(57)【要約】【課題】アドホックネットワークにおいて、複数の無線通信方式の共存を実現しつつ、電力消費を従来方式より低減可能であって、他の無線通信装置のスーパフレームとの同期が可能な無線通信方法および無線通信装置を提供すること。【解決手段】スーパフレームに、各変調方式の無線通信装置群が必ずトーン信号を送信しなければならない生存確認スロット２８２０、２８３０を設ける。無線通信装置は、そのトーン信号により、近隣に異なる変調方式を利用する無線通信装置が一つ以上存在するか、全く存在しないかを判定する機会が設けられる。これにより、全く存在しない場合のその変調方式の無線通信装置が使用するはずのスロットを他の変調方式の無線通信群が使用できる時間として通知する。これにより、互いに通信できない他方の無線通信装置で近隣のものの存在を確認することで、互いにスーパフレームを分け合って通信することが可能になる。【選択図】図２８
2008219872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる無線通信方式を利用する無線通信装置群の間で同期を取りつつ、同一の無線通信方式を利用する無線通信装置間でアドホックネットワーク通信を行う無線通信方法であって、
前記無線通信装置群が、スーパフレームの終端を識別するためのエンドトーンにより同期を取るステップと、
各無線通信装置群に属する無線通信装置が、自己の無線通信装置群の存在を通知するためのトーン信号を送信するステップと、を有し、
前記トーン信号は、前記スーパフレームに設けられた無線通信方式ごとの生存確認スロット内で送信され、
前記トーン信号を利用して、前記スーパフレームにおける各無線通信方式を利用する無線通信装置群に割り当てられるスロットを決定する、
無線通信方法。
【請求項２】
前記スーパフレームには、さらに、全スロットの使用を要求する全スロット強制使用スロットが設けられ、
前記全スロット強制使用スロット内で前記トーン信号を受信した場合は、いずれか一の無線通信方式の無線通信装置群にすべてのスーパフレーム時間を割り当てる、
請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記スーパフレームには、さらに、スロットの何割を要求するかを示すスロット使用割合スロットが設けられ、
前記スロット使用割合スロット内で前記トーン信号を受信した場合は、最も高い割合で要求されたトーン信号の割合に従ってスーパフレーム時間を割り当てる、
請求項１記載の無線通信方法。
【請求項４】
互いに異なる無線通信方式を利用する他の無線通信装置群との間で同期を取りつつ、同一の無線通信方式を利用する他の無線通信装置との間でアドホックネットワーク通信を行う無線通信装置であって、
スーパフレームの終端を識別するためのエンドトーンにより同期を取る同期部と、
自己が属する無線通信装置群の存在を通知するためのトーン信号を送信するトーン信号送信部と、を有し、
前記トーン信号は、前記スーパフレームに設けられた無線通信方式ごとの生存確認スロット内で送信され、
前記トーン信号を利用して、前記スーパフレームにおける各無線通信方式を利用する無線通信装置群に割り当てられるスロットが決定される、
無線通信装置。
【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、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）無線通信方法について、様々なものが提案されてきている。ＵＷＢ無線通信は、１Ｇｂｐｓを超えるような広帯域通信が可能であるため、伝送容量の大きな動画伝送などに適用が検討されている。一方、ＵＷＢはその通信可能範囲の狭さゆえに、オフィス環境などでは使い勝手がよいとは言えず、むしろ今日注目されつつあるＰＡＮ（Personal Area Network）に向いているといえる。但し、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。広帯域性ゆえ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るが、ＰＡＮの場合、あまり多くのバッテリーを携帯して移動するのは難しいためである。
【０００３】
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つは、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。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。特許文献１には記されていないが、やり取りされるデータはテキストドキュメントに限らず、音楽・画像・動画などのファイルの交換も可能である。特にＵＷＢにおいては、その実効伝送速度が１００Ｍｂｐｓから数Ｇｂｐｓにも及ぶため、人と人がすれ違いざまに大きなサイズのファイル交換が可能であり、このようなファイルの交換は、ＵＷＢに適したアプリケーションであるといえる。
【０００４】
そのＵＷＢで使用される伝送方式は、ＩＥＥＥ８０２.１５にて様々な議論がなされている。ＰＡＮ（特にモバイルＰＡＮ）環境で実装されるＭＡＣプロトコルは、自律分散処理による方式である場合が多い。これは、各端末が、五月雨のようにすれ違っているようなＰＡＮ環境下では、マスタ−スレーブの関係をその都度構築し、データスロットを割り振るなどの通信環境をそろえた後に通信を開始することが、大きなオーバヘッドになるからである。
【０００５】
また、現在ミリ波ＵＷＢにおいて無線通信装置の標準化が進められている。そこでは複数の無線通信方式が提案、議論されている。しかし、各提案方式はそれぞれの特徴ゆえに一つの方式に決めることが困難である。例えば、変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などが提案されている。ＡＳＫは、簡便な構成にて実施が可能であり、非常にコンパクトに製造することが可能である。一方、ＰＳＫは、ＡＳＫよりも伝送スピードを上げることができるが、多少装置構成は重厚となる。両者ともに規格化するには、同じ周波数帯における棲み分け方式が必要となる。
【０００６】
また、非特許文献１は、自律分散型のＰＡＮにおける無線通信方式を開示している。
【０００７】
図１は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）によるスーパフレームの構成を示す図である。
【０００８】
図１において、スーパフレームはビーコンピリオド２２０１とデータピリオド２２０２に分割される。
【０００９】
ビーコン２２０３は、ビーコンピリオド２２０１内で各無線通信装置から送信されるが、近隣のノードのビーコンは衝突することなく近隣のノードに伝わることが保証されている。
【００１０】
データピリオド２２０２は、スロット２２０４毎に均等に分割され、その順番にスロットＩＤが付与されるが、これに限らず、データピリオドは均等でなくてもよいし、また隣接する必要もない。
【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, et al, インターネットＵＲＬ：http://www.ctr.kcl.ac.uk/IWWAN2005/papers/88_invited_Philips.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、非特許文献１に記載の無線通信方式の場合、ビーコンピリオドを共有する複数の無線通信装置によって構成されたスーパフレームグループが、同一空間中に複数混在したとき、データスロットとビーコンピリオドの衝突が発生してしまうことがあった。
【００１２】
これを解決する一つの方法として、スーパフレームグループに属するすべてのノードが常時スーパフレームグループの衝突を検出し、分散的にこれに適応するアルゴリズムを構成することが考えられる。
【００１３】
しかしながら、上記の方法では、無線通信装置は常にビーコン受信部を受信待ち状態に保つ必要があり、受信待ち電力が大きくなる。これは、モバイル通信装置のような電池による電力供給しか望めない環境下では、大きなデメリットになる。
【００１４】
また、無線通信装置は、周囲の無線通信装置の有無に関わらず常にビーコンを出し続けなくてはならないため、さらに電力消費することになる。
【００１５】
また、単に上記方式を採用した場合、常にスーパフレームの分割割合が一定であり、他方式の無線通信装置がその近傍に存在するか否かにかかわらず、一定量のスロット時間を不活性時間として通信せず消費してしまうことになる。
【００１６】
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、複数の無線通信方式の共存を実現しつつ、電力消費を従来方式より低減可能であって、他の無線通信装置のスーパフレームとの同期が可能な無線通信方法および無線通信装置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】
【００１７】
本発明の無線通信方法は、互いに異なる無線通信方式を利用する無線通信装置群の間で同期を取りつつ、同一の無線通信方式を利用する無線通信装置間でアドホックネットワーク通信を行う無線通信方法であって、前記無線通信装置群が、スーパフレームの終端を識別するためのエンドトーンにより同期を取るステップと、各無線通信装置群に属する無線通信装置が、自己の無線通信装置群の存在を通知するためのトーン信号を送信するステップと、を有し、前記トーン信号は、前記スーパフレームに設けられた無線通信方式ごとの生存確認スロット内で送信され、前記トーン信号を利用して、前記スーパフレームにおける各無線通信方式を利用する無線通信装置群に割り当てられるスロットを決定する、ようにした。
【００１８】
本発明の無線通信装置は、互いに異なる無線通信方式を利用する他の無線通信装置群との間で同期を取りつつ、同一の無線通信方式を利用する他の無線通信装置との間でアドホックネットワーク通信を行う無線通信装置であって、スーパフレームの終端を識別するためのエンドトーンにより同期を取る同期部と、自己が属する無線通信装置群の存在を通知するためのトーン信号を送信するトーン信号送信部と、を有し、前記トーン信号は、前記スーパフレームに設けられた無線通信方式ごとの生存確認スロット内で送信され、前記トーン信号を利用して、前記スーパフレームにおける各無線通信方式を利用する無線通信装置群に割り当てられるスロットが決定される、構成を採る。
【００１９】
従って、本発明の無線通信装置は、例えば、各変調方式の無線通信装置群が必ずトーン信号を送信しなくてはならない、生存確認スロットを設けることにより、近隣に異なる変調方式を利用する無線通信装置が一つ以上存在するか、全く存在しないかを判定する。このような機会を設けることで、近隣に異なる変調方式を利用する無線通信装置が全く存在しない場合において、その変調方式の無線通信装置が使うはずのスロットを、他の方式の無線通信群の使える時間として通知するものである。これにより、互いに通信できない他方の無線通信装置で近隣のものの存在を確認することで、互いにスーパフレームを分け合って通信することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無線通信装置は、アドホックネットワークにおいて、従来に比べ待機時の電力消費を低減しつつ、モビリティ環境下での、スーパフレームの同期調整が可能となる。その結果、他の無線通信装置と最小時間で通信を開始することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、二つ以上の無線通信方式の共存を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の実施の形態において、無線通信装置は、データ通信手段をＵＷＢで行うものとする。なお、本実施の形態では、ＵＷＢの帯域は限定されず、ＵＷＢは例えばミリ波やマイクロ波など任意の帯域をとることができる。
【００２３】
（実施の形態１）
図２は、本発明の本実施の形態における無線通信装置の構成図である。
【００２４】
図２において、無線通信装置は、アンテナ１０５、指向性制御部１０６、広帯域通信部１０１、狭帯域通信部１０２、ＭＡＣ制御部１０３、および上位層処理部１０４を備えている。
【００２５】
アンテナ１０５は、各セクタを担当する複数の指向性アンテナからなるものであり、指向性制御部１０６は、そのアンテナ１０５を構成する指向性アンテナを制御して、通信範囲を決定するものである。また、広帯域通信部１０１は、ＵＷＢ信号を送受信するものであり、狭帯域通信部１０２は変調し、または、変調せずに狭帯域信号をトーン信号として送受信するものである。但し、広帯域信号がＤＳ―ＵＷＢ（Direct Sequence ＵＷＢ）の場合は、狭帯域信号を送信するために、ＤＳ―ＵＷＢのパルス幅を広げて送信するようにそれぞれの発信機を共有してもよい。
【００２６】
上位層処理部１０４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、ＭＡＣ制御部１０３へ送出したり、ＭＡＣ制御部１０３から受信データを受けてアプリケーション処理を行うものである。
【００２７】
ＭＡＣ制御部１０３は、ＭＡＣプロトコル処理を行うものであり、フレーム送受信部１３１、時刻管理部１３２、再同期制御部１３３、ビギニングトーン制御部１３４、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部１３５、プローブ受信部１３６、およびプローブ送信部１３７とを有している。
【００２８】
フレーム送受信部１３１は、データ通信することを通知する送受信トーンを送受信したり、その後のフレームを後述するＲＴＳ／ＣＴＳ（Request to Send/Clear to Send）の拡張方式（ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅ方式）を用いて広帯域信号により送受信するものである。
【００２９】
時刻管理部１３２は、スーパフレームの開始時刻からの時刻を管理するものであり、自己のスーパフレームの終端を通知するエンドトーンの送信時刻を計測したり、他ノード（無線通信装置など）のエンドトーンとの同期をとるために、狭帯域通信部１０２とタイミングの受け渡しを行うものである。
【００３０】
再同期制御部１３３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１０２を介して再同期信号を送信するものである。また、再同期制御部１３３は、スーパフレーム全域でエンドトーンを監視し、他のスーパフレームとの同期タイミングを時刻管理部１３２に通知するものである。
【００３１】
ビギニングトーン制御部１３４は、データ通信の衝突を回避するためのビギニングトーン１あるいはビギニングトーン２を、トーンをキャリアとしてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）手順に従って送信したり、受信したりするものである。
【００３２】
ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部１３５は、上位層処理部１０４から受けとったデータを送信するためにフレームを生成し、フレーム送受信部１３１へ送出するものである。また、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部１３５は、後述するＲＴＳ／ＣＴＳの拡張方式（ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅ方式）のＲＴＳコマンドを生成し、フレーム送受信部１３１へ送出する。
