(57)【要約】【課題】より多くの端末と同期をとる。【解決手段】位相差の検出精度に応じた数のカウンタ群で構成されたヒストグラム生成部１６０を備え、受信信号のスロットタイミングと自端末のスロットタイミングとの位相差に対応したカウンタのカウント値を、受信信号強度に応じた値で更新して、位相差分布（ヒストグラム）を生成する。重み付け窓処理部１６２は、設定した観測窓をもとに分布の広がりを検出し、位相補正量計算部１６４は、分布の広がりが最小となる位相差を補正量として出力し、スロットタイミング生成部１６６は、基準クロックをカウンタで分周してスロットタイミングを生成すると共に、位相補正タイミングで位相補正量を分周カウンタにプリセットすることにより位相補正を実行する。【選択図】図２３
2007104621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、
各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、
前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、
前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、
前記作成されたヒストグラムに基づいて、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる、他の通信端末との位相差を特定する特定手段と、
前記特定された位相差に基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、
を備えた通信装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記所定の基準タイミングを含む少なくとも所定時間範囲内における最頻の位相差を特定することを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信は一定時間毎に繰り返し行われ、
前記所定時間範囲は前記一定時間内に存在し、
前記所定時間範囲内に、基準タイミングが前記所定の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したか否かを判断する判断手段を更に備え、
前記作成手段は、前記判断手段の判断結果に応じて、前記ヒストグラムの位相差の間隔を変更する
ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記通信は一定時間毎に繰り返し行われ、
前記所定時間範囲は前記一定時間内に存在し、
前記所定時間範囲内に、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる他の通信端末の位相差が存在するか否かを判断する判断手段を更に備え、
前記特定手段は、前記判断手段により存在すると判断されなかった場合、前記位相差の平均を前記位相差として特定し、前記判断手段により存在すると判断された場合、前記最頻の位相差を特定する、
ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項５】
前記基準タイミングは、一定時間を分割して得られる複数の領域の何れかを基準に定まり、
前記通信は前記一定時間毎に繰り返し行われると共に、前記通信の際の送信及び受信は、前記複数の領域の何れかを占有して行われ、
前記複数の領域の占有状態を把握する把握手段を更に備え、
前記変更手段は、前記把握された占有状態に応じて変更量を調整して前記所定の基準タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記受信された複数の信号の内、信号レベルが所定値以上の信号のみを抽出して前記基準タイミングを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項７】
前記作成手段は、前記信号レベルに応じて重み付けして前記位相差のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項６記載の通信装置。
【請求項８】
所定の基準タイミングを基準に通信する通信方法であって、
各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信するステップと、
前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出するステップと、
前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成するステップと、
前記作成されたヒストグラムに基づいて、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる位相差を特定するステップと、
前記特定された位相差に基づいて前記所定の基準タイミングを変更するステップと、
を備えた通信方法。
【請求項９】
所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、
各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、
前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、
前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、
前記作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、１周期で定まる計算領域を、該周期的に拡張したヒストグラムにおいて複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する計算手段と、
前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、
を備えた通信装置。
【請求項１０】
前記分布状態を表す物理量は、前記ヒストグラムの広がりを表す物理量であり、
前記変更手段は、前記ヒストグラムの広がりが最小となる前記計算領域の位置に基づいて、前記所定の基準タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項９記載の通信装置。
【請求項１１】
所定の基準タイミングを基準に通信する通信方法であって、
各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信するステップと、
前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出するステップと、
前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成するステップと、
前記作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、１周期で定まる計算領域を、該周期的に拡張しヒストグラムにおいて複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算するステップと、
前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更するステップと、
を備えた通信方法。
【請求項１２】
前記作成手段は、前記受信された複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けして前記位相差のヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の通信装置。
【請求項１３】
所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、
各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、
前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、
前記受信された複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けして、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、
前記作成されたヒストグラムに所定の計算領域を複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する計算手段と、
前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、
を備えた通信装置。
【請求項１４】
前記分布状態を表す物理量は、前記ヒストグラムの広がりを表す物理量であり、
前記変更手段は、前記ヒストグラムの広がりが最小となる前記計算領域の位置に基づいて、前記所定の基準タイミングを変更する
ことを特徴とする請求項１３記載の通信装置。
【請求項１５】
