(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多元接続方式の無線通信を行い、他の移動局と無線通信ネットワークを構成する移動局であって、
前記無線通信で用いられる通信フレームに含まれるタイムスロットの内、前記他の移動局との無線通信に必要な情報を含む捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、前記捕捉ビーコンの送受信を行い、前記通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、前記無線通信ネットワークに接続している前記他の移動局とのデータの送受信を行う通信部と、
前記無線通信ネットワークに接続する前記他の移動局の最大数および前記無線通信ネットワークに接続している前記他の移動局の個数に応じて、前記捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節する割当部と、
を備え、
前記割当部は、前記他の移動局のいずれも前記無線通信ネットワークに接続していない場合には、前記通信フレームに含まれる全てのタイムスロットを前記捕捉ビーコンの送受信に割り当てる、
移動局。
【請求項２】
前記割当部は、前記無線通信ネットワークに接続する前記他の移動局の最大数と前記無線通信ネットワークに接続している前記他の移動局の個数が一致する場合には、前記通信フレームに含まれるタイムスロットのいずれも前記捕捉ビーコンの送受信に割り当てない、
請求項１に記載の移動局。
【請求項３】
前記割当部は、少なくとも１つの前記他の移動局が前記無線通信ネットワークに接続している場合には、前記通信フレームに含まれるタイムスロットの内、前記無線通信ネットワークに接続する前記他の移動局の最大数から前記少なくとも１つの他の移動局の個数を減算した値以上である定められた数のタイムスロットを前記捕捉ビーコンの送受信に割り当てる、
請求項１または２に記載の移動局。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の移動局であるマスタ移動局と、
時分割多元接続方式の通信を行い、前記マスタ移動局と無線通信ネットワークを構成する少なくとも１つのスレーブ移動局を備え、
前記スレーブ移動局は、
通信フレームに含まれるタイムスロットの内、前記マスタ移動局および他の前記スレーブ移動局の少なくともいずれかとの無線通信の確立に用いられる情報を含む捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、前記捕捉ビーコンの送受信を行い、前記通信フレームに含まれるタイムスロットの内、前記マスタ移動局が有する前記割当部によってデータの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、前記無線通信ネットワークに接続している前記マスタ移動局および前記他のスレーブ移動局の少なくともいずれかとのデータの送受信を行うスレーブ側通信部を備える、
無線通信システム。
【請求項５】
時分割多元接続方式を用いた無線通信ネットワークに接続する移動局が行うリソース割当方法であって、前記無線通信ネットワークに接続する他の移動局の最大数および該無線通信ネットワークに接続している前記他の移動局の個数に応じて、前記無線通信ネットワークで用いられる通信フレームに含まれる、前記他の移動局との無線通信に必要な情報を含む捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節し、前記他の移動局のいずれも前記無線通信ネットワークに接続していない場合には、前記通信フレームに含まれる全てのタイムスロットを前記捕捉ビーコンの送受信に割り当てるリソース割当方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局、無線通信システム、およびリソース割当方法に関する。より詳しくは、通信フレームにおけるタイムスロットの割り当てを調節する移動局、無線通信システム、およびリソース割当方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）方式を用いた無線通信システムを構成する無線局は、通信フレームに含まれる複数のタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、位置情報および識別情報などの他の無線局との無線通信に必要な情報を含む捕捉ビーコンの送受信を行う。無線局は、捕捉ビーコンの送受信によって他の無線局の位置を取得すると、アンテナの指向方向を該他の無線局の位置に制御し、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、該他の無線局とデータの送受信を行う。
【０００３】
特許文献１に開示される無線通信装置が用いる通信フレームは、複数のタイムスロットを含み、最初の複数個のタイムスロットはビーコンを送信すべきビーコン期間として設定される。該無線通信装置は、他の無線通信装置により送信されたビーコンに含まれる該他の無線通信装置がデータを送信するために要求するタイムスロット数と、他の無線通信装置にデータを送信するために要求すべきタイムスロット数との合計に基づいて、ビーコン期間を決定する。ビーコン期間の長さは、無線通信ネットワークに属する無線通信装置の数に応じて定められ、無線通信ネットワークに属する無線通信装置の数が多くなるに従って長くなり、少なくなるに従って短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８８３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
無線局が無線通信ネットワークに接続するタイミングが不定である無線通信システムにおいて、特許文献１に開示される技術を用いた場合には、無線通信ネットワークに接続し得る全ての無線局が該無線通信ネットワークに接続している場合であっても、複数のタイムスロットがビーコンの送受信に割り当てられ、タイムスロットの使用効率が低下することがある。また、無線通信ネットワークに接続し得る無線局の多くが該無線通信ネットワークに接続していない場合であっても、ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットが十分でなく、タイムスロットの使用効率が低下することがある。