【００３３】
プローブ受信部１３６は、他の無線通信装置のプローブ要求を受けて、自己の属性や通信環境などの情報を生成し、要求元のノードへ応答するものである。このプローブ要求とは、要求先に対し、そのノードの属性や通信環境などの情報を要求するものである。
【００３４】
プローブ送信部１３７は、周囲のノードへ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を生成し、周囲のノードへ送信するものである。また、プローブ送信部１３７は、プローブ要求先のノードからプローブ応答を受信したとき、応答としてプローブエンドを送信する。
【００３５】
ここで、本発明に係る各種トーン信号とフレームについて説明する。まず、トーン信号の定義について述べる。ここでは、トーン信号とは、狭帯域信号の変調／無変調を問わず、決められた時間送信を続けることによって識別される電気信号を指す。例えば、ＢＴＭＡ（Busy-Tone Multiple Access）やＤＢＴＭＡ（Dual Busy-Tone Multiple Access）などのように信号を出している状態を周囲のノードに伝えるために使用されるビジートーンと構成が良く似ている。
【００３６】
図３は、これらの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。
【００３７】
図３において、スーパフレーム２２１は、エンドトーンスロット２２２とプローブスロット２２３とデータピリオド２２４とに分かれている。
【００３８】
エンドトーンスロット２２２は、エンドトーン（ＥＮＤ）２０１、２０２が送受信される期間である。また、プローブスロット２２３は、ビギニングトーン１（ＢＴ１）（２０３）およびビギニングトーン２（ＢＴ２）（２０４）と、プローブ要求（ＰＢ）２１１、プローブ応答（ＰＲ）２１２、アクノリッジ（ＰＡＣＫ）２１３、およびプローブエンド（ＰＥ）２１４とが送受信される期間である。また、データピリオド２２４は、送受信トーン（ＳＲ）２０５、２０６、データ２１５、およびＡＣＫ／ＮＡＣＫ２１６が送受信される期間である。
【００３９】
図４は、各トーン信号の長さを示す図である。すなわち、ビギニングトーン１の継続時間Ｔ２は、送受信トーンの継続時間Ｔ１の２倍であり、ビギニングトーン２の継続時間Ｔ３は、ビギニングトーン１の継続時間Ｔ２の２倍であり、エンドトーンの継続時間Ｔ４はビギニングトーン２の継続時間Ｔ３の２倍である。なお、ビギニングトーン２の継続時間Ｔ３は、エンドトーンの継続時間Ｔ４の１／２以下でなくてはならないが、それ以外は上記の比率である必要はなく、大小関係が守られていればよい。これは、ビギニングトーン２が２つ以上同時に検出されても、ビギニングトーン２と判定しなくてはならないからである。なお、３つ以上のビギニングトーン２が直列に並んで２倍以上になることはごく稀であると判断される。
【００４０】
例えば、送受信トーンが１０マイクロ秒であると規定されている場合、狭帯域通信部１０２は、トーン信号を受信すると、継続時間が１０マイクロ秒未満のトーン信号を送受信トーンとして判定する。狭帯域通信部１０２は、１０マイクロ秒からビギニングトーン１の継続時間までのトーン信号をビギニングトーン１として判定する。さらに、狭帯域通信部１０２は、ビギニングトーン１の継続時間からビギニングトーン２の継続時間までのトーン信号はビギニングトーン２として判定し、それ以上の継続時間のトーン信号はエンドトーンであると判定する。
【００４１】
次に、このように構成された無線通信装置について、以下にその動作、作用を説明する。
【００４２】
初めに、スーパフレームの同期処理について説明する。
【００４３】
図５は、スーパフレームの同期処理を説明するフロー図である。
【００４４】
図５において、まず、時刻管理部１３２は、狭帯域通信部１０２から他ノードのエンドトーンの検出通知がないと（ステップＳ４０１）、自己のエンドトーンを送信する時刻であるか否かをチェックする（ステップＳ４０２）。
【００４５】
自己のエンドトーンの送信時刻でない場合、ステップＳ４０１へ戻り、送信時刻である場合は、時刻管理部１３２が自己のエンドトーンの送信を狭帯域通信部１０２へ指示する。狭帯域通信部１０２は、これを受けて、エンドトーンを送信し（ステップＳ４０３）、後述するステップＳ４０８へ処理を移行する。
【００４６】
一方、狭帯域通信部１０２が他ノードからのエンドトーンを検出すると、時刻管理部１３２へ通知する。時刻管理部１３２は、今回のエンドトーン検出が自己のエンドトーン出力以前であって、現エンドトーンスロット内で最初に通知されたものか否かをチェックする（ステップＳ４０４）。そして、最初でない場合は、後述する再同期処理を行い（ステップＳ４０５）、処理を終了する。
【００４７】
一方、最初に通知されたものである場合、時刻管理部１３２は、自己が管理するスーパフレーム周期の開始時刻を現在時刻に合わせる（ステップＳ４０６）。
【００４８】
次に、時刻管理部１３２は、狭帯域通信部１０２からの通知が他ノードからのエンドトーンの終端を知らせるものであるか否かをチェックする（ステップＳ４０７）。
【００４９】
狭帯域通信部１０２は、エンドトーンの終端でない場合、ステップＳ４０２へ戻り、終端である場合は、ステップＳ４０３へ移行し、自己のエンドトーンを送信する処理を行う（ステップＳ４０３）。また、エンドトーン送信の終了後、時刻管理部１３２は、自己のエンドトーンスロットの期間が終了しているかどうかの確認を行う（ステップＳ４０８）。もし、自己のエンドトーンスロットの期間が終了していれば、処理を終了する。自己のエンドトーンスロットの期間が終了していなければ、ステップＳ４０１へ戻る。
【００５０】
このように、時刻管理部１３２は、エンドトーンの出力時刻を計測したときにエンドトーン２０１を送信するが、エンドトーンスロット２２２の範囲内に、周囲のノードから送信されたエンドトーン２０２を検出すると、自己のエンドトーン２０１との時間誤差を計測する。そして、時刻管理部１３２は、自己よりも早いタイミングで検出したエンドトーン２０２の開始時刻に自己のスーパフレームの終端時刻を合わせる。
【００５１】
また、時刻管理部１３２は、周囲のノードも同じエンドトーンスロット２２２内にエンドトーンを送信するが、この中で最も早いエンドトーンを送信したノードのエンドトーン送信開始時刻にすべてのノードが自己のエンドトーンの開始時刻を合わせる。なお、他ノードが送信する最も早いエンドトーンを受信中に、自己のエンドトーン送信開始時刻になれば、エンドトーンを送信するが、自己のエンドトーンの送信開始時刻よりも前にエンドトーンを受信完了した場合は、その時点で自己のエンドトーンを送信する。
【００５２】
これにより、各ノードは、スーパフレームにおいて最も早いエンドトーンに同期することが可能となる。
【００５３】
そして、時刻管理部１３２は、この同期されたスーパフレーム２２１の開始時刻を基準にして、プローブスロット２２３や、データピリオド２２４内のデータスロットのタイミングを計測する。なお、スーパフレームを６４ｍｓｅｃ、エンドトーンスロット２２２の長さを５１２μｓｅｃと定義したとすると、時刻管理部１３２は、エンドトーンスロット２２２の中間時点である２５６マイクロ秒経過時にエンドトーンを送信する。これは、自己のエンドトーン開始時刻がばらついても、他の無線通信装置のエンドトーンスロット２２２内に収まるようにするためである。
【００５４】
次に、具体例をもって、このスーパフレームの同期動作を説明する。
【００５５】
図６は、同一スーパフレームグループの各無線通信装置が、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、無線通信装置の通信可能エリアを示す。無線通信装置Ａから無線通信装置Ｇは、互いに図のように隣接した状態にあるとする。なお、図６において、各無線通信装置の上段の信号が受信を示し、下段の信号が送信を示す。
【００５６】
図６において、無線通信装置Ｂは、スーパフレーム周期のエンドトーン送出のタイミングでエンドトーン５０２の送信を行っているが、自己のエンドトーン５０２の送信よりも先に無線通信装置Ａのエンドトーン５０１を検出したので、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無線通信装置Ａのスーパフレーム周期の開始タイミング５０１に合わせる。また、同様に無線通信装置Ｃは、自己のスーパフレームの開始時刻を無線通信装置Ｂのエンドトーン５０２に同期させる。これにより、無線通信装置Ｂや無線通信装置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。
【００５７】
無線通信装置Ｄ〜Ｆについても同様に同期処理が行われ、自己の通信可能エリア内で最も早くエンドトーンを送信する無線通信装置のスーパフレームに同期する。
【００５８】
無線通信装置Ｇのエンドトーン送信時刻５０３は、無線通信装置Ｆのエンドトーン５０４の送信した後であるので、無線通信装置Ｆがエンドトーン５０４を送信し終えた時刻から無線通信装置Ｇのエンドトーンを送信する。そして、次のスーパフレームにおいて、無線通信装置Ｇは、他の無線通信装置のスーパフレーム開始タイミングに追いつく。
【００５９】
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。
【００６０】
このスーパフレームの再同期処理は、無線通信装置が、スーパフレーム全体に対してエンドトーンの検出を行い、他のスーパフレームグループのエンドトーンを検出した場合、最も早くエンドトーン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。
【００６１】
図７は、無線通信装置６０１〜６０３が互いにスーパフレームグループを構成し、無線通信装置６０４〜６０６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７において、無線通信装置６０４と無線通信装置６０６は、無線通信装置６０３の通信可能エリアに入ってきている。
【００６２】
このようなときに、無線通信装置６０３が、他のスーパフレームグループのエンドトーンをエンドトーンスロット外で検出すると、それを起点にして無線通信装置６０３と同一スーパフレームグループの無線通信装置が再同期処理を行い、最終的には無線通信装置６０１〜６０６が同一のスーパフレームを共有することになる。
【００６３】
図８は、スーパフレームの再同期処理をエンドトーン送受信終了時に開始するか否かを決定するフロー図である。
【００６４】
図８において、再同期制御部１３３は、自己がスーパフレーム期間中に送受信スロットなどでエンドトーンを受信したかどうかをチェックする(ステップＳ７０１)。エンドトーンを受信していない場合、再同期制御部１３３は、自己が前回の再同期処理を終えてからスーパフレームの同期回数が所定回数（Ｎ回とする）以上のノードであり、かつ再同期を行うことを決定しているか否かをチェックする（ステップＳ７０２）。この同期回数は、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ので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１秒に一回程度となる同期回数が望ましい。そして、この条件を満足する場合、再同期制御部１３３は、他のノードと関係なく再同期用のエンドトーンを送信する（ステップＳ７０３）。この再同期用のエンドトーンとは、自己のスーパフレームグループのエンドトーン送信終了後、１０数マイクロ秒経過した時点で、再び送信するエンドトーンのことであり、他のノードに再同期処理を開始することを通知するものである。その後、再同期制御部１３３は、再同期処理を行う（ステップＳ７０４）。ここで、再同期処理とは、スーパフレーム全体にわたって同期すべきエンドトーンの受信を行う処理のことである。この再同期用のエンドトーンを受信したが、まだスーパフレーム同期回数が所定回数Ｎ以上になっていないノードは、スーパフレーム回数をリセットして、再同期用エンドトーンを中継して再同期状態に入る。
【００６５】
また、ステップＳ７０１において、自己がスーパフレーム中に他のスーパフレームグループのエンドトーンを受信した場合には、再同期制御部１３３は、再同期用エンドトーンを送信する（ステップＳ７０３）。その後、速やかに同期するため、再同期処理に入る(ステップＳ７０４)。なお、再同期用エンドトーンを送信するまでの待ち時間は、上記の例では、１０数マイクロ秒であるが、これはエンドトーンの長さに依存するものである。通常、エンドトーンの３倍以上の時間に同じスーパフレームグループのノードがエンドトーンを送信することは無いので、この３倍の時間程度間を置いた後にスーパフレームを送信すればよい。しかし、あまり離れると違うスーパフレームグループのエンドトーンを間違って再同期エンドトーンと混乱する可能性があるので、その点を考慮する必要がある。
【００６６】
図９は、他のスーパフレームグループを検知した無線通信装置が、再同期エンドトーンの送受信を行う動作を示す図である。図６と同様に、無線通信装置Ａから無線通信装置Ｇが、図９に示すように隣接している。また、図９において、各無線通信装置の上段の信号が受信を示し、下段の信号が送信を示す。ここでは、無線通信装置Ｄが他のスーパフレームグループの存在を検知し、再同期用のエンドトーン８０１を送信する。周囲のスーパフレームグループの無線通信装置Ｃ、Ｅが受信した再同期用のエンドトーンを再同期用エンドトーン８０２、８０３により中継する。しかし、無線通信装置Ａと無線通信装置Ｇは、その同期用エンドトーン８０４、８０５が中継されて届く前にエンドトーンスロットが終了してしまうため、無線通信装置Ａと無線通信装置Ｇは、再同期状態に入らない。
【００６７】
しかし、無線通信装置Ａ、Ｇは、無線通信装置Ｂ〜Ｆが同期して出力するエンドトーンに同期するように、次のスーパフレームで再同期用エンドフレームを送信することになり、全体として一つの同期タイミングに収束していく。
【００６８】
以上がスーパフレームの再同期処理についての説明である。
【００６９】
次に、データを送受信する動作について説明する。
【００７０】
まず、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部１３５は、データフレームを生成後、フレーム送受信部１３１へデータフレームの送信を指示する。フレーム送受信部１３１はこれを受けると、狭帯域通信部１０２を介して送受信トーン２０５を送信する。フレーム送受信部１３１は、送受信トーン２０５を送信完了後、広帯域通信部１０１を介して広帯域信号でデータを送信する。
【００７１】
これにより、フレームの待ち状態にあるノードは、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。
【００７２】
図１０は、このデータ送受信の動作を示す図である。
【００７３】
無線通信装置Ａが、無線通信装置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。両者ともに狭帯域信号を自身が送信しているのでなければ受信待ち状態となる。無線通信装置Ａは、データ９０２の送信前に送受信トーン（ＳＲ）９０１を送信し、これを受信した無線通信装置Ｂは広帯域通信の受信待ち状態に移行する（９１１）。また、無線通信装置Ｂも同様に、送受信トーン（ＳＲ）９０３を送信した後にＡＣＫ９０４を送信する。この送受信トーンは、いかなるフレームであってもフレームの送信前に送信される。
【００７４】