前記作成手段は、
複数の位相差各々毎に、カウント値を記憶するカウント値記憶手段を備え、
前記受信された複数の信号各々を前記信号レベルに応じて重み付けして得られた値で、各信号の位相差に対応したカウンタ値記憶手段のカウント値を更新することにより、前記ヒストグラムを作成することを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の通信装置。
【請求項１６】
前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記作成手段の各カウント値記憶手段に記憶されたカウント値をリセットするカウント値リセット手段を更に備えたことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の通信装置。
【請求項１７】
前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記作成手段の各カウント値記憶手段に記憶されたカウント値を減少させるカウント値減少手段と、
前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記所定の基準タイミングを前回変更した際に基準となったカウント値記憶手段に対応する位相差をゼロであるとして、各カウント値記憶手段に対応する位相差の値を特定する特定手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及び方法にかかり、より詳細には、所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＴＤＭＡ方式において、移動端末は基準局(基地局)からの信号を利用してスロットタイミング等の同期を行うため、基準局からの信号を受信できないと同期を取ることができない。同期がとれない場合には、観測される周辺端末の信号は自身のタイミングに対して一律に遅れているか、進んでいるかいずれかになる。
【０００３】
自律分散型の無線ネットワークを考えた場合にも同様な同期の問題が発生する。また、自律分散型のネットワークでは、ある端末の信号は遅れているが、ある端末の信号は進んでいるといった状態が頻繁に起こる。更に、各端末が個々に制御を行うため、状況が時々刻々と変化する。特に、この問題は、２つの異なる移動端末群によって形成される、互いに同期がずれているネットワークが合流する場合などに顕著である。この点、特許文献１の発明では、同期ずれ量の平均値を用いて、タイミングを制御することが行われている。
【特許文献１】特開平９−４６７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の平均値にタイミングを合わせる方法では、遅れ位相と進み位相が混在した状況においては、遅れ、進みのいずれとも同期がとれない中間のタイミングを同期タイミングと判断し、どの端末とも同期をとることができない場合がある。
【０００５】
本発明は、上記事実に鑑み成されたもので、より多くの端末と同期をとることの可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、前記作成されたヒストグラムに基づいて、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる、他の通信端末との位相差を特定する特定手段と、前記特定された位相差に基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、を備えている。
【０００７】
即ち、本発明は、所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置である。
【０００８】
本通信装置の受信手段は、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する。検出手段は、前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する。
【０００９】
作成手段は、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成し、特定手段は、前記作成されたヒストグラムに基づいて、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる、他の通信端末との位相差（詳細には他の通信端末の基準タイミングとの位相差）を特定する。
【００１０】
変更手段は、前記特定された位相差に基づいて前記所定の基準タイミングを変更する。
【００１１】
このように、所定の基準タイミングを基準に通信する際に、該所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる、他の通信端末との位相差を特定し、特定された位相差に基づいて該所定の基準タイミングを変更するので、より多くの端末と同期をとることができる。
【００１２】
ここで、特定手段は、請求項２のように、前記所定の基準タイミングを含む少なくとも所定時間範囲内における最頻の位相差を特定する。即ち、特定手段は、第１に、前記所定の基準タイミングを含む所定時間範囲内における最頻の位相差を特定してもよく、第２に、該所定時間範囲を超えて、前記ヒストグラム全体における最頻の位相差を特定してもよい。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記通信は一定時間毎に繰り返し行われ、前記所定時間範囲は前記一定時間内に存在し、前記所定時間範囲内に、基準タイミングが前記所定の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したか否かを判断する判断手段を更に備え、前記作成手段は、前記判断手段の判断結果に応じて、前記ヒストグラムの位相差の間隔を変更するものである。
【００１４】
即ち、判断手段は、前記所定時間範囲内に、基準タイミングが前記所定の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したか否かを判断する。前記所定時間範囲内に、基準タイミングが前記所定の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したと判断された場合には、本通信装置と同期する他の通信装置が多く（所定数以上）存在すると判断することができる。このような場合には、より細かく基準タイミングの調整をすることが好ましい。一方、前記所定時間範囲内に、基準タイミングが前記所定の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したと判断されなかった場合には、本通信装置と同期する他の通信装置が少なく（所定数未満）と判断することができる。このような場合には、同期をできるだけ早く確立するため、上記細かく基準タイミングの調整をすることは好ましくない。
【００１５】
そこで、作成手段は、前記判断手段の判断結果に応じて、前記ヒストグラムの位相差の間隔を変更する。
【００１６】
よって、他の通信装置との同期状態に応じて、同期がある程度とれている場合には細かい精度で、とれていない場合には粗い精度で、基準タイミングを適切に調整することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記通信は一定時間毎に繰り返し行われ、前記所定時間範囲は前記一定時間内に存在し、前記所定時間範囲内に、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる他の通信端末の位相差が存在するか否かを判断する判断手段を更に備え、前記特定手段は、前記判断手段により存在すると判断されなかった場合、前記位相差の平均を前記位相差として特定し、前記判断手段により存在すると判断された場合、前記最頻の位相差を特定するものである。
【００１８】
即ち、判断手段は、前記所定時間範囲内に、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる他の通信端末の位相差が存在するか否かを判断する。前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる他の通信端末の位相差が前記所定時間範囲内に存在すると判断された場合には、上記のように、本通信装置と同期する他の通信装置が多く（所定数以上）存在し、より細かく基準タイミングの調整をすることができる。従って、前記最頻の位相差を特定して基準タイミングを調整すれば、より精度よく基準タイミングを調整することができる。
【００１９】
一方、前記所定時間範囲内に、前記所定時間範囲内に、前記所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる他の通信端末の位相差が存在すると判断されなかったと判断されなかった場合には、上記のように、本通信装置と同期する他の通信装置が少なく（所定数未満）、上記最頻の位相差を特定することは好ましくない。
【００２０】