【０００６】
無線通信システムを構成する各無線局が無指向性アンテナを有する場合には、各無線局は全周に亘って捕捉ビーコンの送受信を行うことができるため、無線局間での接続の確立に要する時間を短縮することが可能となる。一方、各無線局が指向性アンテナを有し、例えば、航空機、自動車、列車などの移動体に搭載される高速移動局であって、無線局が互いの位置関係を把握していない場合には、捕捉ビーコンを用いてビーム走査を行う必要がある。そのため、特に指向性アンテナを有する無線局の場合には、上述のようにタイムスロットの使用効率が低下すると、無線局間の無線通信の開始までに要する時間が長くなってしまう。
【０００７】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、時分割多元接続方式の通信を行う移動局が用いる通信フレームに含まれるタイムスロットの使用効率の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る移動局は、時分割多元接続方式の無線通信を行い、他の移動局と無線通信ネットワークを構成する移動局であって、通信部と割当部とを備える。通信部は、無線通信で用いられる通信フレームに含まれるタイムスロットの内、他の移動局との無線通信に必要な情報を含む捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、捕捉ビーコンの送受信を行い、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、無線通信ネットワークに接続している他の移動局とのデータの送受信を行う。割当部は、無線通信ネットワークに接続する他の移動局の最大数および無線通信ネットワークに接続している他の移動局の個数に応じて、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節する。割当部は、他の移動局のいずれも無線通信ネットワークに接続していない場合には、通信フレームに含まれる全てのタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当てる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無線通信ネットワークに接続する他の移動局の最大数と無線通信ネットワークに接続している他の移動局の個数に応じて、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節することで、タイムスロットの使用効率の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態に係るマスタ移動局の構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係るスレーブ移動局の構成例を示すブロック図である。
【図４】実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる通信フレームの例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる通信フレームの例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる通信フレームの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示す概念図である。図１の例では、無線通信システム１は、１つのマスタ移動局１１と４つのスレーブ移動局２１，２２，２３，２４で構成される。ここでスレーブ移動局２０は、スレーブ移動局２１，２２，２３，２４の内、任意のスレーブ局を意味する。無線通信システム１はマスタ移動局１１と少なくとも１つのスレーブ移動局２０とで構成されればよく、スレーブ移動局２０の数は４つに限られない。
【００１３】
無線通信システム１は、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）方式を用いた無線通信ネットワークに基づくシステムである。無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数は予め定められており、図１の例では該最大数は４である。マスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０は、例えば、航空機、自動車、列車などの移動体に搭載される高速移動局であり、互いの位置を把握していない。マスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０はそれぞれ指向性アンテナを有するため、自局の位置情報および自局の識別情報などの無線通信に必要な情報を含む捕捉ビーコンを用いてビーム走査を行う必要がある。図１において点線で示すように、マスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０が互いに捕捉ビーコンを受信し、互いを捕捉すると、マスタ移動局１１および該スレーブ移動局２０は共に同じ無線通信ネットワークに接続している状態となり、データの送受信が可能となる。
【００１４】
捕捉ビーコンの送受信は、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて行われ、音声や画像などのデータの送受信は、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて行われる。同じ無線通信ネットワークに接続しているマスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０のそれぞれに対して異なるタイムスロットを割り当てることで、マスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０のそれぞれの通信の干渉を回避することができる。
