(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多元接続方式により通信を行う複数の第１の通信端末と、基準局とで構成された通信システムであって、複数の前記第１の通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングに同期させる通信同期方法において、
前記第１の通信端末の送信する送信データには、前記第１の通信端末から前記基準局までの中継数に関する情報である中継ランクが含まれていて、
前記基準局の送信タイミングは固定され、前記基準局の中継ランクは特定の値に固定されていて、
前記第１の通信端末は、
他の前記第１の通信端末および基準局の送信データを１フレームの間受信することで、他の前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングと、中継ランクを測定し、
他の前記第１の通信端末および基準局の前記中継ランクと、現在の自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを求め、
前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングに、前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを求め、
自己の前記中継ランクの情報を含む送信データを送信する際、前記制御量Δに基づき送信タイミングを変更する、
ことを特徴とする通信同期方法。
【請求項２】
前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が、自己の前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数以下である前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングを用いて前記制御量Δを求めることを特徴とする請求項１に記載の通信同期方法。
【請求項３】
前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が最小である前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングから前記制御量Δを求めることを特徴とする請求項１に記載の通信同期方法。
【請求項４】
自己の前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数未満の中継数である前記中継ランクの他の前記第１の通信端末および基準局がある場合は、その前記中継ランクの他の前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングから前記制御量Δを求め、
自己の前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数未満の中継数である前記中継ランク他の前記第１の通信端末および基準局がない場合は、自己の前記中継ランクと等しい前記中継ランクである他の前記第１の通信端末の送信タイミングから前記制御量Δを求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信同期方法。
【請求項５】
前記中継ランクは、前記基準局の中継ランクｒを０、中継ランクの初期値をＫ（Ｋ＞０）とするものであって、
測定した他の前記第１の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も小さいｒをｒmin 、として、
ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒ＝ｒmin ＋１として新たな自己の中継ランクｒを求める、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の通信同期方法。
【請求項６】
前記中継ランクは、前記基準局の中継ランクｒをＫ（Ｋ＞０）、中継ランクの初期値を０とするものであって、
測定した他の前記第１の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も大きいｒをｒmax 、として、
ｒmax −１＜０ならば、ｒ＝０、ｒmax −１≧０ならば、ｒ＝ｒmax −１として新たな自己の中継ランクｒを求める、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の通信同期方法。
【請求項７】
前記通信システムに、まだ通信を開始していない第２の通信端末が加入するとき、
前記第２の通信端末は、
前記第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングと、中継ランクを測定し、
他の前記第１の通信端末および基準局の前記中継ランクと、初期値である自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを求め、
前記第１の通信端末および基準局の送信タイミングに、前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを求め、
前記自己の中継ランクを含む送信データを、前記第２の通信端末の前記制御量Δに基づき送信タイミングを変更して送信し、前記通信システムに加入する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の通信同期方法。
【請求項８】
時分割多元接続方式により通信を行う通信端末において、
前記通信端末は、
送信データを送信するデータ送信手段と、
他の前記通信端末および基準局の送信データを１フレームの間受信するデータ受信手段と、