そこで、特定手段は、前記判断手段により存在すると判断されなかった場合、前記位相差の平均を前記位相差として特定し、前記判断手段により存在すると判断された場合、前記最頻の位相差を特定する。
【００２１】
よって、他の通信装置との同期状態に応じて基準タイミングを適切に調整することができる。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明において、前記基準タイミングは、一定時間を分割して得られる複数の領域の何れかを基準に定まり、前記通信は前記一定時間毎に繰り返し行われると共に、前記通信の際の送信及び受信は、前記複数の領域の何れかを占有して行われ、前記複数の領域の占有状態を把握する把握手段を更に備え、前記変更手段は、前記把握された占有状態に応じて前記所定の基準タイミングを変更するものである。
【００２３】
即ち、把握手段は、上記複数の領域の占有状態を把握する。
【００２４】
ここで、上記複数の領域の占有状態が多い場合には、タイミングを変更することによって、本通信装置と他の通信装置との間で同じ領域を競合して使用してしまい、互いに通信を妨害してしまう可能性がある。従って、このような状態でいきなり大きく基準タイミングを変更することは好ましくはない。
【００２５】
一方、上記複数の領域の占有状態が少ない場合には、タイミングを変更することで、本通信装置と他の通信装置との間で同じ領域を競合してしまう可能性は少なく、基準タイミングを大きく変更しても影響は多くはない。
【００２６】
そこで、前記変更手段は、前記把握された占有状態に応じて変更量を調整して前記所定の基準タイミングを変更する。
【００２７】
よって、一定時間を分割して得られる複数の領域の占有状態に応じて基準タイミングを適切に調整することができる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、前記検出手段は、前記受信された複数の信号の内、信号レベルが所定値以上の信号のみを抽出して前記基準タイミングを検出するものである。なぜなら、信号レベルが所定値未満の信号を送信した他の通信装置は一般的に、本通信装置との同期を近い将来とらなくなると考えられ、このような通信装置との同期をとる必要がないからである。逆に、信号レベルが所定値以上の場合には、信号レベルが大きくなるに従い同期をとる必要性が大きくなる。
【００２９】
そこで、請求項７記載の発明の前記作成手段は、前記信号レベルに応じて重み付けして前記位相差のヒストグラムを作成するようにしている。
【００３０】
よって、同期をとる必要性に応じて基準タイミングの調整をすることができる。
【００３１】
なお、請求項８記載の発明の通信方法は、請求項１記載の通信装置と同様の作用、効果を奏するので、その説明を省略する。
【００３２】
請求項９記載の発明は、所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、前記作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、１周期で定まる計算領域を、該周期的に拡張したヒストグラムにおいて複数ずらしながら定め、該定められた複数の１周期分の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する計算手段と、前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、を備えている。
【００３３】
受信手段、検出手段、及び作成手段は上記請求項１と同様に処理する。そして、本発明の計算手段は、前記作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、１周期で定まる計算領域を、該周期的に拡張したヒストグラムにおいて複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々内の前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する。
【００３４】
そして、変更手段は、前記定められた１周期分の計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する。
【００３５】
ここで、前記分布状態を表す物理量は、請求項１０のように、前記ヒストグラムの広がりを表す物理量、例えば、分散、絶対平均、２乗平均等であり、前記変更手段は、前記ヒストグラムの広がりが最小となる前記計算領域の位置に基づいて、前記所定の基準タイミングを変更する。
【００３６】
このように、作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、１周期で定まる計算領域を、該周期的に拡張したヒストグラムにおいて複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々内の前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算し、前記定められた１周期分の計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更するので、所定の基準タイミングの変更を短時間で行うことができる。
【００３７】
なお、請求項１１記載の発明の通信方法は、請求項９記載の通信装置と同様の作用、効果を奏するので、その説明を省略する。
【００３８】
ところで、請求項６記載の発明の検出手段は、受信された複数の信号の内、信号レベルが所定値以上の信号のみを抽出し、請求項７記載の発明の作成手段は、前記信号レベルに応じて重み付けして前記位相差のヒストグラムを作成するこ
ているが、請求項１２記載の発明では、作成手段は、受信された複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けして前記位相差のヒストグラムを作成する。
【００３９】
請求項１３記載の発明は、所定の基準タイミングを基準に通信する通信装置であって、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信する受信手段と、前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する検出手段と、前記受信された複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けして、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成する作成手段と、前記作成されたヒストグラムに所定の計算領域を複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する計算手段と、前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する変更手段と、を備えている。
【００４０】
即ち、本発明の受信手段は、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置から送信された複数の信号を受信し、検出手段は、前記受信された複数の信号各々の基準タイミングを検出する。
【００４１】
作成手段は、前記受信された複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けして、前記検出された複数の信号各々の基準タイミングと前記所定の基準タイミングとの位相差のヒストグラムを作成し、計算手段は、前記作成されたヒストグラムに所定の計算領域を複数ずらしながら定め、該定められた複数の計算領域各々の位置における前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算する。
【００４２】
そして、変更手段は、前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更する。
【００４３】
このように、複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けしてヒストグラムを作成し、ヒストグラムに基づいて基準タイミングを変更するので、同期をとる必要性に応じて基準タイミングの調整をすることができる。
【００４４】
上記分布状態を表す物理量は、上記のように、前記ヒストグラムの広がりを表す物理量であり、前記変更手段は、前記ヒストグラムの広がりが最小となる前記計算領域の位置に基づいて、前記所定の基準タイミングを変更する。
【００４５】
前記作成手段は、具体的には、請求項１５のように、複数の位相差各々毎に、カウント値を記憶するカウント値記憶手段を備え、前記受信された複数の信号各々を前記信号レベルに応じて重み付けして得られた値で、各信号の位相差に対応したカウンタ値記憶手段のカウント値を更新することにより、前記ヒストグラムを作成する。
【００４６】