【００１５】
マスタ移動局１１は、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数および無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数に応じて、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節する。
【００１６】
図２は、実施の形態に係るマスタ移動局の構成例を示すブロック図である。マスタ移動局１１は、アンテナ３１、設定されたタイムスロットに従って信号の送受信および変復調を行う通信部３２、通信フレームに含まれるタイムスロットの割り当てを調節する割当部３３、およびアンテナ３１の指向方向を制御するアンテナ制御部３４を備える。アンテナ３１は、例えばフェーズドアレイアンテナである。マスタ移動局１１は、複数のアンテナ３１を備えてもよい。
【００１７】
通信部３２は、割当部３３から取得した通信フレームにおけるタイムスロットのタイミングを示す情報に基づいて捕捉ビーコンの変調を行い、アンテナ３１から捕捉ビーコンを送信する。また通信部３２は、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、アンテナ３１を介して、スレーブ移動局２０から送られた捕捉ビーコンを受信し、受信した捕捉ビーコンを復調して割当部３３に送る。通信部３２は、該通信フレームにおけるタイムスロットのタイミングを示す情報に基づいて、スレーブ移動局２０へ送信するデータの変調を行い、アンテナ３１を介してスレーブ移動局２０へ送信し、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、スレーブ移動局２０からデータを受信する。
【００１８】
割当部３３は、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数についての情報を予め保持している。割当部３３は、受信した捕捉ビーコンに基づいて、無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数を検出する。割当部３３は、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数および無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数に応じて、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節する。割当部３３は、タイムスロットの変更タイミング、変更後のタイムスロットの割り当てなどを示す、各スレーブ移動局２０におけるタイムスロットの調節に必要な情報である、タイムスロットの割当情報を通信部３２に送る。通信部３２が上述のように変調および送信処理を行うことで、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、変調されたタイムスロットの割当情報がスレーブ移動局２０に送信される。割当部３３は、受信した捕捉ビーコンに含まれるスレーブ移動局２０の識別情報および位置情報などをアンテナ制御部３４に送る。
【００１９】
アンテナ制御部３４は、アンテナ３１の位置および指向方向、および受信した捕捉ビーコンに含まれるスレーブ移動局２０の位置情報に基づいて、アンテナ３１の所望の指向方向を演算し、演算された指向方向に基づいてアンテナ３１を制御する。アンテナ制御部３４は、アンテナ３１の位置および指向方向を記憶する記憶部を備えてもよい。
【００２０】
図３は、実施の形態に係るスレーブ移動局の構成例を示すブロック図である。スレーブ移動局２０は、アンテナ４１、設定されたタイムスロットに従って信号の送受信および変復調を行う通信部４２、マスタ移動局１１から取得したタイムスロットの割当情報に基づいてタイムスロットの割り当てを調節する割当部４３、およびアンテナ４１の指向方向を制御するアンテナ制御部４４を備える。アンテナ４１の構成はアンテナ３１と同様である。
【００２１】
スレーブ移動局２０は、無線通信ネットワークに接続するまでは、予め定められたタイムスロットに従って、捕捉ビーコンの送受信を行う。通信部４２は、割当部４３から取得した通信フレームにおけるタイムスロットのタイミングを示す情報に基づいて捕捉ビーコンの変調を行い、アンテナ４１から捕捉ビーコンを送信する。また通信部４２は、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、アンテナ４１を介して、マスタ移動局１１から送られた捕捉ビーコンを受信し、受信した捕捉ビーコンを復調して割当部４３に送る。
【００２２】
スレーブ移動局２０は、捕捉ビーコンを受信した後、予め定められたタイムスロットに従って、マスタ移動局１１からタイムスロットの割当情報を受信する。通信部４２は、通信フレームに含まれるタイムスロットの内、データの送受信に割り当てられたタイムスロットにおいて、アンテナ４１を介して、マスタ移動局１１から送られたタイムスロットの割当情報を受信し、受信した割当情報を復調して割当部４３に送る。
【００２３】
割当部４３は、マスタ移動局１１から取得したタイムスロットの割当情報に基づいて、タイムスロットを調節する。通信部４２は、割当部４３から取得した、調節された、通信フレームにおけるタイムスロットのタイミングを示す情報に基づいて、アンテナ４１を介して、無線通信ネットワークに接続しているマスタ移動局１１とのデータの送受信を行う。
【００２４】
アンテナ制御部４４は、アンテナ４１の位置および指向方向、および受信した捕捉ビーコンに含まれるマスタ移動局１１の位置情報に基づいて、アンテナ４１の所望の指向方向を演算し、演算された指向方向に基づいてアンテナ４１を制御する。アンテナ制御部４４は、アンテナ４１の位置および指向方向を記憶する記憶部を備えてもよい。
【００２５】