次に、周辺のノード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。
【００７５】
無線通信装置は、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、送受信信号が他のノードからの通信信号と衝突しないようにするために、周囲のノード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、プローブコマンドを用いて、周囲のノードの属性や、通信環境などを取得する。
【００７６】
プローブスロット（Probe Slot）２２３は、プローブの送受信のみを行うことが可能であるが、必要に応じてダイナミックにその長さを変えることができる。もし、プローブ送信の要求がないのであれば、その時点でプローブスロットを終了することも可能である。しかし、プローブスロットでは、無線通信装置は、１スーパフレームで一組のプローブの送受信しかできないため、複数の要求が衝突する可能性がある。これを解消するためにビギニングトーン１（２０３、２０９）、ビギニングトーン２（２０４、２１０）を用いる。
【００７７】
マルチキャストを行う場合には、通常次近接の位置にあるノードとの衝突を覚悟して送信を行うが、ビギニングトーン１、２を使用すると、衝突を回避するように、各ノードが、プローブ要求元ノードとプローブ応答ノードと沈黙ノードに自己を分類する。
【００７８】
図１１Ａは、要求側無線通信装置のプローブ処理を説明するフロー図であり、図１１Ｂは、応答側無線通信装置のプローブ処理を説明するフロー図である。
【００７９】
図１１Ａにおいて、まず、プローブ要求するノードのプローブ送信部1３７は、トーン信号のキャリアセンスを行い、それをクリアするとビギニングトーン制御部1３４へビギニングトーン１（ＢＴ１（２０３））の送信を指示する。ビギニングトーン制御部1３４は、エンドトーンスロットが終了した時点で狭帯域通信部１０２を介して、ビギニングトーン１（２０３）を送信する（ステップＳ１０１）。このとき、狭帯域通信部１０２は、ビギニングトーン１を送信する。そして、ビギニングトーン１を送信できたノードは、このプローブスロットにおいて広帯域通信部１０１を通電状態にし（ステップＳ１０２）、要求ノードとして動作する。
【００８０】
一方、図１１Ｂにおいて、プローブ要求をしないノードの狭帯域通信部１０２は、トーン信号の受信状態にあるが、ビギニングトーン１を受信すると（ステップＳ１２１）、ビギニングトーン制御部１３４へ通知する。ビギニングトーン制御部1３４は、これを受けて、ビギニングトーン２（ＢＴ２（２０４））を送信する（ステップＳ１２２）。そして、このビギニングトーン１を受信したノードは、現在のプローブスロット２２３において広帯域通信部１０１に通電し駆動状態にして（ステップＳ１２３）、応答ノードとして動作する。なお、プローブ要求を予定していたノードの狭帯域通信部１０２は、ビギニングトーン１を受信すると応答ノードとなり、ビギニングトーン１の送信を中止する。
【００８１】
また、ビギニングトーン１を受信したノードから送信されたビギニングトーン２を受信したノードは（ステップＳ１３１）、そのプローブスロット２２３の間、広帯域通信部１０１を非通電状態に保ち、沈黙ノードとして動作する。
【００８２】
次に、図１１Ａにおいて、要求ノードのビギニングトーン制御部１３４は、ビギニングトーン２の受信をチェックし（ステップＳ１０３）、受信を確認するとプローブ送信部１３７へ通知する。プローブ送信部１３７はこれを受けて、プローブ要求フレームをフレーム送受信部１３１へ送出する。フレーム送受信部１３１はこれを受けて、広帯域通信部１０１を通電状態にし、広帯域通信部１０１を介してプローブ要求（ＰＢ（２１１））を送信する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
一方、図１１Ｂにおいて、応答ノードの広帯域通信部１０１は、プローブ要求のフレームを受信すると（ステップＳ１２４）、そのフレームをフレーム送受信部１３１へ送出する。フレーム送受信部１３１は受信したフレームがプローブ要求であると判定すると、プローブ受信部１３６へ通知する。プローブ受信部１３６はこれを受けて、自己の属性や通信環境の情報を生成する（ステップＳ１２５）。そして、プローブ受信部１３６は、それらの情報を含むプローブ応答を送信するようにフレーム送受信部１３１へ送出する。フレーム送受信部１３１はこれを受けて、広帯域通信部１０１を介してプローブ応答（ＰＲ（２１２））を送信する（ステップＳ１２６）。
【００８４】
このとき、フレーム送受信部１３１は、他の応答ノードから送信されるプローブ応答（ＰＲ（２１２））と衝突しないようにバックオフをかけてランダムなタイミングで応答する。このバックオフとは、衝突を検出したときに再送信を行うタイミングをさらにランダムに算出し、その算出時間経過後に再送する方式をいう。
【００８５】
また、フレーム送受信部１３１は、プローブ応答２１２を広帯域通信で送信する前に、通常のフレーム送信と同様に、送受信トーン２０７を送信する。
【００８６】
なお、沈黙ノードでは、広帯域通信部１０１が非通電状態にあるので、広帯域通信部１０１は、プローブ要求やプローブ応答を受信することはない。
【００８７】
次に、図１１Ａにおいて、要求ノードの狭帯域通信部１０２は、送受信トーン２０７を受信した時点でこの送受信トーンを中継する。これにより、応答を開始した無線通信装置（応答ノード）とプローブ要求者を介して反対側にある応答ノードが、同時に応答プローブを送信し始めるのを抑制することができる。その結果、通常行うＲＴＳ／ＣＴＳによる衝突回避処理を大幅に短縮することが可能になる。
【００８８】
その後、要求ノードの広帯域通信部１０１は、プローブ応答のフレームを受信すると（ステップＳ１０５）、フレーム送受信部１３１へ送出する。フレーム送受信部１３１は、受信したフレームがプローブ要求であると判定するとプローブ送信部１３７へ通知する。プローブ送信部１３７はこれを受けて、周囲のノードの属性や通信環境の情報として蓄積したり、更新したりする（ステップＳ１０６）。
【００８９】
その後、プローブ送信部１３７は、プローブ応答に対する応答としてＡＣＫ、あるいはＮＡＣＫの送信をフレーム送受信部１３１へ指示する。フレーム送受信部１３１は、狭帯域通信部１０２を介して送受信トーン２０８を送出後、広帯域通信部１０１を介してＡＣＫ、あるいはＮＡＣＫフレームを送信する（ステップＳ１０７）。
【００９０】
一方、図１１Ｂにおいて、応答ノードはこのＡＣＫ、あるいはＮＡＣＫの応答を受信すると（ステップＳ１２７）、プローブスロットの終了を通知するプローブエンドの受信待ち状態になる。
【００９１】
また、このＡＣＫ、あるいはＮＡＣＫの応答を受信した他の応答ノードであって、プローブ応答を未送信のものは、バックオフのカウントダウンを再開する。そして、その応答ノードは、カウント完了後、プローブ応答の送信を行う（ステップＳ１２６）。
【００９２】
一方、図１１Ａにおいて、プローブ要求ノードのプローブ送信部１３７は、プローブ要求の送信後カウント開始した最大バックオフカウントが完了するまでステップＳ１０５へ戻り（ステップＳ１０８）、他の応答ノードからの応答プローブの受信処理を行う。この最大バックオフカウントは、バックオフによる応答を考慮した、所定時間をカウントするものであり、プローブ送信部１３７はこの最大バックオフカウントが完了したときに、プローブスロットが終了したとみなす。なお、プローブ要求ノードのプローブ送信部１３７は、プローブ応答の受信している最中は、応答ノードと同じくカウントダウンを中止し、万一バックオフの途中で衝突が起こった場合には、新たに最大バックオフカウントをカウントダウンしはじめる。これにより、応答ノードがもれなく応答できるような十分な時間を確保しつつ、応答するノードの数が少ないときには、これに応じて少ない時間待ちでプローブを終了することを可能にする。
【００９３】
その後、プローブ要求ノードのプローブ送信部１３７は、プローブスロットの終了を通知するために、プローブエンドフレームを送信する。このとき、プローブ送信部１３７は、ビギニングトーン制御部１３４に再度ビギニングトーン１の送信を指示する。ビギニングトーン制御部１３４は、ステップＳ１０１と同様にしてビギニングトーン１（２０９）を、狭帯域通信部１０２を介して送信する（ステップＳ１０９）。これにより、２ホップ圏内の沈黙ノードが通常の送受信モードに戻ることができる。
【００９４】
そして、ステップＳ１０３と同様に、ビギニングトーン制御部１３４がビギニングトーン２（２１０）を受信すると（ステップＳ１１０）、プローブ送信部１３７は、フレーム送受信部１３１へプローブエンドの送信を指示する。フレーム送受信部１３１は、これを受けて、広帯域通信部１０１を介してプローブエンド（ＰＥ（２１４））を送信し（ステップＳ１１１）、このプローブスロットを終了させる。
【００９５】
他方、図１１Ｂにおいて、応答ノードのビギニングトーン制御部１３４は、ビギニングトーン１を受信すると（ステップＳ１２８）、ビギニングトーン２を送信し（ステップＳ１２９）、送信完了後、フレーム送受信部１３１がプローブエンド（２１４）を受信して（ステップＳ１３０）、プローブスロットの終了とみなす。
【００９６】
このように、プローブ処理が行われたとき、１ホップ圏内で二つ以上のノードがビギニングトーン１を送信すると、キャリアセンスによりどちらか一方が送信できて、一方は受信待ちになる。
【００９７】
次に、具体例をもって、プローブ動作を説明する。
【００９８】
図１２は、無線通信装置Ａ〜Ｄが２ホップ内に位置したときのビギニングトーン１、２の送受信動作を示す図である。
【００９９】
図１２Ａにおいて、無線通信装置Ａと無線通信装置Ｄがプローブ要求をするノードであるとする。このとき、図１２Ｂに示すように、無線通信装置Ａが最初にビギニングトーン１（１１０１）を送信し、そのビギニングトーン１の送信完了後、無線通信装置Ｄがビギニングトーン１を送信しようとしてキャリアセンスする。この場合、無線通信装置Ｂ、Ｃが既に無線通信装置Ａからのビギニングトーン１（１１０１）に対して、ビギニングトーン２（１１０２）を送信しているため、無線通信装置Ｄは、キャリアセンスしている間もしくはキャリアセンスする前にビギニングトーン２（１１０２）を受信するので、自己を沈黙ノードにする。従って、無線通信装置Ａは、プローブ要求の送信権を得ることになる。
【０１００】
次に、図１２Ｃに示すように、無線通信装置Ａによるビギニングトーン１の送信と無線通信装置Ｄによるビギニングトーン１の送信とがビギニングトーン１の継続時間以下のずれで送信されたとき、無線通信装置Ｂ、Ｃはビギニングトーン１の継続時間よりも長く、エンドトーンの継続時間よりも短いトーン信号１１１０を受信することになる。このため、無線通信装置Ｂ、Ｃは、受信したトーン信号をビギニングトーン２と判断する。従って、無線通信装置Ｂ、Ｃは沈黙ノードとなり、現在のプローブスロットでは応答を行わない。無線通信装置Ｂ、Ｃは、プローブ処理に参加できないが、沈黙ノードとなることで無線通信装置Ａ、Ｄの通信を邪魔することはない。
【０１０１】
このように、本発明のビギニングトーン１、２を用いたプローブ処理により、各無線通信装置は、プローブスロットにおいて、それぞれ適正なノード（要求ノード、応答ノード、および沈黙ノード）になることができる。
【０１０２】
次に、３ホップ圏内で二つ以上のノードがプローブ要求を行うときの動作を説明する。
【０１０３】
図１３は、無線通信装置Ａ〜Ｅが３ホップ内に位置したときのビギニングトーン１、２の送受信動作を示す図である。
【０１０４】
図１３Ａにおいて、無線通信装置Ａ、Ｅがプローブ要求をするノードであるとする。このとき、図１３Ｂに示すように、無線通信装置Ａが最初にビギニングトーン１（１２０１）を送信し、そのビギニングトーン１が送信完了する前のタイミングで無線通信装置Ｅからビギニングトーン１（１２０３）を送信している。この場合、無線通信装置Ｂ、Ｃは、無線通信装置Ａからのみビギニングトーン１（１２０１）を受信するので、それに対してのビギニングトーン２（１２０２）を送信する。このため、無線通信装置Ｄは、無線通信装置Ｅからのビギニングトーン１（１２０３）を受信中にビギニングトーン２（１２０２）を受信開始することになるので、ビギニングトーン１の継続時間よりも長く、エンドトーンの継続時間よりも短いトーン信号１２１０を受信することになる。このため、無線通信装置Ｄは、受信したトーン信号をビギニングトーン２と判断し、沈黙ノードとなる。
【０１０５】
このように、本発明のプローブ処理によれば、複数のプローブ処理がほぼ同時に発生しても、一方のプローブ処理を成功させ、他方のプローブ要求ノードを沈黙させることで、両者のプローブ要求を衝突なしに円滑に進めることができる。
【０１０６】
なお、プローブ要求は、プローブスロットに一つだけ実行されるが、沈黙ノードはビギニングトーン２を複数受信する場合もある。この場合、沈黙ノードは、ビギニングトーン２を受信した回数分だけ、プローブエンドを送信する前のビギニングトーン２の受信がなければ通常の待機状態に戻ることはできない。何らかの理由で２つのビギニングトーン２の受信がなかったときには、沈黙ノードは最大バックオフカウント時間の間、沈黙し続けることになる。
【０１０７】
以上の説明をまとめて、図１４と図１５に示す。
【０１０８】
図１４と図１５は、トーン信号を受信した場合の本発明に係る無線通信装置の動作を表したものである。
【０１０９】
図１４、図１５において、各行はスーパフレームのスロットを示し、各列は受信するトーン信号を記している。例えば、プローブスロットでビギニングトーン１をプローブ要求受信前に受信したときには、ビギニングトーン２を送信して、プローブ要求を受信するために広帯域信号の同期を開始することを示している。
【０１１０】
また、本発明によれば、送受信を行うもののみがビーコンなどの管理コマンドのフレームを送信するように制限したＭＡＣプロトコルとすることもできる。すなわち、送受信を行っていないものは、スリープ状態モードとしてビーコンなどを送信する必要がない。
【０１１１】
さらに、本実施の形態における、ＲＴＳ／ＣＴＳは、従来のＲＴＳ／ＣＴＳを拡張した方式（ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅ方式）である。
【０１１２】
ＲＴＳ／ＣＴＳ方式では、本来無線通信装置がそのコマンドフレームを送信した直後の帯域を使用してデータを送信するが、本実施の形態においては、指定可能な時間（例えば、６４ｍｓｅｃ）までの時間を指定してデータ送信時間帯を予約する。これにより、ＴＤＭＡの時間予約の代わりとなる。
【０１１３】
また、無線通信装置が連続して予約する場合、次回のＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅ交換用のスロットも予約する。これにより、アイソクロナス通信などにも対応が可能になる。
【０１１４】
本実施の形態において、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅ方式は、４ウェイのハンドシェイク方式である。すなわち、最初のハンドシェイクで、相手方の空時間を確かめ、次のＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅのハンドシェイクで実際の送信時間を確定し周囲に通知する。
【０１１５】
このような４ウェイ方式を採るのはＮＡＶ（Network Allocation Vector）で他の無線通信装置のＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅの更新を抑えることにより、現時点での最新の相手方のスケジュールを確かめられるからである。
