを搭載した第１の端末２００１がスリープ状態において、給電回路１１０からのウェイクアップ信号によりスリープアウト状態に遷移し、該バッテリの電源が第１の端末２００１の各回路に供給される。送信回路２５０１は、受信回路２３０１で受信されたスタート信号に同期して、予め保持していたセンシング情報を基地局１００に送出する制御を行う。
【００５７】
図５に、図４の基地局１００と第１の端末２００１の給電系の構成例を示す。図５において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５８】
基地局１００において、給電回路１１０は、励磁回路１１２と、電源供給コイル１１４とを含む。電源供給コイル１１４は、励磁側コイル１２０と、給電側コイル１２２とを含む。励磁回路１１２は、励磁側コイル１２０により磁界を発生させる制御を行う。給電側コイル１２２は、励磁側コイル１２０により発生した磁界に応じて電波を発生する。
【００５９】
第１の端末２００１は、受電回路２１０１、受信回路２３０１、送信回路２５０１の他に、電源回路２８０１、スイッチ２８２１、スイッチ制御部２８４１、タイマ２８６１を含むことができる。スイッチ制御部２８４１とタイマ２８６１には、受信回路２３０１によってスタート信号が受信されたか否かを示す受信検出信号が入力される。受電回路２１０１は、受電側コイル２１２１、整流平滑回路２１４１、レギュレータ２１６１を含む。
【００６０】
受電側コイル２１２１は、基地局１００の給電側コイル１２２が発生させた電波を受信して電気信号に変換する。整流平滑回路２１４１は、受電側コイル２１２１からの信号を平滑化する。レギュレータ２１６１は、整流平滑回路２１４１で平滑化された信号を調整する。レギュレータ２１６１の出力信号がスイッチ２８２１のスイッチ制御を行う。
【００６１】
スイッチ２８２１は、受信回路２３０１及び送信回路２５０１を含む負荷回路２９０１に対し、電源回路２８０１の電源を供給したり、該電源の供給を停止したりする制御を行う。また、タイマ２８６１は、受信検出信号をトリガとしてカウントを開始し、所与のタイムアウト時間が経過したことをスイッチ制御部２８４１に通知する。スイッチ制御部２８４１は、タイマ２８６１からタイムアウト時間の経過が通知されたとき、スイッチ２８２１により電源回路２８０１からの負荷回路２９０１に対する電源供給を停止する制御を行うことができる。こうすることで、第１の端末２００１は、スリープ状態からスリープアウト状態に遷移すると共に、スリープアウト状態からスリープ状態に遷移することができる。
【００６２】
図６に、図４の基地局１００と第１の端末２００１のデータ通信系の構成例を示す。図６において、図４と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６３】
基地局１００において、送信回路１３０は、クロック発生部１３２、パルス発生部１３４、ＲＦ送信部１３６を含む。受信回路１５０は、ＲＦ受信部１５２、ＯＦＤＭ復調部１５４、キャリア復調部１５６を含む。
【００６４】
クロック発生部１３２は、基準クロックを発生し、パルス発生部１３４が該基準クロックに基づいてパルス信号を発生する。ＲＦ送信部１３６は、このパルス信号を用いてスタート信号として、アンテナ１８０を介して第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対して送信することができる。
【００６５】
また基地局１００では、アンテナ１８０を介して受信された信号をＲＦ受信部１５２（広義には受信部）で受信し、その後ＯＦＤＭ復調部１５４がＯＦＤＭ信号を復調する。そして、キャリア復調部１５６が、各キャリアの信号を復調することで受信データが得られる。ここで、ＯＦＤＭ復調部１５４及びキャリア復調部１５６は、受信処理部ということができる。
【００６６】
図７に、図６の基地局１００の受信回路１５０の詳細な構成例を示す。図７において、図６と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６７】
ＯＦＤＭ復調部１５４は、ＦＦＴ処理部１９０、復調部１９２、フレーム抽出部１９４を含む。ＦＦＴ処理部１９０は、ＲＦ受信部１５２で受信されたＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ処理を行い、復調部１９２が各キャリア周波数の信号に復調する。フレーム抽出部１９４は、各端末からの信号のフレームを抽出して、フレームの先頭をＦＦＴ処理部１９０に通知する。
【００６８】
キャリア復調部１５６は、デマッピング部１９６を含み、復調部１９２で復調された各キャリア周波数の信号を、各端末で行われた位相変調（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ等）に応じてシンボルをデマッピングする。
【００６９】
更に、基地局１００は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）チェック部１９８を有し、キャリア復調部１５６で復調された信号に基づいてＣＲＣチェックを行う。ＣＲＣチェックにより正常に受信されたことが検出されると、正常な受信データとして後段の処理部（回路、アプリケーションソフトウェア）に供給する。なお、ＣＲＣチェックにより異常が検出されると、送信回路１３０に対して再送要求を行うための制御信号を出力するようにしてもよい。
【００７０】
図６に戻って説明を続ける。
【００７１】
