(57)【要約】【課題】ビジートーン信号を用いてキャリア検出を行い、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることにより、装置の構成が簡略化されるとともにランダムアクセスを可能とすることを目的とする。【解決手段】高周波信号を送受信するアンテナ部と、インパルスラジオ信号の送受信処理を行うインパルスラジオ信号処理部と、ビジートーン信号の送受信処理を行うビジートーン信号処理部と、データを前記インパルスラジオ信号処理部に出力している間は前記ビジートーン信号処理部からビジートーン信号を送信させるアクセス制御部と、送受信されたデータの処理を行う上位層処理部とを具備するもので、ビジートーン信号を用いてキャリア検出を行い、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることにより、装置の構成が簡略化されるとともにランダムアクセスを可能とすることができる。【選択図】　図１
2004128790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を送受信するアンテナ部と、インパルスラジオ信号の送受信処理を行うインパルスラジオ信号処理部と、ビジートーン信号の送受信処理を行うビジートーン信号処理部と、データを前記インパルスラジオ信号処理部に出力している間は前記ビジートーン信号処理部からビジートーン信号を送信させるアクセス制御部と、送受信されたデータの処理を行う上位層処理部とを具備する無線通信装置。
【請求項２】
前記アクセス制御部において、ビジートーン信号を受信している間は送信データを前記インパルスラジオ信号処理部に出力することを禁止することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アクセス制御部において、ビジートーン信号をキャリア検出に用いて、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記ビジートーン信号は５．２ＧＨｚ帯の信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ビジートーン信号は２．４ＧＨｚ帯の信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、複数の無線端末間でデータを通信する無線通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インパルスラジオ信号を用いた無線通信システムは、数ナノ秒のパルス幅を持つパルスを用いてデータの送受信を行う。インパルスラジオ信号は周波数軸で見ると数ＧＨｚの超広帯域な帯域幅を持つため、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ−ＷｉｄｅＢａｎｄ）とも呼ばれる。インパルスラジオ信号は超広帯域に拡散されているため、各周波数成分の電力が非常に小さいことが特徴である。
【０００３】
従来、インパルスラジオ信号を用いた無線通信システムにおいては、アクセス制御方式として時間分割多元接続（ＴＤＭＡ：Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）方式を用いたものが知られている。ＴＤＭＡ方式を用いたインパルスラジオ通信システムでは、１つの周波数チャネルを一定時間間隔の時間スロットに分割し、各無線通信装置は時間スロットの同期を行い、それぞれ所定の時間スロットにデータを送信する。各無線通信装置は、受信した各スロットのデータが自身宛である場合にデータを取り込む。
【０００４】
また、従来のインパルスラジオ信号を用いた無線通信システムにおいては、１つ以上のサブキャリアを使用して、データの送受信を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特表平１０−５０８７２５号公報（第１ページ、要約、図１０）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のように、ＴＤＭＡ方式を用いたインパルスラジオ通信システムでは、各無線通信装置において、時間スロットを同期させる必要があるための制御が必要になる。アクセス制御方式にＴＤＭＡ方式を用いる理由の１つとして、インパルスラジオ信号の出力が微弱であるため、キャリア検出を行うことが困難であることが挙げられる。
【０００７】
また、インパルスラジオ信号の出力が微弱であることから、５．２ＧＨｚ帯を用いる他の無線通信システムなどからの干渉により、通信品質が劣化する恐れがある。
【０００８】
また、複数のサブキャリアを用いるインパルスラジオ通信システムでは、異なる周波数もしくは波形を持つサブキャリアを使用することでインパルスラジオ信号のチャネル化を行い、複数の端末が存在する場合は異なるチャネルを用いて通信を行っている。
【０００９】
本発明は、ビジートーン信号を用いてキャリア検出を行い、それにより、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｓｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式を用いることにより、装置の構成が簡略化されるとともにランダムアクセスを可能とすることを目的とする。
【００１０】
また、本発明はビジートーン信号に５．２ＧＨｚ帯の信号を用いることにより、５．２ＧＨｚ帯を用いる他の通信システムからの干渉を回避することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は同一チャネルにおいても、複数の端末間で通信を行うことを可能とすることにより、より多くの端末を収容することを可能とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、各無線通信装置がインパルスラジオ信号を送信している間、ビジートーン信号を送信し、各無線通信装置はビジートーン信号を検出することによりインパルスラジオ信号のキャリア検出を行い、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いるように構成したものである。
【００１３】