【０１１６】
予約時刻の指定方法は、実時間指定の方法と同期タイミングにそったスロット指定の方法とがある。スロット指定方法の場合には、自己の次のスーパフレーム周期の開始時刻までの時間を付加することで、他のスーパフレームグループと衝突した場合にも、スロット位置の判定が可能になる。そして、その他のスーパフレームグループのスロットに対応する、自己のスーパフレームのスロット位置を使用禁止にすることにより、他のスーパフレームグループとの衝突も回避できる。
【０１１７】
このように、スロット指定方法は、実時間指定方法に比べ通信するデータ量を少なくできる反面、必要以上の時間を占有してしまう可能性がある。しかしながら、指定方法はどちらの方法でも構わない。
【０１１８】
また、ミリ波ＵＷＢを使用することにより、指向性を利用することが可能である。すなわち、フレーム送受信部１３１が、一連のトーン信号やＲＴＳ／ＣＴＳフレームを無指向性の電波で送信する。その後、フレーム送受信部１３１は、実際のデータやＡＣＫなどの送信を、ＲＴＳ／ＣＴＳを受信したときの電波の到来方向を予測し、実際にデータを送信する際には、予測された到来方向に対して指向性の電波を向けて送信もしくは受信する。
【０１１９】
図１６は、無線通信装置がＲＴＳ／ＣＴＳを無指向性の電波で送信し、データ交換をＲＴＳ／ＣＴＳの到来方向を推定した場合の衝突回避を説明する図である。
【０１２０】
図１６において、無線通信装置ＤがＲＴＳを無指向性の電波を用いて送信しているときに、無線通信装置Ｂが無線通信装置Ａに指向性の電波を用いてデータを送信すれば、無線通信装置Ｂの通信エリア１３０２が無線通信装置Ｃを含まない。このため、無線通信装置Ｃへはデータの電波１３０１が届かず、ＲＴＳの受信を邪魔することはない。
【０１２１】
このように、送受信を行う無線通信装置の他は、ビーコンもしくはＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅの交換を行わないことにより、モビリティ環境における無駄な送受信を回避することができる。さらに、常に周囲の無線通信装置を確認しながら、随時通信を開始することも可能になる。
【０１２２】
なお、本実施の形態のトーン信号は、継続時間の相違により各トーンを識別していたが、これに限らず、周波数の違い、電界強度の大小、電界強度の時間的変動、あるいは間欠信号のパターンなどによっても同様の効果を得られる。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態によれば、ビーコンの代わりにトーン信号を使用することで、無線通信装置は、モビリティ環境下での頻繁なビーコンの整列を行うことなしに、スーパフレーム内の時刻調整が可能になる。これにより、無線通信装置は、プローブ要求と応答を最小時間で他の無線通信装置と行うことができる。また、通信する無線通信装置のみが広帯域通信部を通電状態にすればよいので、多くの時間をスリープ状態にすることが可能となる。
【０１２４】
また、本実施の形態の無線通信装置は、狭帯域信号であるトーン信号が、コマンドやデータを通信する広帯域信号を送信する前に送信されるので、狭帯域信号のみを受信待ち状態にしておけばよい。このため、無線通信装置は、広帯域信号に常時通電する場合に比較して、待機時の消費電力を低く抑えることが可能になる。
【０１２５】
（実施の形態２）
本実施の形態における無線通信装置は、周囲のノードにくまなく指向性アンテナでプローブ要求を送信したり、あるいは応答を返すものである。本実施の形態における無線通信装置の構成は、実施の形態の構成１における構成と同一であるが、指向性アンテナの通信範囲は、プローブ要求フレームの到達範囲の全ノードが互いに通信可能であるようなエリアである必要がある。例えば、図１７に示すように、指向性アンテナの到達範囲が半径ｒのエリアとしたとき、アンテナの向いている方向でｒ／２の地点を中心とする半径ｒ／２の円内にある任意のノードＢ、Ｃは、互いに送受信可能な状態になる。このような配置にある各無線通信装置がプローブ要求を出した場合には、その応答が通常のキャリアセンスで衝突回避できる。
【０１２６】
なお、本実施の形態における無線通信装置は、いろいろと向きの変わる移動通信端末よりも、常に向きが固定されているアクセスポイントに適している。
【０１２７】
このように構成された無線通信装置のプローブ要求と応答の動作について以下に説明する。
【０１２８】
本実施の形態におけるプローブ要求・応答動作は、プローブ要求ノードが周囲のすべてのノードにビギニングトーン１を送信した後に、セクタ毎にプローブ要求を行う点が実施の形態１の動作と異なる。
【０１２９】
まず、プローブ要求ノードは、通常のプローブと同じようにビギニングトーン１を送信する。一方、応答ノードはビギニングトーン２を送信する。そして、プローブ要求ノードは、セクタプローブであることを宣言して、プローブ要求が開始したことを通知する。次に、プローブ要求ノードは、各セクタに指向性を絞った状態で、送受信トーンのみを送信する。このようなデータのない送受信トーンを受信した周囲の応答ノードは、バックオフカウンタを走らせてランダムにその応答を返答する。また、プローブ要求ノードは、各セクタに割り振られる最大バックオフ時間を計測し、すべてのセクタをサーチすると再びビギニングトーン１を送信した後、プローブエンドを送信する。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態によれば、セクタプローブは、通常のプローブに比べ送信する範囲を狭めることが特徴で、これによりキャリアセンスのみで衝突の可能性をなくすことができる。また、通信範囲が狭いので最大バックオフカウント数などを制限できるため、プローブ応答がより高速に収束する可能性もある。
【０１３１】
なお、セクタプローブも、通常のプローブ要求と同様にプローブスロットに一つだけ実行されるが、沈黙ノードは、ビギニングトーン２を複数受信する場合もある。この場合、沈黙ノードは、ビギニングトーン２を受信した回数分だけ、プローブエンドを送信する前のビギニングトーン２の受信がなければ、通常の待機状態に戻ることはできない。何らかの理由で２つのビギニングトーン２の受信がなかったときには、沈黙ノードは最大バックオフカウントの間、沈黙し続けることになる。
【０１３２】
（実施の形態３）
本実施の形態における無線通信方法は、実施の形態１と同様、送受信トーンとエンドトーンを用いるが、ビギニングトーン１、２を使用しない点が異なる。
【０１３３】
図１８は、本実施の形態におけるスーパフレームのトーン信号とフレームを説明するタイミングチャートである。
【０１３４】
図１８において、スーパフレーム１５０１は、エンドトーンスロット１５０２と送受信ピリオド１５０３のみから構成される。また、トーン信号は、エンドトーン１５１１と送受信トーン１５１３の２つのみであり、エンドトーンを送信した後の特別な時間帯であるエンドトーン再同期スロット１５０４において送信する送受信トーン１５１２を、特にプローブトーンという。
【０１３５】
送受信トーンは、送受信ピリオド１５０３で受信した場合、実施の形態１と同じく広帯域信号によるコマンドやデータフレームが送受信されることを通知する。しかし、エンドトーンスロット内でエンドトーン受信後に受信した送受信トーン１５１２は、次のスーパフレームの間、広帯域信号を受信待ちにして、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅコントロールフレームを収集することを通知する。そして、無線通信装置は、コントロールフレームの収集した次のスーパフレームにおいて、プローブ応答をランダムなタイミングで送信する。
【０１３６】
また、エンドトーンについては、実施の形態１と同一の処理となる。
【０１３７】
図１９は、本実施の形態における無線通信装置の構成を示す構成図である。本実施の形態は、実施の形態１において図２で示した構成とは、ビギニングトーン制御部1３４の代わりに、プローブトーン制御部１６１を有している点が異なる。
【０１３８】
プローブトーン制御部１６１は、他の無線通信装置からのプローブトーン信号を受信したとき、フレーム送受信部1３１に対して、そのスーパフレームの間でＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅフレームの受信を行うように指示するものである。また、プローブトーン制御部１６１は、プローブ送信部1３７が上位層処理部１０４から周囲の状況の問い合わせを受けたときに、プローブ送信部1３７からプローブトーンを送信するように指示される。そして、プローブトーン制御部１６１は、エンドトーンに引き続いて送受信トーン、すなわちプローブトーンを狭帯域通信部１０２に送信させる。
【０１３９】
以上の構成を有する無線通信装置が、プローブ要求とその応答を行う動作について以下に説明する。
【０１４０】
図２０Ａは、プローブ要求元の無線通信装置の動作フローであり、図２０Ｂはプローブ応答する無線通信装置の動作フローである。
【０１４１】
図２０Ａにおいて、まず、プローブ送信部1３７が上位層処理部１０４から周囲の状況の問い合わせを受けるとプローブ要求発生と認識し（ステップＳ１７０１）、プローブトーン制御部１６１にプローブトーンを送信するように指示する。プローブトーン制御部１６１は、これを受けて、エンドトーンの送信に引き続いて（ステップＳ１７０２）、送受信トーン１５１２、すなわちプローブトーンを、狭帯域通信部１０２を介して送信する（ステップＳ１７０３）。
【０１４２】
その後、時刻管理部1３２がエンドトーンを送信し、広帯域通信部１０１に通電した後、プローブ応答フレームの受信待ち状態になる（ステップＳ１７０４）。そして、広帯域通信部１０１がプローブ応答フレームを受信すると、フレーム送受信部1３１は、取得した送信元無線通信装置の属性や通信環境などの情報を蓄積したり、更新したりする（ステップＳ１７０５）。
【０１４３】
次に、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部1３５は、自己の属性と合った通信相手であれば、送受信を開始するために、ＲＴＳ−ｅコマンドとデータ送信開始までの時間予約情報を送信する（ステップＳ１７０６）。
【０１４４】
その後、予約時間経過すると（ステップＳ１７０７）、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部1３５は、データフレームを送信する（ステップＳ１７０８）。なお、ステップＳ１７０５〜Ｓ１７０８については、複数の無線通信装置からプローブ応答を受信することにより、並行して処理が行われる。
【０１４５】
一方、図２０Ｂにおいて、無線通信装置はプローブトーンを受信すると（ステップＳ１７２０）、応答ノードとなり、広帯域通信部１０１に通電する（ステップＳ１７２１）。そして、広帯域通信部１０１がそのスーパフレームの間、広帯域信号の受信待ち状態となり、他の無線通信装置が送信したＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅフレームを受信する（ステップＳ１７２２）。
【０１４６】
そして、時刻管理部1３２がエンドトーンを受信し（ステップＳ１７２３）、次のスーパフレームになると、プローブ受信部1３６がプローブ応答するための属性や通信環境などの情報を生成し、フレーム送受信部1３１へプローブ応答の送信を指示する。フレーム送受信部1３１は、送受信ピリオドでバックオフカウントし、空きのスロットにおいて、プローブ応答フレームを送信する（ステップＳ１７２４）。
【０１４７】
このように、本実施の形態によれば、プローブ応答ノードは、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅの受信を、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅで予約できる最大時間である１スーパフレーム分の間収集済であるので、プローブ要求ノードとプローブ応答ノードとが即座にＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅシーケンスを開始できる。また、本実施の形態における無線通信方法は、プローブスロットを設けないので、その時間もデータの送受信に使用できる。さらに、ビギニングトーンを使用しないので、エンドトーンを短くすることも可能となる。
【０１４８】
なお、本実施の形態では、トーン信号は継続時間の相違により各トーンを識別していたが、これに限らず、周波数の違い、電界強度の大小、電界強度の時間的変動、あるいは間欠信号のパターンなどによっても同様の効果を得られる。
【０１４９】
（実施の形態４）
本実施の形態における無線通信装置は、実施の形態３の無線通信方法を行うＭＡＣプロトコルを実装した、モバイルファイル交換装置である。また、交換するファイルは音楽ファイル、動画ファイル、およびゲームソフトである。
【０１５０】
図２１は、本実施の形態におけるモバイルファイル交換装置の構成図である。
【０１５１】
図２１において、モバイルファイル交換装置は、タッチパネルディスプレイ１８０１、音声端子１８０２、画像入出力コマンド受付部１８０３、音声入出力音声コーデック１８０４、メインＣＰＵ１８０５、ハードディスク装置１８０６、ＭＡＣインタフェース用メモリ１８０７、外部メディア部１８０８、広帯域通信部１０１、狭帯域通信部１０２、ＭＡＣ制御部１０３、およびアンテナ１０５を有している。
【０１５２】
広帯域通信部１０１、狭帯域通信部１０２、ＭＡＣ制御部１０３、およびアンテナ１０５は、実施の形態２に記載のものと同一である。
【０１５３】
以下に、モバイルファイル交換装置の動作を説明する。
【０１５４】
初めに、音楽ソフト、画像ソフト、ゲームソフトの再生動作について説明する。
【０１５５】
まず、ユーザは、自身が使用したいソフトを外部メディア部１８０８からインストールして、ハードディスク装置１８０６に保存する。その後、タッチパネルディスプレイ１８０１から入力されたコマンドは、画像入出力コマンド受付部１８０３で複数の信号に変換された後、メインＣＰＵ１８０５に通知される。
【０１５６】
音楽再生のコマンドが入力された場合は、メインＣＰＵ１８０５が音声入出力音声コーデック１８０４に指示してハードディスク装置１８０６から、音楽ソフトをデコードして音声端子１８０２より出力する。
【０１５７】
動画像やゲームを行うコマンドが入力された場合には、メインＣＰＵ１８０５が音声再生に加えて、画像入出力コマンド受付部１８０３を介してタッチパネルディスプレイ１８０１に動画も表示する。
【０１５８】
次に、音楽ソフト、画像ソフト、ゲームソフトを他のモバイルファイル交換装置とファイル交換する動作について説明する。
【０１５９】
まず、ファイル交換を始めるにあたってＵＷＢ（広帯域通信）の通信手順を開始するため、ＭＡＣ制御部１０３は、メインＣＰＵ１８０５から起動命令を受けると、狭帯域通信部１０２にエンドトーンをサーチさせる。そして、狭帯域通信部１０２がエンドトーンを検知したとき、最初に検知したエンドトーンに同期させる再同期処理を開始する。
【０１６０】
次に、ＭＡＣ制御部１０３は、プローブトーンを受信すると、狭帯域通信部１０２がプローブレスポンスを送信するためにＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅコントロールフレームの受信待ち状態になる。そして、広帯域通信部１０１は、１スーパフレーム後のスーパフレームにてランダムにレスポンスを送信する。