マスタ移動局１１が有する割当部３３が行う、通信フレームに含まれるタイムスロットの調節について説明する。図４ないし図６は、実施の形態に係る無線通信システムにおいて用いられる通信フレームの例を示す図である。無線通信システム１において、スレーブ移動局２０のいずれも無線通信ネットワークに接続していない場合におけるタイムスロットの調節について説明する。この場合、割当部３３は、図４に示すように、通信フレームに含まれる全てのタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当てる。スレーブ移動局２０のいずれとも無線通信が開始されていない場合には、全てのタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当てて、タイムスロットの使用効率を向上させることで、スレーブ移動局２０の捕捉効率を向上させ、スレーブ移動局２０との無線通信の開始までに要する時間を短縮することが可能となる。
【００２６】
その後、マスタ移動局１１は、例えばスレーブ移動局２２から捕捉ビーコンを受信したとする。割当部３３は、受信した捕捉ビーコンを通信部３２から取得すると、図５に示すように、通信フレームに含まれる一部のタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当て、他の一部のタイムスロットをデータの送受信に割り当てる。割当部３３は、少なくとも１つのスレーブ移動局２０が無線通信ネットワークに接続している場合には、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局の最大数から無線通信ネットワークに接続している他の移動局の個数を減算した値以上である定められた数のタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当てる。
【００２７】
例えば、割当部３３は、無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数と同じ個数のタイムスロットをデータの送受信に割り当て、残りのタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当ててもよい。この場合、無線通信ネットワークに接続していないスレーブ移動局２０の捕捉効率を向上させ、該スレーブ移動局２０との無線通信の開始までに要する時間を短縮することが可能となる。また例えば、割当部３３は、無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０のそれぞれに対し複数個のタイムスロットをデータの送受信用に割り当て、残りのタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当ててもよい。この場合、無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０とのデータの送受信の伝送効率を向上させることが可能となる。
【００２８】
その後、全てのスレーブ移動局２０が無線通信ネットワークに接続したとする。全てのスレーブ移動局２０が無線通信ネットワークに接続している場合、すなわち、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数が無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数に一致する場合、割当部３３は、図６に示すように、通信フレームに含まれるタイムスロットのいずれも捕捉ビーコンの送受信に割り当てない。割当部３３は、全てのタイムスロットをデータの送受信に割り当てる。スレーブ移動局２０の全てと無線通信が開始されている場合には、全てのタイムスロットをデータの送受信に割り当てて、タイムスロットの使用効率を向上させることで、スレーブ移動局２０とのデータの送受信の伝送効率を向上させることが可能となる。
【００２９】
その後、例えばスレーブ移動局２１との通信が途切れたとする。全てのスレーブ移動局２０が無線通信ネットワークに接続している状態から、いずれかのスレーブ移動局２０との通信が途切れた場合には、割当部３３は、図５に示すように、一部のタイムスロットを捕捉ビーコンの送受信に割り当て、他の一部のタイムスロットをデータの送受信に割り当てる。一部のタイムスロットを再び捕捉ビーコンの送受信に割り当てることで、通信が途切れたスレーブ移動局２０を再捕捉することができる。
【００３０】
以上説明した通り、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、無線通信ネットワークに接続するスレーブ移動局２０の最大数および無線通信ネットワークに接続しているスレーブ移動局２０の個数に応じて、捕捉ビーコンの送受信に割り当てられるタイムスロットを調節することで、タイムスロットの使用効率を向上させることが可能となる。
【００３１】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。無線通信システム１は、図１に示すようにスター型の無線通信システムに限られず、メッシュ型の無線通信システムであってもよい。メッシュ型の無線通信システムにおいては、各無線局がマスタ移動局１１と同じ構成を有し、各無線局が無線通信を開始した他の無線局の情報を互いに通信する。またマスタ移動局１１およびスレーブ移動局２０は無指向性アンテナを有してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  無線通信システム、１１  マスタ移動局、２０，２１，２２，２３，２４  スレーブ移動局、３１，４１  アンテナ、３２，４２  通信部、３３，４３  割当部、３４，４４  アンテナ制御部。
【図１】
0006419017.tif 000002
【図２】
0006419017.tif 000003
【図３】
0006419017.tif 000004
【図４】
0006419017.tif 000005
【図５】
0006419017.tif 000006
【図６】
0006419017.tif 000007