第１の端末２００１において、受信回路２３０１は、ＲＦ受信部２３２１と、タイミング調整部２３４１とを含む。アンテナ２９６１を介して受信された信号は、ＲＦ受信部２３２１において受信処理される。ＲＦ受信部２３２１（広義には受信部）において、基地局１００からのスタート信号の受信が検出されたとき、受信検出信号をアクティブにする。タイミング調整部２３４１は、ＲＦ受信部２３２１におけるスタート信号の検出タイミングを基準に、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号が基地局１００においてＯＦＤＭ信号として検出されるように送信回路２５０１の送信タイミングを調整する。より具体的には、タイミング調整部２３４１は、各ユーザのシンボルレートを同じにし、直交する周波数で各キャリアに変調できるようにする。
【００７２】
送信回路２５０１は、センサ部２６０１、変調部２７０１、ＲＦ送信部２７２１を含む。センサ部２６０１は、センサ２６２１と、メモリ２６４１とを含む。センサ２６２１は、例えば温度センサや湿度センサを採用でき、センサ２６２１のセンシング情報としての温度情報や湿度情報がメモリ２６４１に格納される。
【００７３】
変調部２７０１は、メモリ２６４１に格納されたセンシング情報に対応したデータビット列に対して、位相変調（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８相ＰＳＫ）を行う。ＲＦ送信部２７２１は、タイミング調整部２３４１で調整されたタイミングで、変調部２７０１で変調された信号を、アンテナ２９６１を介して送信する。ここで、ＲＦ送信部２７２１（広義には送信部）は、第１の端末２００１では、基準周波数ｆｃに対して１倍のキャリア周波数の信号として、変調部２７０１による位相変調後の信号を送信する。なお、第２の端末２００２ではキャリア周波数が２×ｆｃ、第３の端末２００３ではキャリア周波数が３×ｆｃ、・・・、第Ｎの端末２００Ｎではキャリア周波数がＮ×ｆｃとなる。
【００７４】
２．２  動作例
次に、基地局１００及び第１の端末２００１の動作例について説明する。
【００７５】
図８に、基地局１００の動作例のフロー図を示す。
【００７６】
基地局１００は、中央演算処理装置（Central Processing Unit：以下、ＣＰＵ）及び図示しないプログラムメモリを有し、該ＣＰＵがプログラムメモリに格納されたプログラムに対応した処理を行って基地局１００の各部を制御することで、図８に示す処理を実現できる。
【００７７】
まず、基地局１００では、ＣＰＵで実行される上位アプリケーションから第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎのセンシング情報の取得要求（信号要求）の有無を監視する（ステップＳ５００：Ｎ）。上位アプリケーションからセンシング情報の取得要求があったとき（ステップＳ５００：Ｙ）、基地局１００は、まず上述のようにウェイクアップ信号を送信する（ステップＳ５０１）。ウェイクアップ信号を送信後、所定の時間が経過すると、基地局１００は、上述のようにスタート信号を送信する（ステップＳ５０２）。
【００７８】
その後、基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの応答を待ち、各端末からのセンシング情報が含まれる信号の受信処理を行う（ステップＳ５０３）。その結果、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号を正常に受信したことが検出されなかったとき（ステップＳ５０４：Ｎ）、ステップＳ５０２に戻って、再びスタート信号の送信を行う。一方、ステップＳ５０４において、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号を正常に受信したことが検出されたとき（ステップＳ５０４：Ｙ）、ＣＲＣチェックを行う（ステップＳ５０５）。
【００７９】
ＣＲＣチェックの結果、受信データが異常であることが検出されると（ステップＳ５０５：Ｎ）、ステップＳ５０２に戻る。ＣＲＣチェックの結果、受信データが正常であることが検出されると（ステップＳ５０５：Ｙ）、当該受信データを上位アプリケーション側に供給し（ステップＳ５０６）、一連の処理を終了する（エンド）。
【００８０】
図９に、第１の端末２００１の動作例のフロー図を示す。
【００８１】
第１の端末２００１は、ＣＰＵ及び図示しないプログラムメモリを有し、該ＣＰＵがプログラムメモリに格納されたプログラムに対応した処理を行って第１の端末２００１の各部を制御することで、図９に示す処理を実現できる。
【００８２】
第１の端末２００１では、まずスリープ状態において、ウェイクアップ信号の受信を待つ（ステップＳ６００：Ｎ）。ステップＳ６００において、ウェイクアップ信号の受信が検出されたとき（ステップＳ６００：Ｙ）、第１の端末２００１は、上述のようにスリープアウト状態に移行する（ステップＳ６０１）。
【００８３】
その後、第１の端末２００１は、スタート信号を受信したか否かを検出する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０２において、スタート信号の受信を検出しなかったとき（ステップＳ６０２：Ｎ）、前回のスタート信号の受信タイミング、又はスリープアウト状態への移行タイミング後に所定時間が経過したか否かを判別する（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３において所定時間が経過したと判別されなかったとき（ステップＳ６０３：Ｎ）、ステップＳ６０２に戻る。ステップＳ６０３において、所定時間が経過したと判別されたとき（ステップＳ６０３：Ｙ）、第１の端末２００１は上述のようにスリープ状態に移行し（ステップＳ６０４）、ステップＳ６００に戻る（リターン）。