この場合、請求項１６のように、前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記作成手段の各カウント値記憶手段に記憶されたカウント値をリセットするカウント値リセット手段を更に備えたり、請求項１７のように、前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記作成手段の各カウント値記憶手段に記憶されたカウント値を減少させるカウント値減少手段と、前記所定の基準タイミングを変更する毎に、前記所定の基準タイミングを前回変更した際に基準となったカウント値記憶手段に対応する位相差をゼロであるとして、各カウント値記憶手段に対応する位相差の値を特定する特定手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４７】
以上説明したように本発明は、所定の基準タイミングを基準に通信する際に、該所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる、他の通信端末の位相差を特定し、特定された位相差に基づいて該所定の基準タイミングを変更するので、より多くの端末と同期をとることができる。
【００４８】
また、本発明は、作成されたヒストグラムを周期的に拡張し、該周期的に拡張したヒストグラムに対し、該定められた１周期分の計算領域各々内の前記ヒストグラムの分布状態を表す物理量を計算し、前記定められた計算領域の位置と前記計算手段により計算された前記物理量とに基づいて前記所定の基準タイミングを変更するので、タイミングずれ量の平均値を求めずに基準タイミングの変更が可能であり、かつ、短時間で行うことができる。
【００４９】
更に、本発明は、複数の信号各々を信号レベルに応じて重み付けしてヒストグラムを作成し、ヒストグラムに基づいて基準タイミングを変更するので、同期をとる必要性に応じて基準タイミングの調整をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態の通信装置を詳細に説明する。
【００５１】
図１に示すように、本実施の形態にかかる通信装置は、受信手段としてのアンテナ１２、送受信部１４、復調部１６、変調部１８、及び通信制御部２０等を備えている。本実施の形態の通信装置は、クロックの位相を制御して調整された所定の基準タイミングに基づいて通信をするものである。
【００５２】
通信制御部２０は、復調部１６に接続された受信制御部２０、受信制御部２０に接続され、アンテナ１２により受信された、各々の基準タイミングを基準に他の通信装置からの複数の信号（パケット）の受信タイミングを検出し、スロット同期をとるための参照信号を生成する検出手段としての参照信号生成部２４、参照信号生成部２４で生成された参照信号と、後述するクロック補正部３２から出力されたクロックとの位相差を各スロットタイミング毎に検出する位相差検出部２６、位相差検出部２６で検出された所定時間分の位相差情報からヒストグラムを生成するとともに、最頻値（他の実施の形態においては最頻値に更に平均値等）を検出する特徴抽出部２８、特徴抽出部２８で抽出された特微量に応じて、クロック発生部３０で発生されたクロックの位相を制御しタイミングを調整する変更手段としてのクロック補正部３２、及び、変調部１８に接続された送信制御部３４を備えている。なお、位相差検出部２６及び特徴抽出部２８により、作成手段及び特定手段を構成する。
【００５３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００５４】
本通信装置は、他の通信装置と同期確立して通信する。即ち、通信装置間では、１フレームを分割した複数のスロットの何れかを一方の通信装置が占有し、他の何れかのスロットを他の通信装置が占有して、各々のスロット時間を基準にした、後述するように調整された基準タイミングに従って送受信する。
【００５５】
例えば、本通信装置から他の通信装置に信号を送信する場合には、クロック補正部３２により調整されたクロックのタイミング（基準タイミング）に従って、変調部１８、送受信部１４を介してアンテナ１２により信号を送信する。
【００５６】
一方、他の通信装置から信号をアンテナ１２により受信した場合には、信号は、送受信部１４、復調部１６を介して受信制御部２２に転送され、更に、図示しない他の信号処理部に転送される。
【００５７】
このように他の通信装置と通信するためには上記のように基準タイミングを調整することが重要になる。
【００５８】
ここで、図２及び図３を参照して、上記従来の発明の平均値にタイミングを合わせる際の問題を説明する。
【００５９】
自動車のように群をなして移動体（通信装置を含む）が移動する場合には、ネットワークの合流が頻繁に発生する。図２の例は、車群Ａのネットワークと、車群Ｂからなるネットワークとに、車両Ｘが新規に合流する場面を示している。このとき、それぞれのネットワーク(車群内)ではある程度同期がとれているものと考えられるが、ネットワーク間(車群間)では同期が取れていないのが一般的である。
【００６０】
図３はこのようなネットワークの合流があったときの、スロットタイミングのずれの様子を示したものである。図３（Ａ）に示すＡ群、Ｂ群それぞれではある程度同期が取れており位相がそろっているが、Ａ群とＢ群の境界（Ａ＋Ｂ）ではそれぞれが混在したものとして観測される。結果として、位相の分布は図３（Ｂ）に示したように、Ａ群とＢ群の境界に存在する車両Ｘでは進み位相と遅れ位相との両方が混ざった形で観測される。このような状況で、従来のような平均化を行なう制御を行なうと、端末Ｘは両群のちょうど中間が正しい同期タイミングだと判断することになり、どちらの群ともタイミングがずれることになり好ましくない。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、この問題を避け、より多くの端末と同期をとるようにするため、次のように基準タイミングを調整している。
【００６２】
最初に、本実施の形態の通信制御処理を概説する。
【００６３】
他の通信装置からパケット信号をアンテナ１２により受信した場合には、パケット信号は、送受信部１４、復調部１６を介して受信制御部２２に転送され、参照信号生成部２４は、パケットの受信タイミングを検出し、スロット同期をとるための参照信号を生成する。
【００６４】
位相差検出部２６は、参照信号生成部２４で生成された参照信号と、クロック補正部３２から出力されたクロックとの位相差を各スロットタイミング毎に検出する。
【００６５】
特徴抽出部２８は、位相差検出部２６で検出された所定時間分の位相差情報からヒストグラムを生成するとともに、最頻値、極大値、平均値等を検出する。
【００６６】
クロック補正部３２は、特徴抽出部２８で抽出された特微量に応じて、クロック発生部で発生されたクロックの位相を制御しタイミングを調整する。
【００６７】
次に、本実施の通信制御処理を詳細に説明する。
位相差検出部２６から位相差を所定時間入力すると、特徴抽出部２８は、図４に示す特徴抽出処理プログラムをスタートし、ステップ４２で、ヒストグラムの区間数Ｓを初期値Ｓ１、例えば、８にセットし、ステップ４４で、図５に示すように、ヒストグラムを作成する。ヒストグラムは、1フレームを分割して得られた複数のスロット各々のスロット時間Ｔを上記区間数Ｓで分割し、上記所定時間内に入力した各位相差がいずれの区間に対応する位相差に該当するかを把握し、各位相差に対応する個数をプロットして作成される。
【００６８】
ステップ４６で、作成されたヒストグラムに基づいて、個数が最大の位相差、即ち、位相差の最頻値をクロック補正部３２に出力する。このように、最頻の位相差を入力したクロック補正部３２は、この位相差に基づいて、位相差が解消されるように、即ち、自身の基準タイミングが最頻値に対応する位相差に対応する基準タイミングとなるように、クロックを調整する。なお、このクロックの調整は、１回の処理で調整を完了したり、徐々に調整したり、してもよい。
【００６９】
次のステップ４８で、同じタイミングの端末が所定数以上あるか否かを判断する。即ち、基準タイミングが、本通信装置の基準タイミングと一致する信号を所定数以上受信したか否かを判断する。所定数以上受信したと判断された場合には、本通信装置と同期する他の通信装置が多く（所定数以上）存在すると判断することができるので、このような場合には、より細かく基準タイミングを調整する。そこで、ヒストグラムの上記区間数を、より細かく設定する。即ち、ステップ５０で、ヒストグラムの区間数ＳがＳ１か否かを判断し、Ｓ１と判断された場合には、より細かくするため、ステップ５２で、区間数ＳをＳ２（＞Ｓ１）例えば、16などにセットする。次のステップ５８で、1フレームが経過したか否かを判断し、1フレーム時間が経過したと判断された場合に、ステップ４４に戻って、ヒストグラムを作成する。上記のように、ヒストグラムの区間数ＳがＳ２，例えば、１６にセットされてヒストグラムを作成すると、図５（Ｂ）に示すように、位相差の区間数が１６にセットされてヒストグラムが作成される。
【００７０】
一方、ステップ４８で、同タイミングの端末が所定数以上あると判断されなかった場合には、ステップ５４で、ヒストグラムの区間数ＳがＳ２にセットされているか否かを判断し、区間数ＳがＳ２にセットされた場合には、ステップ５６で、区間数ＳをＳ１にセットする。