【０１６１】
次に、狭帯域通信部１０２は、Ｎ回に一回エンドトーンの再同期のためのエンドトーンを送信する。回数Ｎは、スーパフレーム周期の時間にもよるが、１〜２秒周期となるような回数が適している。新規にスーパフレームグループに加入したノードは、加入したタイミングから、また、他のノードは前回のスーパフレームグループの再同期処理の実行からの回数を数える。これらのノードは、再同期処理の間はエンドトーンの受信待ちとなり、新しいエンドトーンを受信したときのタイミングで同期する。
【０１６２】
所定回数のエンドトーンの内に1回もプローブトーンを送受信しなかった場合や、エンドトーンの再同期処理により新たなスーパフレームグループに加わったときには、各ノードは、プローブトーンを送信する。プローブトーンを受信した各ノードは、再同期処理を行いつつ、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅフレームを受信する。そして、プローブトーンを受信した各ノードは、１スーパフレーム受信待ちした後、ランダム時間経過後にプローブ応答を送信する。但し、各ノードがプローブ応答を送信するのはプローブトーンを送信した次のスーパフレームの間である。
【０１６３】
次に、プローブ要求ノードは、応答のあったノードの属性リストを確認して、音楽ソフト交換、動画像交換、およびゲームソフト交換のそれぞれの属性を応答したものに対して、差分交換、すなわち一方が所有していて、他方が所有していないソフトのみを交換する。このため、交換を開始したノードは、まず自己の交換可能なソフトのＩＤの一覧を送信する。そして、交換を提示されたノードは、受信した一覧に対して、自己の交換可能なソフトのＩＤの一覧を送信すると共に、自己が所有していないで、ここ数ヶ月の間に交換経験の無い、相手ノードの持っているソフトの転送要求を出す。
【０１６４】
ファイル交換要求を起動したノードは、これに基づいてソフトの転送に応じるとともに、自己の転送要求を応答側に求める。ファイルの交換処理は、交互に所定量、例えば５０ＭＢのファイルずつ転送する動作を繰り返し、相手ノードが近隣のノードでなくなるか、あるいは転送が終了するまで継続する。そして、必要であれば、要求ノードは、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅフレームの再交換により、転送時間を更新する。
【０１６５】
図２２は、モバイルファイル交換装置が管理する音楽ソフトのファイルリストである。
【０１６６】
図２２において、各音楽のＩＤは、ＴＯＣ（Table of Content）１９０１とトラック番号１９０４で識別する。タイトル名１９０２とアーティスト名１９０３は、ユーザ入力もしくは、アクセスポイント経由のＣＤＤＢ（ＣＤの曲目のデータベース）による入力となる。これらはユーザ情報でありファイル交換動作に直接関係しない。
【０１６７】
ＣＤあるいはインターネットなどから取得した音楽ファイルは、外部メディア部１８０８によりハードディスク装置１８０６にコピーされる。このときのメディアフラグ１９０５はオン、シャドウフラグ１９０６はオフで、期限１９０７は無限大である。そして、他のモバイルファイル交換装置とのメディア交換時に送信する一覧には、メディアフラグ１９０５がオンとなっているもののみを記載する。交換されたソフトも、メディアフラグ１９０５がオン状態の曲として自己のファイルリストに残るが、期限が設定される。例えば、シャドウ化期限として１００日としたとき、１００日経過しても一度も再生されないものはシャドウファイル化される。ここで、シャドウファイルとは、ユーザからファイルの存在を認識できるが再生できないファイルをいう。但し、メディアフラグ１９０５がオンであって、実際にハードディスク装置１８０６に音楽ファイルが存在するので、自己の交換ファイルの一つとして取り扱うことができる。
【０１６８】
ファイルは、シャドウ化期限を過ぎるか、あるいは再生可能な回数分再生され終わるとシャドウファイル化され、新たな期限が設定される。そして、これを削除期限として新たに１００日が設定される。この期間を過ぎると、ハードディスク装置１８０６から音楽ファイルソフトが削除される。このとき、ファイルリストにはメディアフラグ１９０５がオフ、シャドウフラグがオンのエントリーが再エントリー抑制期限を設定されて残される。この再エントリー抑制期限とは、既に音楽ファイルは無いが一旦試聴を行ったファイルを再度エントリーさせることを制限するものであり、これにより、同じファイルが何度も聞けるような状態を防ぐことができる。そして、再エントリー抑制期限が過ぎるとエントリー自体が消え、再エントリーが可能となる。
【０１６９】
また、数多く交換されるファイルの内、例えば、ジャンルを指定したり、聞ける音楽フォーマットを制限して、より好みに合ったものだけを選定することも可能である。好みの違うファイルは、たちまちシャドウファイル化され、ユーザの目に付くことなく期限が過ぎれば削除される。
【０１７０】
また、ユーザがそのメディアを外部メディア部１８０８から他の機器にコピーする場合には、メインＣＰＵ１８０５はメディアフラグがオンであることを確認した上で、ミリ波ＵＷＢのアクセスポイントを移動して探す。あるいは、ユーザは、ミリ波ＵＷＢで中継可能な携帯電話からＩＰ網に接続し、電子商取引を用いて認証・課金が行なわれたことを確認後、ファイルリストに期限無限大のエントリーを作成する。そして、メインＣＰＵ１８０５は、シャドウフラグ１９０６をオフにして、ハードディスク装置内のソフトファイルを外部メディアにコピーする。なお、外部メディアから自己のモバイルファイル交換装置に購入済のソフトをインストールする場合も、課金は必要ないが認証は必要である。それは、流布したくないソフトの交換が可能になってしまうからである。
【０１７１】
また、ＵＷＢでＩＰネットワークに中継するときは、ＩＰ処理をアクセスポイント、あるいは携帯電話などで終端することが好ましい。そうでなければ、ミリ波ＵＷＢは、ＩＰアドレスを割り振ることになるが、通常のＩＰｖ４で行われるプライベートアドレスでは、移動通信のときに混乱の原因になってしまうからである。しかしながら、アクセスポイントごとにネットワークアドレスを使用するのではアドレスの非効率割り当てになってしまうので、ＩＰｖ６を使用するか、あるいはミリ波ＵＷＢのリンク上にはＴＣＰ／ＩＰ以上のデータをやり取りするように構成するのが好ましい。
【０１７２】
なお、上記の実施の形態では、交換するファイルを音楽ファイルに限定して説明したが、動画像ファイルやゲームソフトのファイル交換も同様にして管理することができる。
【０１７３】
また、ソフトの一覧を交換するときに、ファイルリストの期限が無限大（即ち購入済）の情報も交換すると、周辺のユーザが購入済のソフトのランキングを作成することができる。これは、ユーザにとって購入の手助けとなり得る。また、そのランキング表にソフトのお勧めなどのコメントを入れるようにしてもよい。
【０１７４】
さらに、モバイルファイル交換装置自身の制御ソフトウェアをモバイルファイル交換装置がファイル受信すれば、自動的にアップデートすることも可能である。この場合、ファイルに優先度を示すフラグなどを付加することにより、優先的にファイル交換できるようにするのが好ましい。
【０１７５】
（実施の形態５）
図２３は、本実施の形態におけるモバイルファイル交換装置の構成図である。実施の形態４におけるモバイルファイル交換装置の構成とは、単方向指向性アンテナ２００１をさらに有する点が異なる。
【０１７６】
このアンテナ２００１は、ユーザが通信したい相手を視覚的に認識しながらファイル交換を行いたい場合に用いる。
【０１７７】
図２４は、モバイルファイル交換装置がアクセスポイントに接続する際のシーケンス図である。
【０１７８】
モバイルファイル交換装置２１０２は、アクセスポイント２１０１に向けてプローブ要求コマンドをタッチパネルから入力されると、モバイルファイル交換装置２１０２はプローブトーンを自己のエンドトーンのタイミングで送信する。このとき、他のモバイルファイル交換装置２１０３がエンドトーンを送信すると、モバイルファイル交換装置２１０２はこれに再同期して再度プローブトーンを送信する。
【０１７９】
次に、プローブトーンによってスリープからさめたアクセスポイント２１０１は、プローブ応答を送信する。
【０１８０】
次に、モバイルファイル交換装置２１０２は、このプローブ応答で送信されてきた、アクセスポイント２１０１の属性情報などをタッチパネルディスプレイ１８０１に表示する。例えば、「アクセスポイント・音楽ファイル交換」というように表示される。
【０１８１】
次に、ユーザは、そのアクセスポイントを選択すると、あとはインターネットのハイパーテキスト（ｈｔｔｐ）などを利用したデータ交換により、タッチパネルディスプレイの表示が変更され、例えば「接続」などのコマンド入力を行う。このとき、例えば、音楽ソフトの課金が行われる。
【０１８２】
以上のように、本実施の形態におけるモバイルファイル交換装置によれば、対象のノードに対して物理的にアンテナを向けるといった限定により、要求ノードが通信を開始できるので、誤って相手ノードを指定することを防止できる。
【０１８３】
また、複数のモバイルファイル交換装置が指定した方向に存在していて、応答が複数ある場合は、プローブ応答の到来方向の推定により各プローブ応答の到来方向のずれを平面図でディスプレイに表示する。これにより、ユーザは、多くのプローブ応答の中でどのモバイルファイル交換装置を選択するかを決定することが容易になる。
【０１８４】
（実施の形態６）
図２５を参照して、実施の形態６の構成を説明する。図２５は、本実施の形態における無線通信装置の信号通信部２５００の構成を示すブロック図である。
【０１８５】
本実施の形態における無線通信装置は、実施の形態１と比較すると、広帯域通信部１０１および狭帯域通信部１０２の部分が分離した２つの独立したブロックではなくて、一体化した一つのブロックである信号通信部２５００を備えて構成されている点が異なる。実施の形態１におけるＭＡＣ制御部１０３等の、広帯域通信部１０１および狭帯域通信部１０２以外の部分に相当する本実施の形態の構成および動作は、実施の形態１の構成および動作と同一であり、説明を省略する。
【０１８６】
信号通信部２５００は、トーン信号通信部２５１０、データ信号通信部２５２０および搬送波信号源２５０２から構成される。トーン信号通信部２５１０は、フィルタ２５１２、送受切り替えスイッチ２５１４、周波数変換器２５１６、周波数変換器２５１８およびトーン信号制御部２５１９を備える。同様にデータ信号通信部２５２０は、フィルタ２５２２、送受切り替えスイッチ２５２４、復調器２５２６、変調器２５２８およびデータ信号制御部２５２９を備える。
【０１８７】
トーン信号通信部２５１０は、送信時にはＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号から所定の長さをもつトーン信号を生成し、周波数変換して分配器２５３０へ出力する。なお、トーン信号の制御信号とは、図４のような所定の長さをもつトーン信号そのものではなく、いわばどのトーン信号であるかを示す論理的なトーン信号を意味する。実施の形態１〜５では、単にトーン信号ということがある。また、トーン信号通信部２５１０は、受信時には分配器２５３０から入力したトーン信号を周波数変換してトーン信号の制御信号に変換して、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０１８８】
なお、トーン信号は、ベースバンドトーン信号の発生を制御する「トーン信号制御信号」、振幅や位相等の変調を行うことのない「トーン信号」、トーン信号に搬送波周波数を乗じて生成した「搬送波と重畳したトーン信号」をそれぞれ意味する。
【０１８９】
フィルタ２５１２は、送信時には送受切り替えスイッチ２５１４から入力したトーン信号を所定の周波数に帯域制限して、分配器２５３０へ出力する。フィルタ２５１２は、受信時には分配器２５３０から入力したトーン信号を所定の周波数に帯域制限して、送受切り替えスイッチ２５１４に出力する。
【０１９０】
送受切り替えスイッチ２５１４は、送信時には周波数変換器２５１８から入力した周波数変換後のトーン信号をフィルタ２５１２へ出力する一方、受信時にはフィルタ２５１２から入力したトーン信号を周波数変換器２５１６へ出力するように、送信と受信とで信号の接続および方向の切り替えを行う。
【０１９１】
周波数変換器２５１６は、送受切り替えスイッチ２５１４から入力したトーン信号の周波数変換を行う。すなわち、周波数変換器２５１６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてトーン信号をベースバンド信号に変換し、変換した信号をトーン信号制御部２５１９へ出力する。
【０１９２】
周波数変換器２５１８は、送信時にはトーン信号制御部２５１９から入力したトーン信号を周波数変換、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換し、送受切り替えスイッチ２５１４へ出力する。
【０１９３】
トーン信号制御部２５１９は、送信時にはＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号に従って、トーン信号制御部２５１９に持っている固有のデータパターンに基づくトーン信号を生成し、周波数変換器２５１８に出力する。トーン信号制御部２５１９は、受信時には周波数変換器２５１６から入力したトーン信号を入力し、トーン信号の長さによりトーン信号の種類を判別して対応するトーン信号の制御信号を生成し、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０１９４】
同様に、データ信号通信部２５２０は、送信時にはＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を変調して分配器２５３０へ出力する。また、データ信号通信部２５２０は、受信時には分配器２５３０から入力したデータ信号を周波数変換して、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０１９５】
フィルタ２５２２は、送信時には送受切り替えスイッチ２５２４から入力したデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、分配器２５３０へ出力する。フィルタ２５２２は、受信時には分配器２５３０から入力したデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、送受切り替えスイッチ２５２４に出力する。
【０１９６】
送受切り替えスイッチ２５２４は、送信時には変調器２５２８から入力した変調後のデータ信号をフィルタ２５２２へ出力する一方、受信時にはフィルタ２５２２から入力したデータ信号を復調器２５２６へ出力するように、送信と受信とで信号の接続および方向の切り替えを行う。
【０１９７】
復調器２５２６は、送受切り替えスイッチ２５２４から入力したデータ信号の復調を行う。すなわち、復調器２５２６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてデータ信号をベースバンド信号に変換し、データ信号制御部２５２９へ出力する。
【０１９８】
変調器２５２８は、送信時にはデータ信号制御部２５２９から入力したデータ信号を変調、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換し、送受切り替えスイッチ２５２４へ出力する。
【０１９９】