これにより、無線通信装置の構成を簡略化できるとともに、ランダムアクセスを可能とするという効果が得られる。また、ビジートーン信号に５．２ＧＨｚ帯の信号を用いることにより、５．２ＧＨｚを用いる他の無線通信装置が出力する信号をビジートーン信号として検出し、干渉を回避することができる。また、同一チャネルにおいて、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いてランダムアクセスを行うことにより、より多くの端末を収容することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、高周波信号を送受信するアンテナ部と、インパルスラジオ信号を送受信するインパルスラジオ信号処理部と、ビジートーン信号を送受信するビジートーン信号処理部と、データを前記インパルスラジオ信号処理部に出力している間は前記ビジートーン信号処理部からビジートーン信号を送信させるアクセス制御部と、送受信されたデータの処理を行う上位層処理部とを具備する無線通信装置としたものであり、他の無線通信装置がビジートーン信号を検出することによりインパルスラジオ信号を出力していることを検知することができるという作用を有する。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記アクセス制御部において、ビジートーン信号を受信している間は送信データをインパルスラジオ信号処理部に出力することを禁止することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置としたものであり、複数の無線通信装置がインパルスラジオ信号を同時に送信することを防ぐことができるという作用を有する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の無線通信装置において、前記アクセス制御部において、ビジートーン信号をキャリア検出に用いて、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることを特徴とするものであり、アクセス制御方式にＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることにより、ランダムアクセスを可能とするという作用を有する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置において、前記ビジートーン信号は５．２ＧＨｚ帯の信号であることを特徴とするものであり、５．２ＧＨｚ帯を使用する他の無線通信装置からの干渉を回避することができるという作用を有する。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置において、前記ビジートーン信号は２．４ＧＨｚ帯の信号であることを特徴とするものであり、２．４ＧＨｚ帯を使用する他の無線通信装置からの干渉を回避することができるという作用を有する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無線通信装置の構成図を示し、以下に説明する。図１において、１０は無線通信装置、１１は高周波信号の送受信を行うアンテナ部、１２はインパルスラジオ信号の送受信処理を行うインパルスラジオ信号処理部、１３はビジートーン信号の送受信処理を行うビジートーン信号処理部、１４はアクセス制御を行うアクセス制御部、１５はデータ（パケット）の発生、処理などを行う上位層処理部である。
【００２１】
図２はアクセス制御部１４のアクセス制御の方式を示す図であり、２１は端末１が送信しているインパルスラジオ信号、２２は端末１が送信しているビジートーン信号、２３は端末２が送信しているインパルスラジオ信号、２４は端末２が送信しているビジートーン信号である。
【００２２】
本発明の概念図を図４に示す。図４に示す各端末１から端末４の詳細な構成は図１に示されている。図４は、端末１が端末２にデータを送信する場合であり、端末１はデータと同時にビジートーン信号を端末２から端末４の各端末に送信している。端末２から端末４の各端末は端末１がデータを送信している間はビジートーン信号を受信し、送信することはできない。
【００２３】
まず、データの送信時の動作について説明する。上位層処理部１５において、送信データが出力され、アクセス制御部１４に入力される。
【００２４】
アクセス制御部１４は、ビジートーン信号処理部１３からビジートーン信号検出信号が入力されている間は、送信データの出力をしない。また、送信データをインパルスラジオ信号処理部１２に出力している間は、ビジートーン信号処理部１３にビジートーン信号を送信するように指示するビジートーン信号送信指示信号を出力する。
【００２５】
インパルスラジオ信号処理部１２は、送信データに基づいて符号化ならびに変調を行い、インパルスラジオ信号としてアンテナ部１１に出力する。
【００２６】
ビジートーン信号処理部１３は、アクセス制御部１４からビジートーン信号送信指示信号が入力されている間、ビジートーン信号をアンテナ部１１に出力する。なお、ビジートーン信号は、所定の単一周波数信号もしくは所定の周波数を中心周波数とした狭帯域信号である。
【００２７】
アンテナ部１１は、入力されたインパルスラジオ信号ならびにビジートーン信号を自由空間中に放出する。
【００２８】
なお、本実施の形態では、単一のアンテナ部１１でインパルスラジオ信号の送受信とビジートーン信号送受信を行う構成であるが、送受信アンテナ部１１はインパルスラジオ信号送受信用とビジートーン信号送受信用に別々に備えていてもよい。
【００２９】
次に、データの受信時の動作について説明する。アンテナ部１１より、インパルスラジオ信号を受信する。
【００３０】
インパルスラジオ信号処理部１２は、受信したインパルスラジオ信号を復調ならびに複号化を行い、受信データをアクセス制御部１４に出力する。
【００３１】
アクセス制御部１４は、受信データを上位層処理部１５に出力し、上位層処理部１５において上位層処理が行われる。
【００３２】
次に、図２に示す本実施の形態の無線通信装置のアクセス制御方式について説明する。無線通信装置である端末１は、インパルスラジオ信号２１を送信している間、同時にビジートーン信号２２を送信する。無線通信装置である端末２は、端末１からのビジートーン信号２２を受信している間は、インパルスラジオ信号２３を送信することを禁止する。同様に、端末２がインパルスラジオ信号２３を送信している間は、同時にビジートーン信号２４を送信する。
【００３３】
