(57)【要約】【課題】通信用チャネルが中継途中で変更される通信システムにおいても、適切に通信システムが運用できる中継装置および無線通信方法を提供。【解決手段】中継器A、B、C 14は、通信機A 12から、通信機B、C 12に送信された信号を中継し、中継する際に、複数の通信用チャネルのうちから通信用チャネルを選択して中継を行う。中継器A、B、C 14は、中継の起点である中継器A 12が使用する通信用チャネルに関する情報を有する中継フレームを送受信する。中継情報フレームは、中継段数フィールド、元チャネル情報フィールド、チャネルずれ情報フィールドからなる。中継段数フィールドは、このフレームを送信している中継器14の中継段数を示す。「元チャネル情報」は、ルート通信機、すなわち通信機A 12が使っているチャネルの情報を示す。【選択図】図１
2008079023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの１つの無線通信装置から、他の無線通信装置に送信された信号を中継し、中継する際に、複数の通信用チャネルのうちから通信用チャネルを選択して中継を行う無線通信システムに用いられる中継装置において、該装置は、中継の起点である前記無線通信装置が使用する通信用チャネルに関する情報を有する中継フレームを受信する受信部と、該中継フレームを送信する送信部とを含むことを特徴とする中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継装置において、前記中継フレームには、中継の起点である前記無線通信装置から見て該中継装置が何段目の中継器であるかを示す情報を含むことを特徴とする中継装置。
【請求項３】
請求項１に記載の中継装置において、前記中継フレームのための通信期間は、少なくとも２つ有り、一つの中継フレームのための通信期間は、受信用であり、他の１つの中継フレームのための通信期間は、送信用であり、該中継装置は、受信時と送信時で異なる中継フレームのための通信期間を用いることを特徴とする中継装置。
【請求項４】
請求項３に記載の中継装置において、前記中継フレームには、中継の起点である前記無線通信装置から見て該中継装置が何段目の中継器であるかを示す情報を含み、前記中継フレームは２つ有り、該２つの中継フレームの一方は、奇数段目の中継器に関する情報を含み、他方の中継フレームは、偶数段目の中継器に関する情報を含むことを特徴とする中継装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の中継装置において、前記中継フレームは、前記信号を構成するフレームとともに、スーパフレームを構成することを特徴とする中継装置。
【請求項６】
請求項５に記載の中継装置において、該装置は、非再生中継を行うことを特徴とする中継装置。
【請求項７】
無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの１つの無線通信装置から、他の無線通信装置に送信された信号を中継し、中継する際に、複数の通信用チャネルのうちから通信用チャネルを選択して中継を行う無線通信方法において、
中継するときに、中継の起点である前記無線通信装置が使用する通信用チャネルに関する情報を有する中継フレームを上流側から受信し、該中継フレームを下流側に送信することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの１つの無線通信装置から、他の無線通信装置に送信された信号を中継し、中継する際に、複数の通信用チャネルのうちから通信用チャネルを選択して中継を行う無線通信システムに用いられる中継装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線を利用した無線通信システムには、たとえば特許文献１に示す家庭内LANシステムが有る。また、家庭内LANシステムの一例として、WPAN(Wireless Personal Area Network)がある。WPANは、たとえば、パソコンとその周辺装置との間や、ビデオサーバとテレビモニタとの間を、無線でつなぐものである。WPANでは、通信を行う装置間が離れており、直接通信が困難な場合には、中継により通信可能にするとともに、通信の遅延を抑えることも考慮している。
【０００３】
従来、中継を伴う無線通信システムにおいて、中継による遅延時間を抑える必要がある場合には、中継器が受信した信号をそのまま増幅して送信する非再生中継が一つの手段として考えられてきた。この場合、中継器の送信波が受信側に回り込んで発振を起こすことを回避するために、受信波の周波数と送信波の周波数を異なるものとしている。
【特許文献１】特開２００６−２０２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周波数を分割して複数の通信用チャネルをもつ無線通信システムでは、たとえば、中継の起点である無線通信装置が、使用する利用チャネル(運用周波数)を指定する場合等に、チャネルをデータとして遣り取りすることがある。その際に、中継経路の途中にある中継器は、自分が使用する通信用チャネルを、中継の起点である無線通信装置が使用する上記通信用チャネルと異なるものとすることがある。この場合、利用チャネルが変更されているために、喰い違いが発生し、適切に通信システムを運用することができなかった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑み、通信用チャネルが中継途中で変更される通信システムにおいても、適切に通信システムが運用できる中継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】