【００７１】
このように、所定の基準タイミングを基準に通信する際に、所定の基準タイミングを変更するとより多くの他の通信端末と通信できる位相差を特定し、特定された位相差に基づいて、所定の基準タイミングを変更するので、より多くの端末と同期をとることができる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、車両群のネットワークの合流時を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、２台の車両群や、３０台の車両群といったように車両群が極端に異なる場合、即ち、複数の移動体群の内、移動体群を構成する個数が他の移動体群の個数より所定数以上少ない場合には、個数が少ない車両群が多い車両群に同期を合わせるようにしてもよい。
【００７３】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００７４】
本実施の形態の構成は第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００７５】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の作用も第１の実施の形態の作用と同様の部分があるので、以下異なる部分を説明する。
【００７６】
ところで、スロット分割された時間スロットで、通信制御を行う場合、各スロットが必ず占有されているとは限らない。図６に示すように、多くのスロットが占有されている場合（中段）もある一方、空きスロットが多い場合（下段）もある。スロット占有率が高い場合には、少しの同期がずれるだけで他の端末への影響がある一方、スロット占有率が低く、空きスロットが多い場合には、多少の同期ずれは許容されることが多い。そこで、本実施の形態では、スロットの占有率に応じて、基準タイミングの変更量を調整して、基準タイミングを変更する。
【００７７】
即ち、クロック補正部３２は、特徴抽出部２８から位相差の最頻値を入力すると、図７に示す基準タイミング変更処理プログラムをスタートし、ステップ６０で、フレームの経過回数をカウントする変数Ｃを０初期化し、ステップ６２で、スロット占有率を把握し、ステップ６４でスロット占有率が高いか否かを判断する。この占有率が高い場合には、基準タイミングを変更することによって、本通信装置と他の通信装置との間で同一のスロットの競合が発生し、互いの通信を妨害してしまう可能性が高い。このような状態で大きく基準タイミングを変更することは好ましくない。そこで、基準タイミングの変化量ｍを、比較的小さい量ｍ１（＜ｍ２）にセットする。さらに、占有率が高い状態では、所定時間内に多くの位相差の情報が得られるので、ステップ６８で、基準タイミングの変化の周期Ｑを比較的小さい値ｑ１（＜ｑ２）にセットする。
【００７８】
一方、スロットの占有率が高くないと判断された場合には、基準タイミングを変更しても、本通信装置と他の通信装置との間で同一のスロットを競合してしまう可能性は低い。このため、基準タイミングを大きく変更しても影響は大きくない。そこで、ステップ７０で、基準タイミングの変化量ｍを、比較的大きい値ｍ２（＞ｍ１）にセットする。さらに、占有率が低い状態では、所定時間内に得られる位相差の情報が少ないので、ステップ７２で、基準タイミングの変化周期Ｑを比較的大きな値ｑ２（＞ｑ１）にセットする。なお、例えば、ｑ１は１、ｑ２は３とすることができる。
【００７９】
ステップ７６で、クロックのタイミングを上記変化量ｍだけ変化させる。その後、待ち時間Ｑ経過後、ステップ６２に戻って以上の処理を繰り返す。
【００８０】
以上のように、スロットの占有率が高い場合には、基準タイミングの変化量を比較的小さくかつ変化させる周期も短い周期で変化させ、スロット占有率が高くない場合には、基準タイミングの変化量を比較的大きく変化させると共に、基準タイミング変化の周期を比較的大きな周期として基準タイミングを変化させる。このように、本実施の形態では、スロットの占有率に応じて、基準タイミングを適切に調整することができる。
【００８１】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、前述した第１の実施の形態と同様の構成であるので、その説明を省略する。
【００８２】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態の作用も前述した第１の実施の形態と同様の部分があるので、主として、異なる部分を説明する。
【００８３】
特徴抽出部２８は、図８に示す特徴抽出処理プログラムを実行する。ステップ９２で、位相差のヒストグラムを作成する。ステップ９４で、より多くの端末と同期がとれるタイミングが本通信装置の基準タイミングの近傍（所定時間内）に存在するか否かを判断し、存在すると判断された場合には、ステップ９６で、基準タイミングを変更すると、現在より多くの同期が取れるか否かを判断し、より多くの端末と同期が取れると判断された場合には、ステップ９８で、前述した第１の実施の形態のように、位相差の最頻値を抽出して、クロック補正部３２に出力する。
【００８４】
一方、ステップ９４又はステップ９６で否定判定された場合には、ステップ１００で、平均値を抽出する。
【００８５】
本特徴抽出処理プログラムの処理を、図９及び図１０を参照して、更に詳細に説明する。図９は、本通信装置の基準タイミングが少数派の場合が示されている。即ち、本通信装置の基準タイミングと、同期が取れている他の通信端末がいない、又は少ない場合を示している。例えば、図９（Ａ）に示すように、本通信装置の基準タイミングと一致する基準タイミングの他の通信端末が少なく、近傍の位相差の通信端末が比較的多い場合には、近傍のピークに同期タイミングを合わせる。一方、近傍に、ピークがない場合には、平均値を特定する。その後、例えば、図９（Ｃ）に示すように、近傍のより多くの端末と同期が取れる場合には、そのタイミングに基準タイミングを調整する。これにより、図９（Ｄ）に示すように、基準タイミングが調整される。
【００８６】
図１０には、本通信端末の基準タイミングが多数派の場合、即ち、基準タイミングと同期が取れている他の通信端末が所定数以上いる場合の処理が示されている。図１０（Ａ）に示す場合には、本通信端末の基準タイミングがピークであるので、この場合には、平均値を特定する。図１０（Ｂ）に示す場合には、自身のタイミングがピークであるのでこの場合も、平均値を特定する。その後、図１０（Ｃ）に示すように、他の近傍のタイミングより、自身のタイミングの方が多くなった場合、この場合も平均値に基づいて、制御をする。これにより、図１０（Ｄ）に示すように基準タイミングが調整される。
【００８７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。本実施の形態の構成は、前述した第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００８８】
次に、本実施の形態の作用を説明するが、本実施の形態の作用も前述した第１の実施の形態の作用と同様の部分があるので、主として異なる部分を説明する。
【００８９】
前述した第1の実施の形態ないし第３の実施の形態における参照信号生成部２４は、受信された全ての信号から参照信号を抽出し、特徴抽出部２８は、図１１（ａ）に示すように、一定のヒストグラムを作成する。しかしながら、受信する信号は、その信号レベルが大きいものや小さいものが存在する。受信レベルが大きいものは、本通信端末と近くにあり、同期を取る必要があるのに対し、受信レベルが小さい場合には、本通信端末の近くに存在せず、本通信端末のネットワークから徐々にはずれると判断することができる。従って、本通信端末の近傍に存在する通信端末及び本通信端末のネットワークからはずれる通信端末を含んで全ての通信端末の基準タイミングを考慮して、自身の基準タイミングを調整することは好ましくなく、本通信端末の近傍に存在する通信端末と基準タイミングを調整することがより好ましい。そこで、参照信号生成部２４は、図１１（ｂ）に示すように、まず、受信レベル（受信電力）が一定値（所定電力）以上のもののみを抽出する。このような処理により、図１１（ａ）に示すように、全ての受信信号に基づいて、作成されたヒストグラムは、図１１（ｂ）に示すように、受信レベルが一定値以上のもののみに基づいて、作成されるので、図１１（ａ）においては、最頻の位相差がΔ１であったのが、図１１（ｂ）においては、例えば、位相差がΔ２のものが最頻となる場合がある。また、上記のように、信号レベルがより大きい場合には、基準タイミングをより調整すべきであるのに対し、受信レベルが小さいものは比較的その必要性が小さい。そこで、受信レベルに応じて重み付けをして、図１１（ｃ）に示すように、ヒストグラムを作成する。これにより、図１１（ａ）や図１１（ｂ）においては、個数がそれほど大きくないΔ３が、図１１（ｃ）においては、重み付けの結果最頻の位相差と判断することができる。よって、本実施の形態は同期を取る必要に応じて基準タイミングを調整することができる。