なお、アクセス制御部１４においては、ビジートーン信号をキャリア検出に用いてアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることが可能である。また、ビジートーン信号３１の出力は、インパルスラジオ信号３２の送信電力などから計算もしくは実測された電波到達距離などを考慮して決定する。
【００３４】
次に、本実施の形態のアクセス制御部１４にＣＳＭＡ／ＣＡ方式を適用した時の動作について、図５の動作フロー図を用いて説明する。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いる場合においては、各端末は上位層処理部１５から送信データが入力された場合（Ｓ５１）、ビジートーンチャネルの監視を行い、ＤＩＦＳと呼ばれる一定時間の間にビジートーン信号が検出されなかった場合（Ｓ５２）、送信データをインパルスラジオ信号処理部に出力し、送信する（Ｓ５３）。ビジートーン信号が検出された場合には、ビジートーン信号が検出されなくなってから、ＤＩＦＳと呼ばれる一定時間の間にビジートーン信号が検出されなかった場合（Ｓ５４）、さらにランダム時間待機し（Ｓ５５）、その後もビジートーン信号が検出されなかった場合はＳ５３に進み、さらにビジートーン信号が検出された場合にはＳ５４に戻る（Ｓ５６）。
【００３５】
以上の動作を行うことにより、各端末からの送信が集中することを防ぎ、衝突を回避することができる。
【００３６】
従って、ＴＤＭＡ方式のようなタイミング管理を必要とするアクセス制御方式を用いる場合は集中管理局を必要とし、各端末は集中管理局から割り当てられた時間タイミングでデータを送信することになりますが、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いる場合は、各端末がキャリア（ビジートーン信号）を検出して、チャネルが空いている時にデータを送信するという分散制御を行っているため、ランダムアクセスが実現できる。
【００３７】
また、本発明は、従来のインパルスラジオ通信システムにおいては、インパルスラジオ信号のキャリア検出が困難であることから、同一チャネルを用いて複数の端末間で通信を行うことが難しかったため、複数のサブキャリアを用いて複数の端末間で通信を行う方式が用いられていたが、本発明のビジートーン信号を用いる方式においては、それだけでも複数の端末間での通信を可能とするが、従来のサブキャリアを用いる方式と併用して用いることにより、さらに多くの端末を収容することを可能とする。
【００３８】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１において、ビジートーン信号の周波数を５．２ＧＨｚ帯に設定した場合であり、図１ならびに図３を用いて説明する。図１の構成要素は実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【００３９】
図３は、本実施の形態の無線通信装置のアクセス制御方式を示す図であり、３１は無線通信装置である端末１が送信しているインパルスラジオ信号、３２は端末１が送信している５．２ＧＨｚ帯のビジートーン信号、３３は無線通信装置である端末２が送信している５．２ＧＨｚ帯信号である。
【００４０】
端末１はビジートーン信号処理部において、５．２ＧＨｚ帯を使用する端末２が送信する信号をビジートーン信号として検出する。アクセス制御部１４においては、ビジートーン信号処理１３からビジートーン信号検出信号が入力されている間は、データの出力をしない。
【００４１】
次に、図３に示す本実施の形態の無線通信装置のアクセス制御方式について説明する。５．２ＧＨｚ帯を使用する端末が５．２ＧＨｚ帯信号３３を送信している間、端末１はその信号をビジートーン信号処理部１３で検出し、インパルスラジオ信号３１を送信することを禁止する。
【００４２】
なお、アクセス制御部１４においては、ビジートーン信号をキャリア検出に用いてアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることが可能である。また、ビジートーン信号３１の出力は、インパルスラジオ信号３２の送信電力などから計算もしくは実測された電波到達距離などを考慮して決定する。
【００４３】
本実施の形態のように、ビジートーン信号として５．２ＧＨｚ帯を用いることにより、５．２ＧＨｚ帯を使用する無線通信装置からの干渉を回避することができるという効果が得られる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、ビジートーン信号の周波数を５．２ＧＨｚ帯に設定したが、ビジートーン信号は２．４ＧＨｚ帯に設定することも可能である。その場合には、２，４ＧＨｚ帯を使用する無線通信装置からの干渉を回避することができるという効果が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インパルスラジオ信号を用いた無線通信システムにおいて、インパルスラジオ信号のキャリア検出のためにビジートーン信号を用いることにより、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いることができ、端末の構成を簡略化できるとともに５．２ＧＨｚ帯を用いる無線通信システムからの干渉を回避することを可能とするという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による無線通信装置を示す図
【図２】本発明の一実施の形態によるアクセス制御方式を示す図
【図３】本発明の一実施の形態によるアクセス制御方式を示す図
【図４】本発明の一実施の形態によるネットワーク構成を示す図
【図５】本発明の一実施の形態によるアクセス制御部の動作ステップを示す図
【符号の説明】
１０　無線通信装置
１１　アンテナ部
１２　インパルスラジオ信号処理部
１３　ビジートーン信号処理部
１４　アクセス制御部
１５　上位層処理部
２１、３１　端末１が送信するインパルスラジオ信号
２２、３２　端末１が送信するビジートーン信号
２３　端末２が送信するインパルスラジオ信号
２４　端末２が送信するビジートーン信号
３３　端末２が送信する５．２ＧＨｚ帯信号
４１、４２、４３、４４　端末（無線通信装置）
【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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