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するために、無線通信システムを構成する複数の無線通信装置のうちの１つの無線通信装置から、他の無線通信装置に送信された信号を中継し、中継する際に、複数の通信用チャネルのうちから通信用チャネルを選択して中継を行う無線通信システムに用いられる中継装置において、当該中継装置は、中継の起点である無線通信装置が使用する通信用チャネルに関する情報を有する中継フレームを受信する受信部と、中継フレームを送信する送信部とを含むことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、各中継装置は、中継の起点である無線通信装置が使用する通信用チャネルに関する情報を中継するため、各中継装置が、複数の通信用チャネルのうちから中継装置ごとに通信用チャネルを選択して中継を行っても、中継の起点である無線通信装置が使用する通信用チャネルに関する情報を伝えることができる。結果として通信システムを正しく運用できる。
【０００８】
中継フレームのための通信期間は少なくとも２つ設けることができ、そのうちの１つの中継フレームのための通信期間は、受信用であり、他の１つの中継フレームのための通信期間は、送信用であり、中継装置は、受信時と送信時で異なる中継フレームのための通信期間を用いることとしてもよい。これによれば、受信と送信のタイミングをずらすことにより、中継器の処理時間を確保することが容易にできる。なお、中継フレームのための通信期間は１つでもよい。
【０００９】
中継フレームには、中継の起点である無線通信装置から見て中継装置が何段目の中継器であるかを示す情報を含むことができる。これは、中継の起点である無線通信装置からカウントした中継段数、または、中継の起点ではない所定の無線通信装置からカウントした中継段数とすることができる。
【００１０】
その場合、複数の中継フレームのうちの１つは、奇数段目の中継器に関する情報を含み、他の１つの中継フレームは、偶数段目の中継器に関する情報を含むことが好ましい。中継情報に２つ以上のフレーム(タイミング)を設ける場合に、中継段数の奇数、偶数の情報により、その位置が決まることにより、各中継器がどのタイミングを使うべきかを、さらに確実に知ることができる。
【００１１】
中継フレームは、中継すべき信号を構成するフレームとともに、スーパフレームを構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通信用チャネルが中継途中で変更される通信システムにおいても正しく通信システムが運用できる中継装置および無線通信方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に添付図面を参照して本発明による通信システムおよび中継装置の実施例を詳細に説明する。図１は、本実施例の通信システム10におけるネットワーク構成を示す。通信システム10は、複数の無線通信装置である通信機A、B、C 12と中継器A、B、C 14から構成される。通信機A 12と通信機B 12との間の通信は、中継器A 14、中継器B 14を介して行われ、通信機A 12と通信機C 12との間の通信は、中継器C 14を介して行われている。各中継器A、B、C 14は、複数の通信用チャネルのうちから中継装置ごとに通信用チャネルを選択して非再生中継を行う。本実施例では、通信機A、B、C 12および中継器A、B、C 14は、それぞれ、いずれも同一の構成を有する。
【００１４】
一般に中継器を有するネットワークでは、ループを避けるために、中継装置および無線通信装置は、木構造を構成している。そこで、１つのルートにおける複数の中継器を識別するための情報として、すなわち、中継の起点である無線通信装置から見て中継装置が何段目の中継器であるかを示す情報として、ルートとなる、すなわちネットワークを管理する通信機A 12からの中継の段数(累積回数)を用いる。本実施例では、これを本実施例では中継段数と呼ぶ。中継器A 14の中継段数は１、中継器B 14の中継段数は２、中継器C 14の中継段数は１とする。また、便宜的にルートとなる通信機A 12を、中継段数０の中継器として扱う。各無線通信装置および中継装置から見て、ルートとなる無線通信装置がある側を上流側、反対側を下流側と呼ぶ。
【００１５】
図２は、中継器A、B、C 14の構成を示す。中継器14は、上流および下流からの信号をそれぞれ受信する受信アンテナ16a、16bと、上流および下流へ信号をそれぞれ送信する送信アンテナ18a、18bと、本体部20からなる。本実施例の中継器14では、上流からの信号を下流に中継する系統と、下流からの信号を上流に中継する系統を独立に有し、これらの系統は同一の構成とする。参照符号の「a」は、上流からの信号を下流に中継する系統の機器を示し、参照符号の「b」は、下流からの信号を上流に中継する系統の機器を示す。これらの系統を区別するときは、参照符号に「a」、「b」を付すが、区別しないときは、参照符号に「a」、「b」は付さない。
【００１６】