データ信号制御部２５２９は、送信時にはＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を変調器２５２８へ出力する。データ信号制御部２５２９は、受信時には復調器２５２６から入力したデータ信号をＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２００】
搬送波信号源２５０２は、搬送波を生成し、周波数変換器２５１６および復調器２５２６へ搬送波を出力する。図２５では、トーン信号通信部２５１０とデータ信号通信部２５２０が、搬送波信号源２５０２を共有している構成を示している。
【０２０１】
なお、トーン信号とデータ信号とで異なる中心周波数の信号を使う場合も同一の中心周波数を使う場合も、搬送波信号源を別にする構成にすることもできる。実施の形態１において、広帯域通信部１０１にデータ信号通信部２５２０と搬送波信号源とを使用し、狭帯域通信部１０２にトーン信号通信部２５１０と別の搬送波信号源とを使用した場合は、そのような構成になる。また搬送波信号源は一つであっても、ミキサ等の周波数変換する素子を用いて搬送波信号源２５０２の周波数から周波数変更することにより、トーン信号通信部２５１０とデータ信号通信部２５２０とは、異なる中心周波数を使うことができる。また、アンテナについても信号帯域に応じてトーン信号用のアンテナとデータ信号用のアンテナに分けた複数にする構成にしてもよい。
【０２０２】
本実施の形態のトーン信号については、狭帯域信号を用いて、データ信号については広帯域信号を用いることがより好ましいが、本発明は、それに限定されるわけではなく、帯域の大小に関わりなく、トーン信号とデータ信号の帯域を設定することは可能である。
【０２０３】
なお、実施の形態２から実施の形態５の狭帯域通信部と広帯域通信部を、本実施の形態のトーン信号通信部２５１０とデータ信号通信部２５２０と搬送波信号源２５０２に置き換えた構成も本発明に含まれることはいうまでもない。
【０２０４】
次に、実施の形態６の無線通信装置の信号通信部２５００の動作を説明する。
【０２０５】
まず、トーン信号通信部２５１０の動作を説明する。送信時には、トーン信号制御部２５１９は、ＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号に従って、トーン信号制御部２５１９に持っている固有のデータパターンに基づくトーン信号を生成し、周波数変換器２５１８へ出力する。
【０２０６】
次に、周波数変換器２５１８は、トーン信号制御部２５１９から入力したトーン信号を周波数変換、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換し、周波数変換されたトーン信号を送受切り替えスイッチ２５１４へ出力する。
【０２０７】
次に、送受切り替えスイッチ２５１４は、周波数変換器２５１８から入力した周波数変換後のトーン信号をフィルタ２５１２へ出力する。そして、フィルタ２５１２は、送受切り替えスイッチ２５１４から入力したトーン信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限されたトーン信号を分配器２５３０へ出力する。
【０２０８】
一方、受信時には、フィルタ２５１２は、分配器２５３０から入力したトーン信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限されたトーン信号を送受切り替えスイッチ２５１４に出力する。
【０２０９】
送受切り替えスイッチ２５１４は、フィルタ２５１２から入力したトーン信号を周波数変換器２５１６へ出力する。周波数変換器２５１６は、送受切り替えスイッチ２５１４から入力したトーン信号の周波数変換を行う。すなわち、周波数変換器２５１６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてトーン信号をベースバンド信号に変換し、変換された信号をトーン信号制御部２５１９へ出力する。
【０２１０】
トーン信号制御部２５１９は、周波数変換器２５１６から入力したトーン信号を入力し、トーン信号の長さによりトーン信号の種類を判別して対応するトーン信号の制御信号を生成し、生成されたトーン信号の制御信号をＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２１１】
次に、データ信号通信部２５２０の動作を説明する。
【０２１２】
データ信号通信部２５２０の送信時には、データ信号制御部２５２９は、ＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を変調器２５２８へ出力する。
【０２１３】
次に、変調器２５２８は、データ信号制御部２５２９から入力したデータ信号を変調、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換し、変調されたデータ信号を送受切り替えスイッチ２５２４へ出力する。
【０２１４】
次に、送受切り替えスイッチ２５２４は、変調器２５２８から入力した変調後のデータ信号をフィルタ２５２２へ出力する。そして、フィルタ２５２２は、送受切り替えスイッチ２５２４から入力したデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限されたデータ信号を分配器２５３０へ出力する。
【０２１５】
一方、受信時には、フィルタ２５２２は、分配器２５３０から入力したデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限されたデータ信号送受切り替えスイッチ２５２４に出力する。
【０２１６】
送受切り替えスイッチ２５２４は、フィルタ２５２２から入力したデータ信号を復調器２５２６へ出力する。復調器２５２６は、送受切り替えスイッチ２５２４から入力したデータ信号の復調を行う。すなわち、復調器２５２６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてデータ信号をベースバンド信号に変換し、変換された信号をデータ信号制御部２５２９へ出力する。
【０２１７】
データ信号制御部２５２９は、復調器２５２６から入力したデータ信号をＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２１８】
このように、本実施の形態においては、トーン信号通信部２５１０とデータ信号通信部２５２０とが搬送波信号源２５０２を共通に使用する構成を採るため、部品点数の少ない低コストの無線通信装置を提供することができる。
【０２１９】
（実施の形態７）
次に、実施の形態７に係る無線通信装置の構成および動作について説明する。
【０２２０】
実施の形態６の図２５においては、広帯域信号とトーン信号を同時送信するために、２つの送信系として、トーン信号通信部２５１０とデータ信号通信部２５２０とを備えた例を説明した。しかし、同時送信をしない場合は、送信系は１つ備えれば足りるので、このような構成の無線通信装置を実施の形態７として、その構成および動作を以下に説明する。
【０２２１】
図２６を参照して、実施の形態７の構成を説明する。図２６は、本実施の形態における無線通信装置の信号通信部２６００の構成を示すブロック図である。
【０２２２】
実施の形態１におけるＭＡＣ制御部１０３等の、広帯域通信部１０１および狭帯域通信部１０２以外の部分に相当する本実施の形態の構成および動作は、実施の形態１の構成および動作と同一であり、説明を省略する。
【０２２３】
信号通信部２６００は、通信部２６１０および搬送波信号源２５０２から構成される。通信部２６１０は、フィルタ２６１２、送受切り替えスイッチ２６１４、復調器２６１６、変調器２６１８および信号制御部２６１９を備える。
【０２２４】
通信部２６１０は、トーン信号の送信時には、ＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号からトーン信号を生成し、そのトーン信号を、変調器２６１８に出力する。通信部２６１０は、トーン信号の受信時には、復調器２６１６から入力したトーン信号を入力し、トーン信号の長さによりトーン信号の種類を判別して対応するトーン信号の制御信号を生成し、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２２５】
通信部２６１０は、データ信号の送信時には、ＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を変調して指向性制御部１０６へ出力する。また、通信部２６１０は、データ信号の受信時には、指向性制御部１０６から入力したデータ信号を復調して、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２２６】
フィルタ２６１２は、送信時には送受切り替えスイッチ２６１４から入力したトーン信号またはデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、指向性制御部１０６へ出力する。フィルタ２６１２は、受信時には指向性制御部１０６から入力したトーン信号またはデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、送受切り替えスイッチ２６１４に出力する。
【０２２７】
送受切り替えスイッチ２６１４は、送信時には変調器２６１８から入力した周波数変換後または変調後のトーン信号またはデータ信号をフィルタ２６１２へ出力する。一方、受信時にはフィルタ２６１２から入力したトーン信号またはデータ信号を復調器２６１６へ出力するように、送信と受信とで信号の接続および方向の切り替えを行う。
【０２２８】
復調器２６１６は、送受切り替えスイッチ２６１４から入力したトーン信号またはデータ信号の周波数変換または復調を行う。すなわち、復調器２６１６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてトーン信号またはデータ信号をベースバンド信号に変換し、信号制御部２６１９へ出力する。
【０２２９】
変調器２６１８は、送信時には、信号制御部２６１９から入力したトーン信号またはデータ信号を周波数変換または変調、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換し、送受切り替えスイッチ２６１４へ出力する。
【０２３０】
信号制御部２６１９は、トーン信号送信時には、ＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号に従って、信号制御部２６１９に持っている固有のデータパターンに基づくトーン信号を変調器２６１８に出力する。信号制御部２６１９は、データの送信時には、ＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を、変調器２６１８に出力する。
【０２３１】
信号制御部２６１９は、トーン信号の受信時には、復調器２６１６から入力したトーン信号を入力し、トーン信号の長さによりトーン信号の種類を判別してトーン信号の制御信号を生成し、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。また、信号制御部２６１９は、データ信号の受信時には、復調器２６１６から入力したデータ信号を入力し、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２３２】
次に、実施の形態７に係る無線通信装置の動作を説明する。
【０２３３】
トーン信号の送信時には、信号制御部２６１９は、ＭＡＣ制御部１０３から入力したトーン信号の制御信号に従って、信号制御部２６１９に持っている固有のデータパターンに基づくトーン信号を変調器２６１８に出力する。データ信号の送信時には、信号制御部２６１９は、ＭＡＣ制御部１０３から入力したデータ信号を、変調器２６１８に出力する。
【０２３４】
次に、変調器２６１８は、信号制御部２６１９から入力したトーン信号またはデータ信号を周波数変換または変調、すなわち搬送波信号源２５０２から出力する搬送波を中心周波数とした信号に変換または変調し、変調器出力信号２７０２を送受切り替えスイッチ２６１４へ出力する。
【０２３５】
次に、送受切り替えスイッチ２６１４は、変調器２６１８から入力した周波数変換または変調後のトーン信号またはデータ信号（変調器出力信号２７０２）をフィルタ２６１２へ出力する。そして、フィルタ２６１２は、送受切り替えスイッチ２６１４から入力したトーン信号またはデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限された信号を指向性制御部１０６へ出力する。
【０２３６】
一方、受信時には、フィルタ２６１２は、指向性制御部１０６から入力したトーン信号またはデータ信号を所定の周波数に帯域制限して、帯域制限された信号を送受切り替えスイッチ２６１４に出力する。
【０２３７】
送受切り替えスイッチ２６１４は、フィルタ２６１２から入力したトーン信号またはデータ信号を復調器２６１６へ出力する。復調器２６１６は、送受切り替えスイッチ２６１４から入力したトーン信号またはデータ信号の周波数変換または復調を行う。すなわち、復調器２６１６は、搬送波信号源２５０２から出力する搬送波をもとにしてトーン信号またはデータ信号をベースバンド信号に変換し、変換した信号を信号制御部２６１９へ出力する。
【０２３８】
信号制御部２６１９は、トーン信号の受信時には、復調器２６１６から入力したトーン信号を入力し、トーン信号の長さによりトーン信号の種類を判別してトーン信号の制御信号を生成し、ＭＡＣ制御部１０３へ出力する。信号制御部２６１９は、データ信号の受信時には、復調器２６１６から入力したデータ信号をＭＡＣ制御部１０３へ出力する。
【０２３９】
この場合の変調器２６１８が、入力する変調器入力信号２７０１を周波数変換または変調した後の変調器出力信号２７０２の信号波形の一例を図２７に示す。変調器２６１８へ入力する信号においては、トーン信号２７１０の信号幅２７１１とデータ信号２７２０の信号幅２７２１が異なり、この信号幅に応じて正弦波成分を含む変調器出力信号も幅の異なる信号となる。なお、幅の広い信号は、狭帯域の信号であり、幅の狭い信号が広帯域の信号であることは言うまでもない。一例を挙げると、トーン信号２７１０の信号幅は、例えば１μｓｅｃであり、データ信号２７２０の信号幅は、例えば１ｎｓｅｃであるが、適用するシステムにより大きく変動しうるため、これらに限定されるものではない。また、トーン信号は必ずしも狭帯域信号でなくてもよく、トーン信号の信号幅２７１１が、データ信号の信号幅２７２１と等しいか小さい関係にあってもよい。
【０２４０】
また、受信の際のトーン信号とデータ信号の分離方法については、例えばトーン信号とデータ信号の周波数が異なる場合は、フィルタ帯域により両者を分離することが可能である。同様に、トーン信号とデータ信号が同時送信しない場合は、時間的に分離が可能である。また、同一周波数、同一時間に送信されている場合は、送信信号電力を変えることにより分離可能である。この場合、例えば信号時間の長いトーン信号の振幅を小さくして送信電力を小さく、データ信号の振幅を大きくして送信電力を大きくすることで、復調器２６１６での受信電力しきい値による分離が可能である。
【０２４１】
このように、本実施の形態においては、トーン信号とデータ信号とを一つの信号通信部で処理する構成をとるため、構成が簡単で部品点数が少なくなり、低コストで電力消費の少ない無線通信装置を提供することができる。
【０２４２】