【００９０】
なお、受信レベルが一定値以上のもののみを抽出し、抽出された信号の受信レベルに応じて重み付けしているが、受信レベルが一定値未満の信号も含めて各信号の受信レベルに応じて重み付けするようにしてもよい。
【００９１】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。本実施の形態の構成は第１の実施の形態と略同様であるので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明する。
【００９２】
本実施の形態では、第１の実施の形態における位相差検出部２６、特徴抽出部２８に代えて、位相差検出部２６において得られた位相差のヒストグラムを生成し、さらに、そのヒストグラムを複数隣接させ、即ち、本実施の形態では、同一のヒストグラムを１周期分周期拡張する作成手段としてのヒストグラム（周期拡張）生成部１１０と、周期拡張されたヒストグラムに対し、計算領域として１周期分の観測ウィンドウを適用し、観測ウィンドウ内の分布の広がり（分散、絶対平均、２乗平均等）を求め、この操作を、観測ウィンドウを１スロット時間走査しながら繰り返し行い、広がりが最小となった観測ウィンドウの位置に相当するタイミングを同期タイミングとして決定するウィンドウ処理部１２０と、を備えている。なお、クロック補正部３２は、ウィンドウ処理部１２０により決定された同期タイミングに基づいてタイミングを調整する。
【００９３】
ところで、上記のように自身の基準信号と観測された信号とのタイミングずれ量を検出し、その平均値を目標値として同期の制御を行うと次のような別の問題も生ずる。即ち、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、自身の基準信号と周辺端末からのパケットの受信タイミングずれ量の分布を示したものである。周辺端末からのパケットの受信タイミングの分布は同一であるが、基準信号のタイミングが図１３（Ａ）と図１３（Ｂ）とでは異なっている。図１３（Ａ）では平均値Ｈ１と分布のピークＰ１がほぼ一致しているのに対し、図１３（Ｂ）では、平均値Ｈ２と分布のピークＰ２がずれている。
【００９４】
この例のように、上記方法ではタイミングのずれを検出するために基準とする信号の取り方によって、分布のシフトが起こってしまう問題がある。この問題は自律系の通信システムでは大きな問題となる。分布のシフトによって平均値が変わってしまうことで、各端末の同期タイミングの目標値がばらばらになってしまう。このため、同期確立までに要する時間が非常に大きくなってしまうという問題がある。
【００９５】
これを、図１４を参照して更に説明する。図１４は、基準信号の取り方によって、同期確立までのスピードが変わってくることを示す図である。ＥｘａｍｐｌｅＡ及びＥｘａｍｐｌｅＢは、同じ信号が観測された例を示しているが、基準のとり方を変えた例である。図１４（Ａ）に示すＥｘａｍｐｌｅＡでは、観測信号のタイミングが基準信号よりも遅れたものとして処理をした例である。図１４（Ｂ）に示すＥｘａｍｐｌｅＢでは、観測信号のタイミングが基準信号よりも進んだものとして扱った例である。ＥｘａｍｐｌｅＡでは、基準信号を期間ｔ１遅らせるのに対し、ＥｘａｍｐｌｅＢでは、基準信号を期間ｔ２（＞ｔ１）進める。これらを比較して理解されるように、ＥｘａｍｐｌｅＡのように処理を行った方が、明らかにタイミングのずれ量が少なく、高速な同期確立が期待される。逆に、ＥｘａｍｐｌｅＢのように処理を行うとタイミングのずれ量が多く同期確立に時間がかかる。
【００９６】
上記基準の取り方の問題は、自律分散系のネットワークでの同期では特に顕著になる。図１５に示す例のように、端末ＡとＢの同期は既に取れており、両者の基準信号のタイミングは合っているとする。もし、観測信号に対して端末Ａでは遅れ量を検出し、端末Ｂでは進み量を観測したとすると、次の瞬間では両者は異なる制御を行うことになる。遅れ量を観測した端末Ａでは自身の基準信号を遅らせることで同期を取ろうとするのに対し、進み量を観測した端末Ｂでは自身の信号を進ませることで同期を取ろうと試みる。その結果、同期が取れていたはずの端末Ａと端末Ｂとの同期がずれてしまうことになる。
【００９７】
そこで、本実施の形態では、このような問題を解決するため、タイミングずれ量の周期性を考慮した処理（図１６参照）を行うものである。周期的にスロットが切られた時分割のシステムでは、その周期性を考慮し、半スロット分の遅れと、半スロット分の進みは同一なものとして扱う必要がある。
【００９８】
具体的には、まず、ヒストグラム生成部１１０は、ステップ１５０でタイミングずれ量のヒストグラムずれ量のヒストグラムを作成し、ステップ１５２で、図１７や図１８（Ｂ）に示すように、タイミングずれ量のヒストグラムを周期拡張したヒストグラムを生成する。その後、ウィンドウ処理部１２０は、ステップ１５４で、１スロット時間（連続する２つの基準信号間の時間）Ｔ（図１８参照）分に相当する観測ウィンドウＷを通して周期拡張されたヒストグラムを処理する。具体的には、このウィンドウＷを少しずつずらす、例えば、１スロット時間Ｔの２０％の時間ずらしながら、各々の１スロット時間Ｔ内のヒストグラムの広がりを計算する。なお、ここでの広がりは、分散、絶対平均、２乗平均などから求めることができる。
【００９９】
ステップ１５６で、上記計算結果（ヒストグラムの広がり）をメモリ（不図示）に保存し、ステップ１５８で、観測ウィンドウのシフト量は１スロット時間以上か否かを判断する。上記例では、５回ずらしたか否かを判断する。観測ウィンドウのシフト量は１スロット時間以上でないと判断された場合には、ステップ１６０で、観測ウィンドウ位置をシフトして、ステップ１５４に戻る。一方、観測ウィンドウのシフト量は１スロット時間以上と判断した場合には、ステップ１６２で、広がりが最小となるウィンドウ位置を同期タイミングとして決定する。
【０１００】
このように処理すると、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）に示すように、観測ウィンドウを５回ずらして定め、各々の位置におけるヒストグラムの広がりが図２０及び図２１に示すように、例えば、観測ウィンドウを０.６ずらした位置におけるヒストグラムの広がりが最小であることが計算される。
【０１０１】
以上の処理は、各通信端末において、同じ観測信号を得られれば、同じタイミングを同期タイミングと決定するので、基準信号のタイミングが違っている端末どうしでも、同じタイミングを目標にして制御が行われる。
【０１０２】
図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）は、周期性を考慮せずに分布の平均値に相当するタイミングを目標値とする従来方式Ｊと、分布の周期性を考慮し分布の広がりが最も小さくなるタイミングを目標値とする方式（本実施の形態）Ｈによる目標値を示したものである。図２２（Ａ）に示すように、自身の基準クロックのタイミングがほぼ分布の中心となる場合には、両者の目標値に大きな差はない。逆に図２２（Ｂ）や図２２（Ｃ）に示すように、自身のクロックタイミングが分布の中心からずれてくると、方式Ｊと方式Ｈとの目標値が離れる。
【０１０３】
図２２からも理解されるように、方式Ｊでは自身のクロックタイミングに依存して目標値が変わるのに対して、方式Ｈでは常に分布の中心を目標とするように動作する。このため、方式Ｊに比べて方式Ｈでは大幅に同期確立までの時間を短縮することが可能である。
【０１０４】
以上説明した第５の実施の形態では、位相差のヒストグラムを作成する作成手段においてヒストグラムを作成するための観測時間は、観測される周辺端末からの信号の数によらず固定で説明しているが、信号の受信数に応じて可変としてもよい。受信される周辺端末からの信号が多い場合にヒストグラムの更新周期を短くし、受信される周辺端末からの信号が少ない場合にヒストグラムの更新周期を長くするとよい。
【０１０５】
また、本実施の形態において観測ウィンドウのシフト量を調整することで、請求項３と同様な効果を得ることができる。
【０１０６】
更に、本実施の形態のクロック補正部３２は、第２の実施の形態と同様に処理するようにしてもよい。
【０１０７】
次に、本発明の第６の実施の形態を詳細に説明する。
【０１０８】
図２３に示すように、本実施の形態の通信装置は、パケット受信タイミングにおける自端末のスロットタイミング位相を検出する位相差検出部１５２と、パケット受信タイミングにおける受信信号強度を検出する受信信号強度検出部１５６と、位相差分布（ヒストグラム）を生成するための、位相差の検出精度（位相差分布の横軸のきざみ幅）に応じた数のカウンタ群で構成されたヒストグラム生成部１６０と、検出した位相差に対応してカウンタ値を増加させるカウンタのカウンタ番号を出力するカウンタ選択部１５４と、検出位相差および受信信号強度に応じてカウンタ増加信号を生成するカウンタ制御信号生成部１５８と、設定した観測窓をもとに分布の広がりを検出する重み付け窓処理部１６２と、分布の広がりが最小となる位相差を補正量として出力し、補正量出力後、カウンタ群をリセットする位相補正量計算部１６４と、基準クロックをカウンタで分周してスロットタイミングを生成すると共に、位相補正タイミングで位相補正量を分周カウンタにプリセットすることにより位相補正を実行するスロットタイミング生成部１６６と、を備えている。