前記データ受信手段により受信した他の前記通信端末および基準局の送信データの受信タイミングから各前記通信端末の送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、
他の前記通信端末の送信データに含まれた、通信端末から基準局までの中継数に関する情報である中継ランクを検出する中継ランク検出手段と、
他の前記通信端末および基準局の前記中継ランクと、現在の自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを演算する中継ランク演算手段と、
前記送信タイミング決定手段により求めた各前記通信端末および基準局の送信タイミングに、前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを演算する制御量演算手段と、
前記自己の中継ランクを含む送信データを生成する送信データ生成手段と、
前記制御量演算手段により求めた前記制御量に基づき、前記送信データの送信タイミングを変更する送信タイミング制御手段と、
を有することを特徴とする通信端末。
【請求項９】
前記制御量演算手段は、
前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が、前記自己の中継ランクに基づく前記基準局までの中継数以下である他の前記通信端末および基準局の送信タイミングを用いて前記制御量Δを求めることを特徴とする請求項８に記載の通信端末。
【請求項１０】
前記制御量演算手段は、
前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数が最小である前記通信端末および基準局の送信タイミングから前記制御量Δを求めることを特徴とする請求項８に記載の通信端末。
【請求項１１】
前記制御量演算手段は、
前記自己の中継ランクに基づく前記基準局までの中継数未満の中継数である前記中継ランクの他の前記通信端末および基準局がある場合は、その前記中継ランクの他の前記通信端末および基準局の送信タイミングから前記制御量Δを求め、
自己の前記中継ランクに基づく前記基準局までの中継数未満の中継数である前記中継ランクの他の前記通信端末および基準局がない場合は、前記自己の中継ランクと等しい前記中継ランクである他の前記通信端末の送信タイミングから前記制御量Δを求める、
ことを特徴とする請求項８に記載の通信端末。
【請求項１２】
前記中継ランクは、前記基準局の中継ランクｒを０、中継ランクの初期値をＫ（Ｋ＞０）とするものであって、
前記中継ランク演算手段は、
測定した他の前記通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も小さいｒをｒmin 、として、
ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒ＝ｒmin ＋１として新たな自己の中継ランクｒを求める、
ことを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の通信端末。
【請求項１３】
前記中継ランクは、前記基準局の中継ランクｒをＫ（Ｋ＞０）、中継ランクの初期値を０とするものであって、
前記中継ランク演算手段は、
測定した他の前記通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も大きいｒをｒmax 、として、
ｒmax −１＜０ならば、ｒ＝０、ｒmax −１≧０ならば、ｒ＝ｒmax −１として新たな自己の中継ランクｒを求める、
ことを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多元接続方式により複数の通信端末と基準局が通信を行う通信システムにおいて、通信端末の自律的な動作によって複数の通信端末間の通信を基準局に同期させる通信同期方法、およびその通信端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、時分割多元接続方式による通信システムでは、基準局の通信タイミングに同期することで、複数の通信端末間の通信タイミングの同期をとっている。したがって、基準局の通信範囲外の通信端末については同期をとることができない。
【０００３】
一方、基準局を持たずに、複数の通信端末が時分割多元接続方式により通信を行っている場合に、通信端末間において通信タイミングの同期を取る方法として、たとえば特許文献１〜３の方法が知られている。
【０００４】
特許文献１の方法では、通信端末にＩＤ番号とグループ番号を付し、そのＩＤ番号固有のタイミングで送信し、そのＩＤ番号の順に送信の順を決めている。そして、通信端末が他の通信端末の送信データを受信したときに、そのデータに含まれる端末データをもとに、受信の終了後随時、自己のタイミングを調整することで、同一のグループ番号が付された通信端末で構成されるグループ内の通信の同期を取っている。
【０００５】
また、各通信端末の送信タイミング（自己のスロットタイミングを基準とした、他の通信端末の送信スロットタイミングの基準からのずれ）を測定し、測定した送信タイミングの平均に合わせたり、測定した送信タイミングのうち最多のタイミングに合わせる通信同期方法も従来より検討されている（特許文献２、３）。
【特許文献１】特開２００３−１４３０５６
【特許文献２】特開平９−４６７６２