【００８４】
一方、ステップＳ６０２においてスタート信号の受信が検出された場合、（ステップＳ６０２：Ｙ）、メモリ２６４１にセンシング情報が格納されているとき（ステップＳ６０５：Ｙ）、該センシング情報を基地局１００に対して送信し、ステップＳ６０３に移る（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０５において、メモリ２６４１にセンシング情報が格納されていないとき（ステップＳ６０５：Ｎ）、センサ２６２１がセンシング情報をメモリ２６４１に格納し、ステップＳ６０３に移る（ステップＳ６０７）。
【００８５】
図１０に、本実施形態における第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎの動作説明図を示す。
【００８６】
図１０では、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎがスリープ状態であるものとする。ここで、タイミングＴＧ１において、基地局１００が、第１〜第Ｎの端末２００１に対してウェイクアップ信号を送信し、第１及び第２の端末２００１、２００２がウェイクアップ信号を受信してスリープアウト状態に移行している。このとき、第３〜第Ｎの端末２００３〜２００Ｎは、何らかの原因でウェイクアップ信号を受信できなったものとする。
【００８７】
なお、図１０では、図９の処理と異なり、スリープアウト状態に移行すると、直ぐにセンシング情報を取得しにいくものとする。
【００８８】
これ以降、基地局１００は、ウェイクアップ信号、スタート信号を周期的に送信しており、タイミングＴＧ２では、第１及び第２の端末２００１、２００２がスタート信号の受信を検出すると、取得したセンシング情報を基地局１００に送信し始める。このタイミングＴＧ２において、第３の端末２００３がウェイクアップ信号の受信を検出すると、第３の端末２００３はスリープアウト状態に移行し、次のスタート信号の受信の検出タイミングを待つ。
【００８９】
タイミングＴＧ３では、第１〜第３の端末２００１〜２００３がスタート信号の受信を検出すると、取得したセンシング情報を基地局１００に送信する。このタイミングＴＧ３において、第４の端末２００４がウェイクアップ信号の受信を検出すると、第４の端末２００４はスリープアウト状態に移行し、次のスタート信号の受信の検出タイミングを待つ。
【００９０】
以上のように各端末は、それぞれ別個にウェイクアップ信号の受信を検出でき、次のスタート信号の受信を検出したとき、基地局１００からスタート信号を受信するたびに繰り返しセンシング情報を送信する。基地局１００の上位アプリケーションにおいて、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎのすべてからセンシング情報を取得したことが検出されると（タイミングＴＧ１０）、その後は基地局１００からスタート信号が送信されなくなる。従って、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、タイミングＴＧ１０以降所定の時間経過後のタイミングＴＧ２０にスリープ状態に移行する。
【００９１】
図１１に、本実施形態の無線通信システムの動作例を示すシーケンス図を示す。図１１では、縦軸に時間の流れを示している。
【００９２】
まず、基地局１００のＣＰＵが処理する上位アプリケーションからセンシング情報の取得要求があると、基地局１００の給電回路１１０に対して信号要求を行う（ＳＱ１）。信号要求を受けた基地局１００の給電回路１１０は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対してウェイクアップ信号を送信する（ＳＱ２）。なお、基地局１００の送信回路１３０が、スタート信号と同じ信号をウェイクアップ信号として送信してもよい。
【００９３】
ウェイクアップ信号を受信した第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、スリープ状態からスリープアウト状態に移行する（ＳＱ３１〜ＳＱ３Ｎ）。
【００９４】
ウェイクアップ信号を送信した基地局１００は、その後所定時間を置いて、スタート信号を第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対して送信する（ＳＱ４）。スタート信号を受信した第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、該スタート信号に同期してセンシング情報を互いに直交するキャリア周波数の信号として送信する（ＳＱ５）。この結果、基地局１００では、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号をＯＦＤＭ信号として受信することができる。
【００９５】
基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００ＮからのＯＦＤＭ信号を復調し（ＳＱ６）、受信データビット列に対して行ったＣＲＣチェックを行う（ＳＱ７）。ここで、ＣＲＣチェックの結果、受信の異常が検出されたとき、基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎに対してセンシング情報の再送を要求する（ＳＱ８）。この再送要求の信号は、スタート信号とすることができる。そして、このスタート信号を受信した第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎは、該スタート信号に同期してセンシング情報を互いに直交するキャリア周波数の信号として送信する（ＳＱ９）。基地局１００では、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００Ｎからの信号をＯＦＤＭ信号として受信する。