【０１０９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【０１１０】
一般的に、自律分散型のネットワークでは、必ずしもすべての周辺端末間で通信スロットタイミングが合致しているとは限らない。また、周辺端末から受信される信号の強度も距離や端末の遮蔽状況に応じて様々である。このような状況では、近距離の端末のように、受信信号強度が大きく、スロットタイミング位相のずれがパケット衝突の原因となりスループットの低下に大きく影響を及ぼす端末との同期を優先的に取るのが望ましい。
【０１１１】
しかしながら、特許文献２で開示されている位相制御方法では、ヒストグラム生成用カウンタ群の増分が１に固定されており、すべての受信信号が対等に取り扱われるため、上記のような受信信号強度を考慮した位相差分布の生成ができない。
【０１１２】
そこで、基準局（基地局）が存在しない自律分散型のネットワークにおいて、同期確立の過渡状態においても、できるだけ多数の周辺端末と同期を維持しながら、安定的にシステム全体のスロット同期を確立することが可能な同期装置を提供することも目的とする。このように、本実施の形態は上記第５の実施の形態と同様の目的も有するが、第５の実施の形態では主として、所定の受信レベル（受信信号の強度）が一定値以上のもののみ抽出して、そのレベルに応じて重み付けしてヒストグラムを作成するのに対し、本実施の形態では、詳細には後述するように、すべての受信信号を対象に、受信信号の受信レベルに応じて重み付けしてヒストグラムを作成する点で相違する。以下、更に、本実施の形態の作用を詳細に説明する。
【０１１３】
ヒストグラム生成部１６０は、位相補正量計算部１６４からのリセット信号に応じて、ヒストグラム生成用カウンタ群（０〜Ｍ−１）をリセットする。
【０１１４】
位相差検出部１５２は、図２４（Ａ）〜図２４（Ｄ）に示すように、スロットタイミング生成部１６６から出力される分周カウンタ出力値をパケット受信タイミングでラッチすることにより、自端末のスロットタイミング位相に対する周辺端末のスロットタイミング位相差を検出し、位相差信号を出力する。
【０１１５】
ところで、分周カウンタ出力値は、図２４（Ｂ）〜図２４（Ｄ）に示すように、自身のスロットタイミング位相を基準に、このタイミングよりも時間的に前後する領域では、自身のスロットタイミング位相との位相差に応じた値となっている。そして、位相差検出部１５２は、周辺端末のスロットタイミングと自身のスロットタイミング位相とが一致している場合には、図２４（Ｂ）に示すように、位相差信号の出力が０となり、周辺端末のスロットタイミングの位相が自身のスロットタイミング位相より進んでいる場合には、図２４（Ｃ）に示すように、位相差の分だけカウンタを進める位相差信号を出力し、周辺端末のスロットタイミングの位相が自身のスロットタイミング位相より遅れている場合には、図２４（Ｄ）に示すように、位相差の分だけカウンタを遅らせる位相差信号を出力する。
【０１１６】
カウンタ選択部１５４は、図２５に示すように、検出した位相差に応じて増加させるカウンタ番号（m）を決定し、これをカウンタ制御信号生成部１５８に出力する。
【０１１７】
ここで、位相差に対応するカウンタ番号の決定は、下記式の条件を満たすmの値を探すことにより行う。
【０１１８】
【数１】
2007104621.tif 000003
【０１１９】
ここで、Ｎは、スロットタイミング生成部１６６から出力される分周カウンタ出力値（所定期間内の個数が例えば１０２０個）であり、Ｍは、ヒストグラム生成部１６０におけるカウンタの個数（例えば、図２５に示すように、０〜１６の合計１７個）である。例えば、Ｍ＝１７、Ｎ＝１０２０とすると、ｍ＝１１となる。
【０１２０】
受信信号強度検出部１５６の構成について説明すると、受信信号強度検出部１５６は、図２６（Ａ）に示すように、閾値とカウンタの増加分との関係を示すテーブルを記憶するメモリ１５６Ａと、カウンタの増加分に相当する時間長（クロック数）のイネーブル信号（図２６（Ｂ）も参照）を生成するカウンタイネーブル信号生成器１５６Ｂと、カウンタ選択部１５４により選択されたカウンタに、上記イネーブル信号を選択出力する選択出力器１５６Ｃと、を備えている。
【０１２１】
このように構成された受信信号強度検出部１５６は、まず、パケット受信タイミングにおける当該パケット信号の信号強度を検出する。次に、上記テーブルに記憶された閾値とカウンタの増加分との関係に基づいて、今回検出された信号強度に対応する閾値からカウンタの増加分を決定する。
【０１２２】
カウンタイネーブル信号生成器１５６Ｂは、図２６（Ｂ）に示すように、カウンタの増加分に相当する時間長（クロック数）のイネーブル信号を生成し、生成されたイネーブル信号は、カウンタ選択部１５４により選択されたカウンタに、選択出力器１５６Ｃにより選択出力される。
【０１２３】
ヒストグラム生成部１６０では、図２７に示すように、イネーブル信号を入力したカウンタをインクリメントして、ヒストグラムを生成する。
【０１２４】
また、ヒストグラム生成部１６０は、図２８に示すように、スロットタイミングを補正するタイミングになったとき、各カウンタのカウンタ値を、重み付け窓処理部１６２における、重み付け窓が設定されたＦＩＲフィルタ１６２Ａにロードする。ＦＩＲフィルタ１６２Ａは、重み付け窓内のカウンタ（図２８では７個）のカウンタ値を加算器１６２Ｂに通過させる。加算器１６２Ｂは、重み付け窓内のカウンタの各カウンタ値を、重み付け窓内における位置に応じて定められた重み付け係数を用いて重み付けする。なお、図２８では、重み付け窓の中心から遠くなるに従って大きくなる重み付け係数を用いている。そして、加算器１６２Ｂは、このように重み付けられた、重み付け窓内のカウンタの各カウンタ値を加算することにより、位相差分布の特徴量（分布の広がりを表す物理量、例えば、分散（その他、絶対平均、２乗平均等））を抽出する。そして、以上を、ＦＩＲフィルタ１６２Ａにおいてデータを巡回シフトしながら、１周分繰り返す。
【０１２５】
なお、重み係数や重み付け窓は位相補正量計算部１６４から設定される。また、重み付け窓処理をソフトウェアで実現してもよい。
【０１２６】
そして、メモリ１６２Ｃは、重み付け窓の中心を各カウンタの位置に設定した時の重み付け加算値を保持する。
【０１２７】
位相補正量計算部１６４は、次のように位相補正量を決定する。即ち、まず、重み付け窓処理部１６２から出力された位相差分布の特徴量をもとに、巡回的に重み付け窓処理を施して得られる値が最小となる重み付け窓の中心（カウンタ番号Ｋ（Ｋ＝０〜Ｍ−１）をスロットタイミング位相の目標値として決定する。そして、このカウンタ番号Ｋを次式に代入することで、位相補正量を計算する。
【０１２８】
【数２】
2007104621.tif 000004
【０１２９】
スロットタイミング生成部１６６は、位相補正量計算部１６４により計算された位相補正量に基づいて分周カウンタの値をプリセットすることにより、位相補正を実行する。
【０１３０】
このように、図２９（Ａ）に示すように、上記位相補正量に基づいて分周カウンタの値をプリセットすることにより、位相補正を実行し、次の補正タイミングになったとき、図２９（Ｂ）に示すように、ヒストグラム生成部１６０は、位相補正量計算部１６４からのリセット信号に応じて、ヒストグラム生成用カウンタ群（0〜M-1）をリセットする。そして、上記のように、位相補正を実行し、以上を繰り返すことにより、図２９（Ｃ）に示すように、最適なタイミングが得られる。
【０１３１】
以上説明したように、本実施の形態では、受信信号強度に応じてヒストグラムの増分を、受信信号強度の大きいパケットのスロットタイミング位相が強調されるように、可変にしているので、近距離の端末間のように、受信信号強度が大きく、スロットタイミング位相のずれがスループットの低下に大きく影響する端末間のスロットタイミング位相が優先的に合わされ、パケット衝突によるスループットの低下が軽減される。
【０１３２】
また、本実施の形態では、生成したスロットタイミング位相差分布に対し、巡回的に重み付け窓処理を施して得られる値が最小となる重み付け窓の中心をスロットタイミング位相の目標値として選ぶことにより、各端末は、スロットタイミングの基準が異なっていても、共通のスロットタイミング位相に制御され、その結果、ネットワーク全体のスロット同期を短時間で確立できる。
【０１３３】
次に、第６の実施の形態の変形例を説明する。本変形例は、前述した第６の実施の形態と同様の構成部分を備えているので、同一部分には同一の符号を付してその説明を省力し、異なる部分を説明する。
【０１３４】