中継器14の受信アンテナ16は、制御部22に接続されている。制御部22は、周波数変換器24、増幅器26を介して送信アンテナ18に接続されている。さらに制御部22は、復調部28、変調部30とも接続されている。変調部30は周波数変換器24に接続されている。
【００１７】
制御部22は、中継の起点である無線通信装置12が使用する通信用チャネルに関する情報を有する中継フレームを受信する受信部と、当該中継フレームを送信する送信部の機能を有する。
【００１８】
中継器14は、受信アンテナ16から受信した信号の周波数を周波数変換器24で変換し、変換後の信号を増幅器26で増幅した後、送信アンテナ18を用いて送信する。このとき、再生はしない非再生中継を行う。そのために、制御部22は、図３に示すように、受信アンテナ16からの入力信号を周波数変換器24にそのまま出力する。一方、図４に示すように、制御部22は、復調部28を使って入力信号から、中継情報に係るデータを取り出し、内容を解釈し、必要な中継情報を作成する。作成した中継情報を変調部30で変調し、変調した信号を周波数変換器24に送る。周波数変換器24は、作成された中継情報と、再生されなかった入力信号とを後述するようなタイミングで増幅器26に出力する。増幅された信号は、送信アンテナ18から送信される。
【００１９】
受信アンテナ16からの入力信号を図５に示す。図５は、入力信号であるスーパフレームの構成例を示す。通常のスーパフレームの構成との違いは、ネットワークを管理するための情報を含むビーコンフレーム32と、実際の通信データを含むデータ通信フレーム34の他に、中継情報フレーム36を有することである。データ通信フレーム34は、Ｎ個（Ｎは１以上）のデータ通信フレーム34-1、...、34-Nからなり、中継情報フレーム36は、２つの中継情報フレーム36-1、36-2からなる。
【００２０】
中継情報フレーム36-1は、奇数段目の中継器の情報を伝達するためのものであり、中継情報フレーム36-2は、偶数段目の中継器の情報を伝達するためのものである。中継器の情報については、後述する。中継器14は中継情報フレーム36の期間だけは、通常の非再生中継処理は行わずに、受信データを自ら使うとともに、自らが作成したデータを、変調部30に送り、変調後、周波数変換器24を経て送信する。
【００２１】
上流の中継器から信号を受信したとき、上流の中継器が奇数段目の中継器であれば、受信した中継情報フレーム36-1に、当該中継器に関する情報があり、中継情報フレーム36-2には、情報が入っていない。上流の中継器から信号を受信したとき、上流の中継器が偶数段目の中継器であれば、受信した中継情報フレーム36-2に、当該中継器に関する情報があり、中継情報フレーム36-1には、情報が入っていない。
【００２２】
そして、送信するときは、送信する中継器が奇数段目の中継器であれば、中継情報フレーム36-1に、当該中継器に関する情報を作成して格納し、中継情報フレーム36-2の情報は削除して、下流の中継器に対して送信する。送信する中継器が偶数段目の中継器であれば、中継情報フレーム36-2に、当該中継器に関する情報を作成して格納し、中継情報フレーム36-1の情報は削除して送信する。
【００２３】
図６は中継情報フレーム36の構成を示す。中継情報フレーム36は、中継段数フィールド38、元チャネル情報フィールド40、チャネルずれ情報フィールド42からなる。中継段数フィールド38は、このスーパフレームを送信している中継器14の中継段数を示す。「元チャネル情報」は、ルート通信機(ネットワーク管理通信機)12が使っているチャネルの情報を示す。元チャネル情報は、具体的には、「2405MHz」を示す2405、または「チャネル11」を示す11のようなものなど、チャネルが識別できる情報であればよい。
【００２４】
中継器14は、既述のように必要に応じてチャネルの変更を行うため、中継情報フレームを送っているチャネルと「元チャネル」は一般には異なる。「チャネルずれ情報」は、フレームを送っているチャネルと元チャネルとのずれを示すものである。「チャネルずれ情報」は、たとえば「2405MHz」と「2410MHz」との差の「5MHz」という値を示す「５」、または「チャネル11」と「チャネル17」との差の「６」を示す数字である。「ずれ無し」の場合は、たとえば、「０」とする。
【００２５】
「元チャネル」と「チャネルずれ情報」は一方が判れば、他方も判る関係にあり、実際にはどちらかの情報は送信しなくてもよい。「一方が判れば、他方も判る」理由は、下流にある中継器は、上流の中継器から受信した信号のチャネルから、上流の中継器が使用したチャネルが判るため、一方が判れば、他方も判るからである。
【００２６】
中継におけるチャネル変更と中継情報伝達は以下のように行われる。ルート通信機12は、ネットワーク管理通信機としてビーコンフレーム22を送信する一方で、偶数の中継段数を持つ中継器14として中継情報フレーム36-2を利用して、中継情報を送信する。このときの中継段数は０、元チャネル情報は現在このフレームを送信しているチャネル、チャネルずれ情報は「ずれ無し」である。
【００２７】
上流の中継器14からまだ中継情報を受取っていない中継器14は、中継情報フレーム36-1、中継情報フレーム36-2の両方のフレームを待ち受ける。直接上流の中継器の中継段数が奇数の場合には中継情報フレーム36-1が、偶数の場合には中継情報フレーム36-2が受信できる。それをもとにして自身の中継情報を作成する。中継段数は、受信した中継段数に１を加えた数である。元チャネル情報はそのまま用いる。チャネルずれ情報は、下流への通信のために、制御部22が割当てたチャネルと元チャネルとのずれとする。この情報を、自身の中継段数が奇数なら中継情報フレーム36-1で、偶数なら中継情報フレーム36-2で下流の中継器14、または通信機に送信する。