【００９６】
基地局１００は、第１〜第Ｎの端末２００１〜２００ＮからのＯＦＤＭ信号を復調し（ＳＱ１０）、受信データビット列に対して行ったＣＲＣチェックを行う（ＳＱ１１）。ここで、ＣＲＣチェックの結果、受信の正常が検出されたとき、基地局１００は、受信データを上位アプリケーションに供給する（ＳＱ１２）。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態では、各端末のシンボルレートを同じにする等して互いに直交するキャリア周波数で送信するようにしたので、各端末はＩＦＦＴ処理を行う必要がなくなり、端末の構成を大幅に簡素化し、低消費電力化を図ることができる。また、基地局では、公知のＯＦＤＭ信号の受信処理によりＦＦＴ処理等によって一度に複数の端末からのデータを短時間に受信できる。そのため、基地局において、複数の端末の通信上の管理を簡素化できる。
【００９８】
例えばセンサネットワークでは、無線通信機能を有する各端末にセンサを搭載し、基地局からのスタート信号（トリガ信号）に応答して、各端末が一斉にセンシング情報を基地局で取得できる。この場合、基地局では、リアルタイムに各端末位置のセンシング情報を取得できる上に、煩雑な端末毎の処理が不要となる。
【００９９】
３．  変形例
本実施形態では各端末が電源回路を有するものとして説明したが、本実施形態の変形例では、各端末が基地局からの給電制御により発生した起電力により、基地局に対し、キャリア周波数が互いに直交する信号を送信する。
【０１００】
図１２に、本変形例における第１の端末２００１の構成例のブロック図を示す。なお図１２において、図５と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０１】
本変形例における第１の端末２００１が図５の第１の端末２００１と異なる点は、受電回路２１０１により発生したレギュレータ２１６１の出力電圧が負荷回路２９０１の電源電圧として用いられる点である。
【０１０２】
こうすることで、受電回路２１０１で発生した起電力により、負荷回路２９０１の受信回路２３０１及び送信回路２５０１は、基地局１００からの信号受信や基地局１００への信号送信が可能となる。従って、本変形例によれば、第１の端末２００１の構成をより一層簡素化し、低消費電力化が可能となる。
【０１０３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１０４】
また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。また、本発明の１の独立請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施形態における無線通信システムの構成の概要を示す図。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は本実施形態の無線通信システムの動作説明図。
【図３】本実施形態におけるＯＦＤＭ信号の説明図。
【図４】本実施形態における基地局と第１の端末の構成の概要を示す図。
【図５】図４の基地局と第１の端末の給電系の構成例を示す図。
【図６】図４の基地局と第１の端末のデータ通信系の構成例を示す図。
【図７】図６の基地局の受信回路の詳細な構成例を示す図。
【図８】本実施形態の基地局の動作例のフロー図。
【図９】本実施形態の第１の端末の動作例のフロー図。
【図１０】本実施形態における第１〜第Ｎの端末の動作説明図。
【図１１】本実施形態の無線通信システムの動作例を示すシーケンス図。
【図１２】本変形例における第１の端末の構成例のブロック図。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  無線通信システム、  １００  基地局、  １１０  給電回路、
１１２  励磁回路、  １１４  電源供給回路、  １２０  励磁側コイル、
１２２  給電側コイル、  １３０  送信回路、  １３２  クロック発生部、
１３４  パルス発生部、  １３６、２７２１  ＲＦ送信部、  １５０  受信回路、
１５２、２３２１  ＲＦ受信部、  １５４  ＯＦＤＭ復調部、
１５６  キャリア復調部、  １８０、２９６１  アンテナ、  １９０  ＦＦＴ処理部、
１９２  復調部、  １９４  フレーム抽出部、  １９６  デマッピング部、
１９８  ＣＲＣチェック部、  ２００１〜２００Ｎ  第１〜第Ｎの端末、
２１０１  受電回路、  ２１２１  受電側コイル、  ２１４１  整流平滑回路、
２１６１  レギュレータ、  ２３０１  受信回路、  ２３４１  タイミング調整部、
２５０１  送信回路、  ２６０１  センサ部、  ２６２１  センサ、
２６４１  メモリ、  ２７０１  変調部、  ２８０１  電源回路、
２８２１  スイッチ、  ２８４１  スイッチ制御部、  ２８６１  タイマ、
２９０１  負荷回路
【図１】
2008172304.tif 000003
【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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