即ち、本変形例の通信装置は、図３０に示すように、位相差分布の横軸（分割された位相差の範囲）とカウンタ群の対応付けを変更するためのオフセット値を加算するオフセット加算部１５７と、位相差ゼロの位置が位相差分布の中心となるようにデータを巡回シフトするデータ巡回シフト部１６１とを更に備えている。
【０１３５】
次に、本変形例の作用を説明するが、本変形例の作用は、前述した第６の実施の形態の作用と略同様であるので、以下、主として異なる部分のみを説明する。
【０１３６】
前述した第６の実施の形態では、自身のスロットタイミング位相を補正する毎にヒストグラム生成部１６０のカウンタのカウント値をリセットしている。しかし、本実施の形態では、このような完全なリセットを行わず、過去の状態の影響をある程度加味するため、位相補正量計算部１６４は、第６実施の形態における処理に加えて、位相補正タイミングで、ヒストグラム生成部１６０のカウンタ群の値をλ（忘却係数；0≦λ≦1）倍する（プリセット）。なお、λ＝０とすると、前述した実施の形態と同様となる。
【０１３７】
このように、本変形例では、完全なリセットを行わず、過去の状態の影響をある程度加味するようにするので、前述した実施の形態のように、ヒストグラム生成部１６０のカウンタの中央のカウンタが位相差０のカウンタであるとして、上記処理を実行すると、例えば、過去の状態から図３１（Ａ）に示すように中央のカウンタではなくカウンタＫの位相差が自身のスロットタイミングの位相を補正する先であるとして補正した場合、次の補正タイミングでは、位相差０の位置はカウンタＫにすべきであるが、いぜんとして中央のカウンタを位相差０の位置としてカウンタのカウント値をインクリメントすることになり、正しい分布が得られなくなる。
【０１３８】
そこで、本変形例では、自身のスロットタイミングの位相を補正する毎に、オフセット加算部１５７は、位相差分布の横軸（分割された位相差の範囲）とカウンタ群の対応付けを変更するためのオフセット値Mofst(n)を加算すると共に、データ巡回シフト部１６１は、位相差ゼロの位置が位相差分布の中心となるようにデータを巡回シフトする。なお、このオフセット値Mofst(n)は、位相補正量計算部１６４が補正する毎に把握することができるので、位相補正量計算部１６４が、オフセット加算部１５７及びデータ巡回シフト部１６１に、シフト量Mofst(n)を指示する。なお、シフト方向は、Mofst(n)>0の場合、左（番号の小さい方向へ）シフト、Mofst(n)＜0の場合には、右（番号の大きい方向へ）シフトするものである。
【０１３９】
以上説明したように、本変形例では、前述して第６の実施の形態の効果に加え、位相差分布とカウンタの対応付けを変更して、位相差分布を保持したまま引き続き分布の更新を行うことにより、周辺端末数が少ない状況においても、安定した同期タイミング制御を実現することができるという効果を更に有する。
【０１４０】
また、本変形例では、位相補正タイミングにおいて、ヒストグラム生成部のカウンタ群の値を一括してλ倍（0≦λ≦1）してプリセットすることにより、過去の影響をある程度加味しながら、端末群の接近などに伴って発生するスロットタイミングの変動に追従させることが可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本実施の形態の通信端末のブロック図である。
【図２】各々基準タイミングが異なる２つのネットワークが合成する様子を示す図である。
【図３】従来の平均値を用いて基準タイミングを調整する場合の問題点を指摘するグラフである。
【図４】第１の実施の形態に係る特徴抽出部が実行する特徴抽出部処理プログラムを示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は、区間数がＳ１のヒストグラムを示し、（Ｂ）は、区間数がＳ２（＞Ｓ１）のヒストグラムを示す図である。
【図６】スロットの占有率の大小を示すタイミングチャートである。
【図７】第２の実施の形態にかかるクロック補正部３２が実行する基準タイミング調整処理プログラムを示すフローチャートである。
【図８】第３の実施の形態に係る特徴抽出部２８が実行する特徴抽出処理プログラムを示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は、自身のタイミングが少数派の場合の作用を説明する説明図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、自身のタイミングが多数派の場合の処理を説明する説明図である。
【図１１】（ａ）は、受信レベルを考慮せずに作成されたヒストグラムであり、（ｂ）は、受信レベルが一定値以上の信号のみを用いて作成されたヒストグラムを示し、（ｃ）は、受信レベルに応じて重み付けをされた時のヒストグラムである。
【図１２】第５の実施の形態の通信端末のブロック図である。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は、自身の基準信号と周辺端末からのパケットの受信タイミングずれ量の分布を示したグラフである。
【図１４】基準信号の取り方によって、同期確立までのスピードが変わってくることを示すタイミングチャートである。
【図１５】基準信号の取り方によって、同期確立までのスピードが変わってくることの問題が、自律分散系のネットワークでの同期では特に顕著になることを示すタイミングチャートである。
【図１６】第５の実施の形態にかかるヒストグラム（周期拡張）生成部１１０及びウィンドウ処理部１２０が実行する処理プログラムを示すフローチャートである。
【図１７】タイミングずれ量の周期性を考慮した信号処理を説明する説明図である。
【図１８】ヒストグラムを１周期分周期拡張すると共に、これにウィンドウをずらしながら適用することを示す図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｅ）は、各位置のウィンドウにおけるヒストグラムの広がりを示す図である。
【図２０】ヒストグラムの広がりを示す３つの物理量の計算結果の表を示す図である。
【図２１】ヒストグラムの広がりを示す３つの物理量の計算結果を示す図である。
【図２２】本実施の形態と従来技術との実施結果を示す図である。
【図２３】第６の実施の形態の通信装置のブロック図である。
【図２４】（Ａ）〜（Ｄ）は、位相差検出部における位相差の検出処理内容を説明する説明図であり、（Ａ）は、位相差検出部の構成を示し、（Ｂ）〜（Ｄ）は、位相差に応じて出力する位相差信号を示した図である。
【図２５】カウンタ選択部における、位相差信号に基づいてカウンタを選択する原理を説明する説明図である。
【図２６】(Ａ)は、受信信号強度検出部のブロック図、（Ｂ）は、イネーブル信号を示したタイミングチャートである。
【図２７】カウンタ制御信号生成部におけるカウンタ制御信号の出力の様子を示した図である。
【図２８】重み付け窓処理部のブロック図である。
【図２９】（Ａ）〜（Ｃ）は、第６の実施の形態の作用を説明する説明図である。
【図３０】第７の実施の形態の通信装置のブロック図である。
【図３１】（Ａ）〜（Ｃ）は、第６の実施の形態の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１２  アンテナ（受信手段）
２４  参照信号生成部（検出手段）
２６  検出部（作成手段及び特定手段）
２８  特徴抽出部（作成手段及び特定手段）
３２  クロック補正部（変更手段）
１１０  ヒストグラム（周期拡張）生成部（作成手段）
１２０  ウィンドウ処理部（計算手段）
１５２  位相差検出部（作成手段）
１５４  カウンタ選択部（作成手段）
１５６  受信信号強度検出部（作成手段）
１５８  カウンタ制御信号生成部（作成手段）
１６０  ヒストグラム生成部（作成手段、カウント値記憶手段）
１６２  重み付け窓処理部（計算手段）
１６４  位相補正量計算部（計算手段）
１６６  スロットタイミング生成部（変更手段、カウント値リセット手段、カウント値減少手段）
１５７  オフセット加算部（特定手段）
１６１  データ巡回シフト部（特定手段）
【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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【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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【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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【図３０】
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【図３１】
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