【００２８】
上流の中継器14から中継情報を受取っている中継器は、上流の中継情報36が変化していないことを、受信するごとに確認する。変化していれば自身の中継情報36を変更して作成する。いずれの場合でも、最新の中継情報36を下流の中継器、通信機に送信する。上流の中継器の中継段数と自身の中継段数は必ず１だけ異なるので、上流からの中継情報が入っている、すなわち受信する中継情報フレーム36と、下流への中継情報が入っている、すなわち送信する中継情報フレーム36は必ず異なる。
【００２９】
一般の通信機は、ルート通信機(中継段数０の中継器)12または中継器14からの中継情報36を受信することにより、現在実際に使っているチャネルとは別に、ルート通信機12が使っているチャネル(元チャネル)の情報を得ることができるため、食い違いが生じない。
【００３０】
以上のように、本実施例によれば、各中継器が、あらかじめ設けられた２つの中継情報フレームのうちの１つを利用して中継情報、とくにチャネル情報を隣接する中継器に伝達することで、ネットワーク全体にこの情報を伝達し、事前設定をすることなく、ネットワーク内のすべての通信機が、直接使っているチャネル(物理チャネル)だけでなく、ルート通信機が使っているチャネル(論理チャネル)を知ることができる。ルート通信機12がチャネルを指定した指示、たとえば、利用チャネルの切り替えを指示した場合に、その指示を正しく伝達することが可能となる。
【００３１】
たとえば、IEEE802.15.3規格のような例では、チャネル1（CH1)で通信していた時に、何らかの理由で、利用チャネルをCH2に変更したい場合に、ネットワークを管理する通信機12は、ネットワーク中の通信機に対し、あるタイミング（時刻）以降は、CH2で通信することをコマンドとして通知する。中継器14がこのコマンドを受信したとき、変更後のチャネル番号を書き換えることで、チャネルのずれを解消すると、このようなコマンドを実質上無効にすることになる。また、アプリケーションレベルでチャネル情報を遣り取りしているときは、非再生中継器では検知が困難である。さらに、チャネルの検知を行うことにすると、処理オーバヘッドが発生して、処理の負担が重くなる。
【００３２】
上記の実施例は、１入力１出力の中継器の例であったが、中継器は、１対１以上の分岐、すなわち、１入力２出力(３分岐以上)であってもよい。各分岐で、異なるチャネルを割り当てることとしてもよい。
【００３３】
この場合、上記の実施例との相違は、下流の中継器、通信機に対し複数のチャネルで中継する場合に、チャネル毎に、異なる中継情報を作成し、送信することである。これによれば、３分岐以上の中継器を持つネットワークにおいても、中継器が、あらかじめ設けられた中継情報フレームを利用して、中継段数情報およびチャネル精報を、隣接する中継器を次々と経ることにより、ネットワーク全体に伝達できる。したがって、事前設定をすることなく、ネットワーク内のすべての通信機が、直接使っているチャネル(物理チャネル)だけでなく、ルート通信機が使っているチャネル(論理チャネル)を知ることができる。ルート通信機がチャネルを指定した指示、たとえば、利用チャネルの切り替えを指示した場合に、その指示を正しく解釈することが可能となる。
【００３４】
これまでの説明では、周波数分割の場合のチャネルを例として説明したが、コード分割の場合のチャネルでも同様の効果を得ることができる。また、中継情報のスロットを２個設け、奇数番目と偶数番目の中継器に割当てていたが、Ｎ個以上(Ｎは３)を割当て、各中継器の中継段数をＮで割った余りのスロットを、各中継器は使うこととしてもよい。図５の例では、２個の送信中継情報フレームと受信中継情報フレームを用いて、受信と送信のタイミングを異ならせていたが、３個以上の場合でも、中継器が、中継情報を受信するフレーム(タイミング)と、送信するフレーム(タイミング)を異ならせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例の通信システムにおけるネットワーク構成を示す説明図である。
【図２】通信システムを構成する中継器の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施例における非再生信号の流れを示す説明図である。
【図４】本実施例における中継情報の流れを示す説明図である。
【図５】本実施例におけるスーパフレームの構成を示す説明図である。
【図６】本実施例における中継情報フレームの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
10  通信システム
12  通信機
14  中継器
22  制御部
32  ビーコンフレーム
34  データ通信フレーム
36  中継情報フレーム
38  中継段数
40  元チャネル情報
42  チャネルずれ情報
【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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