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通信する無線通信方法であって、一の無線通信装置がスーパフレームの終端を識別するためのエンドトーンを送信するステップと、他の無線通信装置がそのエンドトーンを受信したときに、自己のスーパフレームの終端を同期させるステップとを有するものである。
【０２４３】
これにより、無線通信装置は変調信号によるビーコンを使用することなく、消費電力の小さいトーン信号を使用してスーパフレームと同期を取るので、消費電力を従来の方法に比べ低減することができるようになる。
【０２４４】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置が、スーパフレームの終端から所定の時間経過後にデータ送信を通知するための送受信トーンをキャリアセンスしながら送信するステップと、その送受信トーンの送信完了後に、データ信号を送信するステップとをさらに有するものである。
【０２４５】
これにより、無線通信装置は、トーン信号のみ監視することによりデータ受信の開始を検出できるので、待機時の消費電力を低く抑えることが可能になる。
【０２４６】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置が、他の無線通信装置からの送受信トーンを受信した後に、前記データ信号を受信可能にしてデータ信号を受信するステップと、そのデータ信号を正常に受信したとき、前記送受信トーンをキャリアセンスしながら送信するステップとをさらに有している。
【０２４７】
これにより、無線通信装置は、広帯域データ信号を受信待ちする必要がないので、待機時の消費電力を低減することができる。
【０２４８】
また、本発明の無線通信方法は、前記エンドトーンを送信するステップが、前記一の無線通信装置が、スーパフレームの終端を識別するための狭帯域信号のエンドトーンを送信するステップである。
【０２４９】
これにより、無線通信装置は、変調信号によるビーコンを使用することなく、消費電力の小さい狭帯域のトーン信号を使用してスーパフレームと同期を取るので、消費電力を従来の方法に比べ低減することができるようになる。
【０２５０】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置がスーパフレームの終端から所定の時間経過後にデータ送信を通知するための狭帯域信号の送受信トーンをキャリアセンスしながら送信するステップと、前記一の無線通信装置が前記送受信トーンの送信完了後に、広帯域のデータ信号を送信するステップとをさらに有するものである。
【０２５１】
これにより、無線通信装置は、狭帯域信号のみ監視することによりデータ受信の開始を検出できるので、待機時の消費電力を低く抑えることが可能になる。
【０２５２】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置が他の無線通信装置からの送受信トーンを受信した後に、広帯域信号を受信可能にし、前記データ信号を受信するステップと、前記一の無線通信装置が前記データ信号を正常に受信したとき、前記狭帯域の送受信トーンをキャリアセンスしながら送信するステップと、をさらに有するものである。
【０２５３】
これにより、無線通信装置は、広帯域信号を受信待ちする必要がないので、待機時の消費電力を低減することができる。
【０２５４】
また、本発明の無線通信方法は、エンドトーンがスーパフレームの終端の前後に設定されたエンドトーンスロット内で送信されるものであって、前記一の無線通信装置はエンドトーンスロット内で最初に受信したエンドトーンを基準にしてスーパフレームの終端を再設定するものである。
【０２５５】
これにより、スーパフレームグループの各無線通信装置は、スーパフレームにおいて最も早いエンドトーンに同期することが可能となる。
【０２５６】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置が、他の無線通信装置から受信したエンドトーンが、エンドトーンスロット内で最初のものであって、自己のエンドトーンの送信開始以前に受信完了したとき、その完了時点でスーパフレームの終端を再設定するステップと、エンドトーンを受信したタイミングで自己のエンドトーンを送信するステップとを有するものである。
【０２５７】
これにより、最初に受信したエンドトーンと自己のエンドトーンとの時間差をより小さく維持できるので、全体として短時間に同じスーパフレームに同期することが可能になる。
【０２５８】
また、本発明の無線通信方法は、スーパフレームを共有する無線通信装置のグループであるスーパフレームグループが複数混在したとき、第１のスーパフレームグループの無線通信装置が、自己のスーパフレームグループの他の無線通信装置へ第２のスーパフレームと同期することを通知するステップと、第１のスーパフレームグループの当該無線通信装置が、スーパフレーム全体にわたって第２のスーパフレームグループからのエンドトーンを受信待ちし、受信した当該エンドトーンを基準にしてスーパフレームの終端を再設定するものである。
【０２５９】
これにより、無線通信装置は、モバイル環境下で他のスーパフレームグループと遭遇しても送受信を開始することが可能になる。
【０２６０】
また、本発明の無線通信方法は、第１のスーパフレームグループに属する無線通信装置が現在の終端を通知するエンドトーンを送信した後に、エンドトーンスロット内で再度エンドトーンを送信することにより、他の無線通信装置へ第２のスーパフレームグループのスーパフレームと同期することを通知し、その同期することを通知するエンドトーンを受信した、第１のスーパフレームグループに属する他の無線通信装置が、現在の終端を通知するエンドトーンを送信した後に、エンドトーンスロット内で再度エンドトーンを送信するものである。
【０２６１】
これにより、無線通信装置は、再同期をスーパフレームグループ単位で実行することになり、現時点での通信が途絶える心配が無く、グループが収束して纏まるのですべての通信が可能になる。
【０２６２】
また、本発明の無線通信方法は、狭帯域信号トーンに継続時間を変化させて定義するビギニングトーン１とビギニングトーン２を設けたものであって、無線通信装置が通信の衝突回避のための狭帯域信号のビギニングトーン１をキャリアセンスしながら送信するステップと、そのビギニングトーン１を受信した無線通信装置が、狭帯域信号のビギニングトーン２を送信するステップと、そのビギニングトーン1もしくはビギニングトーン２を受信した無線通信装置が、現在のスーパフレーム内では自己からの狭帯域信号のビギニングトーン１を送信することを中止するステップとを有するものである。
【０２６３】
これにより、無線通信装置は、マルチキャスト通信などで複数の応答がされるとき、一つずつ応答するように各無線通信装置が送信を抑制するようになる。
【０２６４】
また、本発明の無線通信方法は、ビギニングトーン１を送信した無線通信装置がビギニングトーン２を受信した無線通信装置へ属性および／または通信環境を問い合わせるプローブ要求を広帯域信号で送信するステップと、そのプローブ要求を受信した無線通信装置が、自己の属性や通信環境の情報を含むプローブ応答を広帯域信号で送信するステップとを有するものである。
【０２６５】
これにより、無線通信装置は、マルチキャストによるプローブ要求をビギニングトーンを使用して行わせることにより、同じ時間帯に複数の地理的再利用が可能となる。
【０２６６】
本発明の無線通信方法は、プローブ要求を受信した無線通信装置がプローブ応答を送信する前に送受信トーンを送信するステップと、プローブ要求を送信した無線通信装置が前記送受信トーンを受信したとき、受信した送受信トーンを転送するステップと、プローブ要求を送信していない無線通信装置が送受信トーンを受信したとき、自己からのプローブ応答の送信開始を停止するステップとを有するものである。
【０２６７】
これにより、要求側の無線通信装置と、次近接の位置にある応答側の無線通信装置との競合を極力抑えることが可能となる。
【０２６８】
また、本発明の無線通信方法は、プローブ要求を送信した無線通信装置がプローブ応答を受信完了するまでの所定時間をバックオフによりカウントするステップと、プローブ要求を送信した無線通信装置が所定時間をカウント終了したとき、プローブ要求期間の終了通知を近隣の無線通信装置へ送信するステップとを有するものである。
【０２６９】
これにより、無線通信装置は、必要最小限の時間でプローブを終了することができる。
【０２７０】
また、本発明の無線通信方法は、プローブ要求においてプローブ要求を送信した無線通信装置が複数の指向性アンテナにより複数のセクタを構成し、各セクタ内の無線通信装置は、互いに送受信可能な状態であるとき、プローブ要求を送信した無線通信装置が行う送受信トーンの送信が、各指向性アンテナによりセクタ毎に順番に行われるものである。
【０２７１】
これにより、固定式の無線通信装置のプローブ処理はセクタを決めて行うことで能率的にプローブ動作を実行可能となる。
【０２７２】
また、本発明の無線通信方法は、プローブ要求を送信した無線通信装置がセクタ毎に、プローブ応答を受信完了するまでの所定時間をバックオフによりカウントするステップと、プローブ要求を送信した無線通信装置がすべてのセクタにおいて所定時間のカウントを終了したとき、プローブ要求期間の終了通知を近隣の無線通信装置へ送信するステップとを有するものである。
【０２７３】
これにより、無線通信装置は、セクタの待ち時間も必要最小限にすることができる。
【０２７４】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置がエンドトーンスロット内でエンドトーンに続いて送受信トーンを受信したとき、当該エンドトーンスロット終了後のスーパフレームにおいて、近隣の無線通信装置が送信するデータ送受信予約情報を含むコントロールフレームを収集し、次のスーパフレームのコントロールフレームで予約されていない時間帯に、自己の属性や通信環境情報、および／またはコントロールフレームで予約された時間帯の情報を含むプローブ応答を送信するものである。
【０２７５】
これにより、無線通信装置は、ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅを利用した通信を行うことでデータピリオドの全区間を時間予約できるので、従来方式に比べスーパフレームの全体を有効に利用可能になる。
【０２７６】
また、本発明の無線通信方法で使用する狭帯域信号(トーン信号)の継続時間は、送受信トーン、ビギニングトーン１、ビギニングトーン２、エンドトーンの順に長く、エンドトーンはビギニングトーン２の少なくとも２倍以上である。
【０２７７】
これにより、無線通信装置の送受信トーンは、スループットに関係するので最も小さくなくてはならないが、エンドトーンが３倍以上重なってもエンドトーンであると検出できる。また、ビギニングトーン１が同時期に二つ以上吹かれても、ビギニングトーン２であると見なされることになる。
【０２７８】
また、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通信する一の無線通信装置の無線通信方法であって、スーパフレーム内の経過時間を計測し、終端を識別するためのエンドトーンを送信するステップと、最初に送信したエンドトーンを基にして再設定された終端時刻を基準に、所定の時間経過後にデータ送信を通知するための送受信トーンを送信するステップと、当該送受信トーンの送信完了後、データ信号を送信するステップと、を有するものである。
【０２７９】
また、本発明の無線通信方法では、前記エンドトーンおよび送受信トーンは、狭帯域信号であり、前記データ信号は、広帯域信号のデータ信号である。
【０２８０】
また、本発明の無線通信方法は、前記一の無線通信装置が、通信の衝突回避のための狭帯域信号のビギニングトーン１をキャリアセンスしながら送信するステップと、前記一の無線通信装置が、前記ビギニングトーン１を受信した他の無線通信装置により送信されたビギニングトーン２を受信するステップと、を有するものである。
【０２８１】
また、本発明の無線通信方法は、前記ビギニングトーン１を送信した一の無線通信装置が、前記ビギニングトーン２を送信した前記他の無線通信装置へ、属性および／または通信環境を問い合わせるプローブ要求を広帯域信号で送信するステップと、前記プローブ要求を受信した前記他の無線通信装置から、自己の属性および／または通信環境の情報を含むプローブ応答を広帯域信号で受信するステップと、を有するものである。
【０２８２】
また、本発明の無線通信装置は、トーン信号を送受信するトーン信号通信部と、変調して広帯域信号でデータを送受信するデータ信号通信部と、時刻管理部と、フレーム送受信部とを有している。その時刻管理部は、スーパフレーム内の経過時間を計測し、終端を識別するためのエンドトーンをトーン信号通信部から送信したり、あるいはエンドトーンをトーン信号通信部を介して受信し、自己の終端時刻以前に最初に受信したエンドトーンを基準にして終端時刻を再設定する。また、フレーム送受信部は、時刻管理部が再設定した終端時刻を基準に、所定の時間経過後にデータ送信を通知するための送受信トーンをトーン信号通信部から送信し、当該送受信トーンの送信完了後、データをデータ信号通信部を介して送信したり、あるいは送受信トーンを受信したときデータ信号通信部を受信可能状態にしてデータをデータ信号通信部から受信したりする。
【０２８３】
この構成により、無線通信装置はビーコンを使用することなく、スーパフレームグループ間のスーパフレーム同期を実現することができる。
【０２８４】
また、本発明の無線通信装置は、前記トーン信号通信部が、狭帯域のトーン信号を送受信する狭帯域通信部であり、前記データ信号通信部が、変調して広帯域信号でデータを送受信する広帯域通信部である。
【０２８５】
この構成により、無線通信装置はビーコンを使用することなく、スーパフレームグループ間のスーパフレーム同期を実現することができる。
【０２８６】
また、本発明の無線通信装置は、再同期制御部をさらに有している。その再同期制御部は、スーパフレームを共有する自己と同一グループに属する他の無線通信装置へ、スーパフレームを共有していない他のグループのスーパフレームに同期することを通知する。そして、スーパフレームの全期間において、他のグループのエンドトーンを監視し、当該エンドトーンを受信したとき、スーパフレームの終端に再設定してエンドトーンを狭帯域通信部を介して送信する。
【０２８７】
これにより、無線通信装置は、他のスーパフレームグループのスーパフレームと同期をとることが可能になる。
【０２８８】
また、本発明の無線通信装置は、ビギニングトーン制御部へビギニングトーン１の送信を指示し、その後当該ビギニングトーン制御部からビギニングトーン２の受信を通知されたとき、他の無線通信装置へ属性や通信環境情報の通知を要求するプローブ要求フレームの送信を前記フレーム送受信部へ指示するプローブ送信部と、前記プローブ要求を受信したとき、自己の属性および／または通信環境情報を送信するように前記フレーム送受信部へ指示するプローブ受信部とをさらに有するものである。
【０２８９】
この構成により、無線通信装置は、ビーコンにて実施されてきたノードの生存確認をプローブにて実施することができる。
【０２９０】
（実施の形態８）
本実施の形態では、エンドトーンを使って異なる変調方式による無線通信方式を利用する無線通信装置（ノード）間で同期を取り、互いに干渉せずに送受信するＭＡＣの構成について説明する。
【０２９１】
ここでは、例えば、ある周波数帯に２つの変調方式ＡＳＫとＰＳＫで変調された信号を送受信する装置群があるとして、ＡＳＫの装置群をＡ群、ＰＳＫの装置群をＢ群とする。
【０２９２】
図２８は、本実施の形態におけるスーパフレームの構成を示す図である。
【０２９３】
Ａ群とＢ群は、それぞれのキャリアを無変調で送信するエンドトーンを互いに送信し合って、一つのスーパフレーム同期に達する。エンドトーンは、上記の実施の形態と同じくエンドトーンスロット２８１０にて送信する。但し、本実施の形態では、エンドトーンスロット２８１０においては、実施の形態１のような、長さや間欠性を利用した、再同期のトーン信号やプローブ用のトーン信号の構成は使用せず、エンドトーンのみを使用する。なお、後述のように、再同期用のトーン信号は別のスロットにおいて存続する。その後に、Ａ群はＡ方式トーンスロット２８２０、Ｂ群はＢ方式トーンスロット２８３０にて、それぞれのアクティブトーンを送信する。アクティブトーンは、信号としては、従来と同じく、変調または無変調の信号である。本実施の形態では、トーンの長さはすべて同じとする。それぞれの方式トーンスロット２８２０、２８３０にて受信されたトーン信号は、近傍にそれぞれの群に属する無線通信装置の存在を認識させる。
【０２９４】
もし自己と異なる無線通信方式を利用する無線通信装置が、近傍に存在しない場合には、データ通信用スロット２８６０のすべてのスロットをデータ通信用に使用してもよい。
【０２９５】
これに対し、もし自己と異なる無線通信方式を利用する無線通信装置が近傍に存在する場合には、データ通信は、データ通信用スロット２８６０を方式ごとに分割したサブスーパフレーム２８６１、２８６２内での通信に限定される。ここで、図２８の例では、サブスーパフレーム２８６１は、Ａ方式の時間を示し、サブスーパフレーム２８６２は、Ｂ方式の時間を示している。
【０２９６】
全スロット要求スロット２８４０は、データ通信用スロット２８６０についてすべて一方の変調方式（ここでは、例えば、Ａ群とする）による利用を許すスロットである。全スロット要求スロット２８４０にてトーン信号を受信すると、Ｂ群の無線通信装置は、たとえＡ群の無線通信装置と同期が取れていたとしても、トーンの送信以外の通信を停止する。
【０２９７】
全スロット要求スロット２８４０は、ストリーム伝送などでどうしてもスーパフレームを半分に縮退させたくないＡ群の無線通信装置が要求するものである。
【０２９８】
なお、本実施の形態では、一つの全スロット要求スロット２８４０のみを用いたが、もっと多くの要求スロットを設定することも可能である。すなわち、データ通信用スロット２８６０の何割を要求するかを示すスロット（例えば、０、２、４、６、８、１０割のスロット要求）を設定するといった実施の仕方もある。この場合には、各方式の通信スロットにおけるコントロールフレームを送信するスロットを保護して当該スロットがいつも一定の時間軸上に来るように、削る（または増やす）スロットの位置を前もって割り振らなければならない。
【０２９９】
再同期スロット２８５０は、別のスーパフレームグループを探索するためのトーンスロットであって、必要に応じてＡ群またはＢ群のノードが送信する。実施の形態１の場合と同様に、再同期トーンは、バケツリレー式に伝えられてスーパフレームグループ全体で再同期状態に入る。
【０３００】
なお、トーン信号は、Ａ群およびＢ群ともそれぞれＡＳＫ、ＰＳＫにて送信することに限定されない。また、トーン信号は、ＤＳ−ＵＷＢのパルス幅を広げたものに限定されない。
【０３０１】
データ通信用スロット２８６０における各方式時間のサブスーパフレーム（例えば、Ａ方式時間のサブスーパフレーム２８６１、Ｂ方式時間のサブスーパフレーム２８６２）の中では、一般的なＴＤＭＡ系またはＣＳＭＡ系のプロトコルが展開される。
【０３０２】
本実施の形態では、もちろんＷｉＭｅｄｉａ ＭＡＣのような自立分散型のビーコンピリオド方式も存在してよい。また、ビーコンをＡＰ（Access Point）、ＰＮＣ（Piconet Coordinator）が送信して各方式時間内のスロットの予約受付を行うといったＩＥＥＥ８０２.１５系のＭＡＣでもよい。ただ、本実施の形態は、方式時間内のスロットのみを使用するという点のみが異なる。
【０３０３】
同じ周波数帯でトーンを送信するため、エンドトーンかどうかは、既にエンドトーンスロット同期が取れている場合には、エンドトーンスロット２８１０で最初に来たトーン信号をエンドトーンとみなす。エンドトーンスロット２８１０に同期していない場合には、エンドトーンは方式トーンスロット２８２０、２８３０との組み合わせで送信されるので、この組み合わせのパターンのトーン信号をエンドトーンとみなす。このため、再同期状態でエンドトーンを見つける場合は、見つけた時点ではエンドトーンの送信を行わず、次回のエンドトーンスロットからエンドトーン同期を行う。
【０３０４】
これにより、参加者の有無を確認しながら動的に通信方式ごとのスロットを変化させて通信することが可能になる。
【０３０５】
なお、通信は二者以上の間で行われるものであるため、一方は全スロット使用可能状態に、他方は分割状態にそれぞれ陥る可能性がある。このため、お互いのビーコンや通信要求のフレームにて自身のＡ方式またはＢ方式のアクティブスロットの見え方を通知し合って、分割状態である相手には通信スロットを配慮する必要がある。例えば、ＴＤＭＡ系のプロトコルの場合は、スロットの割り当てを要求するランダムアクセスの時間などは、本来の自己の方式のスーパフレームにて行い、両者で確認の取れた拡張されたスロットをＴＤＭＡで使用し、また、ＣＳＭＡ系のプロトコルの場合は、方式群として他方式の方式時間を利用しないなどの工夫が必要となる。
【０３０６】
なお、本実施の形態では、二つの異なる無線通信方式（ＡＳＫおよびＰＳＫ）を仮定して説明したが、無線通信方式の種類は二種類に限定されない。三種類以上の方式にて共存する場合には、近傍に存在しない各方式のサブスーパフレームの再利用方式にはいろいろある。例えば、常にすべての方式が時間独占優先度において順序付けられている場合には、その順序に従って、近傍に存在する方式のうち最も強い方式が近傍に存在しない各方式のサブスーパフレームのすべてを独占する方式が考えられる（再利用方式１）。また、サブスーパフレームの連続性を重要視する方式群の場合には、等分された各方式のサブスーパフレームの近傍に存在しない方式に代えて、近傍に存在する方式のうち時間的にその直前の方式を利用するようにしてもよい（再利用方式２）。なお、「サブスーパフレーム」とは、各方式の本来の占有通信時間を示すものである。
【０３０７】
図２９は、本実施の形態における三方式共存時のスーパフレームの構成を示す図である。スーパフレームは、各種スロットにより構成され、データ通信用スロット２８６０は、Ａ方式からＣ方式のサブスーパフレームにより構成されている。この例では、無線通信方式の種類として、上記のＡ方式およびＢ方式に加えてＣ方式が存在している。Ｃ方式の装置群は、Ｂ方式トーンスロット２８３０の後に、Ｃ方式トーンスロット２８３５にて、アクティブトーンを送信する。
【０３０８】
この例では、図２９Ａに示すように、データ通信用スロット２８６０は、方式ごとに、順に、Ａ方式時間のサブスーパフレーム２８６１、Ｂ方式時間のサブスーパフレーム２８６２、Ｃ方式時間のサブスーパフレーム２８６３の三つに分割されている。
【０３０９】
この構成において、図２９Ｂに示すように、Ｃ方式が不在の場合は、順序付けがＡ＞Ｂ＞Ｃのときは、Ｃ方式時間のサブスーパフレーム２８６３ａを、存在する方式のうち順序付けが最上位のＡ方式時間として利用し（再利用方式１）、サブスーパフレームの連続性を重要視するときは、Ｃ方式時間のサブスーパフレーム２８６３ａを、時間的に直前のＢ方式時間として利用する（再利用方式２）。
【０３１０】
また、図２９Ｃに示すように、Ｂ方式が不在の場合は、順序付けがＡ＞Ｂ＞Ｃのときは、Ｂ方式時間のサブスーパフレーム２８６２ａを、存在する方式のうち順序付けが最上位のＡ方式時間として利用し（再利用方式１）、サブスーパフレームの連続性を重要視するときは、Ｂ方式時間のサブスーパフレーム２８６２ａを、時間的に直前のＡ方式時間として利用する（再利用方式２）。
【０３１１】
また、図２９Ｄに示すように、Ａ方式が不在の場合は、順序付けがＡ＞Ｂ＞Ｃのときは、Ａ方式時間のサブスーパフレーム２８６１ａを、存在する方式のうち順序付けが最上位のＢ方式時間として利用し（再利用方式１）、サブスーパフレームの連続性を重要視するときは、Ａ方式時間のサブスーパフレーム２８６１ａを、時間的に直前のＣ方式時間として利用する（再利用方式２）。
【０３１２】
また、本実施の形態では、エンドトーンスロット２８１０に続くスロットとして、方式トーンスロット２８２０、２８３０、全スロット要求スロット２８４０、および再同期スロット２８５０を定義したが、エンドトーンスロット２８１０以降の各スロットの順番は、本実施の形態の通りでなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０３１３】
本発明は、アドホックネットワークにおける無線通信方法および無線通信装置に有用であり、特にモビリティ環境下において無線通信装置間でファイル交換するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０３１４】
【図１】従来の無線通信方法におけるＴＤＭＡによるスーパフレームの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における無線通信装置の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における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
【図４】本発明の実施の形態１における各トーン信号の長さを示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるスーパフレームの同期処理を説明するフロー図
【図６】本発明の実施の形態１におけるスーパフレームの同期動作を示す図
【図７】本発明の実施の形態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８】本発明の実施の形態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９】本発明の実施の形態１における無線通信装置の再同期エンドトーンの送受信動作を示す図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるデータ送受信の動作を示す図
【図１１】図１１Ａは、本発明の実施の形態１における要求側無線通信装置のプローブ処理を説明するフロー図、図１１Ｂは、本発明の実施の形態１における応答側無線通信装置のプローブ処理を説明するフロー図
【図１２】図１２Ａは、本発明の実施の形態１における無線通信装置が２ホップ内に位置したときの配置図、図１２Ｂは、本発明の実施の形態１における無線通信装置のビギニングトーン１、２の送受信動作を示す図、図１２Ｃは、本発明の実施の形態１における無線通信装置のビギニングトーン１、２の送受信動作を示す図
【図１３】図１３Ａは、本発明の実施の形態１における無線通信装置が３ホップ内に位置したときの配置図、図１３Ｂは、本発明の実施の形態１における無線通信装置のビギニングトーン１、２の送受信動作を示す図
【図１４】本発明の実施の形態１における無線通信装置がトーン信号を受信した場合の動作を示した図
【図１５】本発明の実施の形態１における無線通信装置がトーン信号を受信した場合の動作を示した図
【図１６】本発明の実施の形態１におけるＲＴＳ／ＣＴＳによる衝突回避を説明する図
【図１７】本発明の実施の形態２における無線通信装置の配置を示す図
【図１８】本発明の実施の形態３におけるスーパフレームのトーン信号とフレームを説明するタイミングチャート
【図１９】本発明の実施の形態３における無線通信装置の構成を示す図
【図２０】図２０Ａは、本発明の実施の形態３におけるプローブ要求元の無線通信装置の動作フロー図、図２０Ｂは、本発明の実施の形態３におけるプローブ応答する無線通信装置の動作フロー図
【図２１】本発明の実施の形態４におけるモバイルファイル交換装置の構成を示す図
【図２２】本発明の実施の形態４におけるモバイルファイル交換装置が管理する音楽ソフトのファイルリストを示す図
【図２３】本発明の実施の形態５におけるモバイルファイル交換装置の構成を示す図
【図２４】本発明の実施の形態５におけるモバイルファイル交換装置がアクセスポイントに接続するシーケンスを示す図
【図２５】本発明の実施の形態６における信号通信部の構成を示すブロック図
【図２６】本発明の実施の形態７における信号通信部の構成を示すブロック図
【図２７】本発明の実施の形態７における信号通信部の信号波形を示すタイミングチャート
【図２８】本発明の実施の形態８におけるスーパフレームの構成を示す図
【図２９】図２９Ａは、本発明の実施の形態８における三方式共存時のスーパフレームの構成を示す図、図２９Ｂは、Ｃ方式が不在の場合におけるＣ方式のサブスーパフレームの再利用方式を説明するための図、図２９Ｃは、Ｂ方式が不在の場合におけるＢ方式のサブスーパフレームの再利用方式を説明するための図、図２９Ｄは、Ａ方式が不在の場合におけるＡ方式のサブスーパフレームの再利用方式を説明するための図
【符号の説明】
【０３１５】
１０１  広帯域通信部
１０２  狭帯域通信部
１０３  ＭＡＣ制御部
１０４  上位層処理部
１０５、２００１  アンテナ
１０６  指向性制御部
１３１  フレーム送受信部
１３２  時刻管理部
１３３  再同期制御部
１３４  ビギニングトーン制御部
１３５  ＲＴＳ／ＣＴＳ−ｅデータフレーム送信部
１３６  プローブ受信部
１３７  プローブ送信部
１６１  プローブトーン制御部
６０１〜６０６  無線通信装置
１８０１  タッチパネルディスプレイ
１８０２  音声端子
１８０３  画像入出力コマンド受付部
１８０４  音声入出力音声コーデック
１８０５  メインＣＰＵ
１８０６  ハードディスク装置
１８０７  ＭＡＣインタフェース用メモリ
１８０８  外部メディア部
２５００、２６００  信号通信部
２５０２  搬送波信号源
２５１０  トーン信号通信部
２５１２、２５２２、２６１２  フィルタ
２５１４、２５２４、２６１４  送受切り替えスイッチ
２５１６、２５１８  周波数変換器
２５１９  トーン信号制御部
２５２０  データ信号通信部
２５２６、２６１６  復調器
２５２８、２６１８  変調器
２５２９  データ信号制御部
２５３０  分配器
２６１０  通信部
２６１９  信号制御部
２８１０  エンドトーンスロット
２８２０  Ａ方式トーンスロット
２８３０  Ｂ方式トーンスロット
２８３５  Ｃ方式トーンスロット
２８４０  全スロット要求スロット
２８５０  再同期スロット
２８６０  データ通信用スロット
２８６１  Ａ方式時間のサブスーパフレーム
２８６２  Ｂ方式時間のサブスーパフレーム
２８６３  Ｃ方式時間のサブスーパフレーム
【図１】
2008219872.tif 000003
【図２】
2008219872.tif 000004
【図３】
2008219872.tif 000005
【図４】
2008219872.tif 000006
【図５】
2008219872.tif 000007
【図６】
2008219872.tif 000008
【図７】
2008219872.tif 000009
【図８】
2008219872.tif 000010
【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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