【特許文献３】特開２００７−１０４６２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１〜３のように、通信端末が自律的に動作することで複数の通信端末間の通信タイミングを同期する方法では、どのタイミングに同期するかは状況次第であり、不明である。そこで、常に固定されたタイミングで通信する基準局を導入し、各通信端末の通信タイミングを、基準局の絶対的なタイミングに揃えることが考えられる。各通信端末は自律的に動作を行っているため、基準局の通信範囲外の通信端末についても、基準局の通信範囲内の通信端末を介して間接的に基準局の通信タイミングに同期をとることができる。ところが、通信タイミングが変化するのは通信端末側だけであり、基準局の通信タイミングは変化しないため、基準局と同期するまでに時間がかかり、その間通信効率が低下してしまう。
【０００７】
そこで本発明の目的は、時分割多元接続方式により複数の通信端末と基準局が通信を行う通信システムにおいて、各通信端末が自律的に動作することにより同期をとっている場合に、基準局の通信タイミングにすみやかに同期させることができる通信同期方法、および通信端末の実現である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、時分割多元接続方式により通信を行う複数の第１の通信端末と、基準局とで構成された通信システムであって、複数の第１の通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングに同期させる通信同期方法において、第１の通信端末の送信する送信データには、第１の通信端末から基準局までの中継数に関する情報である中継ランクが含まれていて、基準局の送信タイミングは固定され、基準局の中継ランクは特定の値に固定されていて、第１の通信端末は、他の第１の通信端末および基準局の送信データを１フレームの間受信することで、他の第１の通信端末および基準局の送信タイミングと、中継ランクを測定し、他の第１の通信端末および基準局の中継ランクと、現在の自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを求め、第１の通信端末および基準局の送信タイミングに、中継ランクに基づく基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを求め、自己の中継ランクの情報を含む送信データを送信する際、制御量Δに基づき送信タイミングを変更することを特徴とする通信同期方法である。
【０００９】
他の第１の通信端末および基準局の送信タイミングとは、自己のスロットタイミングを基準とした、他の第１の通信端末、または基準局の送信タイミングの基準からのずれである。
【００１０】
ここで、ある通信端末のスロットタイミングとは、１フレームを複数のスロットに分割した時のスロットの先頭のタイミングである。一般には各通信端末のスロットタイミングは同期していない。ここで同期とは、ある通信端末のスロットタイミングが、そのある通信端末からみた他の各通信端末および基準局のスロットタイミングと一致していることを意味し、通信システムが単位時間ごとの制御であれば、１単位時間程度の拡がりをもってスロットタイミングが一致していることを意味する。
【００１１】
制御量は、重み付けした送信タイミングの平均値や中央値を制御量としたり、送信タイミングのうち最も頻度の大きいタイミングを制御量とする、などの方法がある。また、分散を考慮して制御量を求めてもよい。
【００１２】
なお、基準局は中継ランクを送信する必要はなく、第１の通信端末が基準局からの信号と他の第１の通信端末からの信号とを区別できれば十分である。また、すべての通信端末が基準局からの送信データを受信している必要はなく、複数の通信端末のうち、少なくとも１台が基準局からの送信データを受信していれば十分である。
【００１３】
また中継数（ホップ数）は、基準局から自己の通信端末までの間にいくつの通信端末が介在しているかを示すものである。中継ランクは、ホップ数と何らかの対応関係を有する指標であればよく、もちろん、ホップ数そのものを表わすものであってもよい。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、中継ランクに基づく基準局までの中継数が、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数以下である第１の通信端末および基準局の送信タイミングを用いて制御量Δを求めることを特徴とする通信同期方法である。
【００１５】
第３の発明は、第１の発明において、中継ランクに基づく基準局までの中継数が最小である第１の通信端末および基準局の送信タイミングから制御量Δを求めることを特徴とする通信同期方法である。
【００１６】
ここで、最小であるか否かの判断には、自己の通信端末の中継ランクを含めてもよいし、含めなくてもよい。
【００１７】
つまり、基準局からの送信データを受信した場合は、基準局の送信タイミングから制御量を求める。基準局からの送信データを受信しなかった場合は、中継ランクに基づく基準局までの中継数が最小である他の第１の通信端末の送信タイミングから制御量を求める。自己の中継ランクを含めて最小を判断する場合には、自己の中継ランクに基づく中継数のみが最小となる場合があるが、この時は、制御量Δを求めるための送信タイミングが存在しない場合であるから、制御量は０となる。また、中継ランクに基づく中継数が最小となるのが、自己と、複数の他の第１の通信端末である場合は、それらの他の第１の通信端末の送信タイミングの平均値などにより制御量を求める。自己の中継ランクを含めないで最小を判断する場合には、たとえ最小となる中継数が自己の中継数より多くても、その最小の中継数の第１の通信端末の送信タイミングの平均値などにより制御量を求める。
【００１８】
第４の発明は、第１の発明において、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の第１の通信端末および基準局がある場合は、その中継ランクの他の第１の通信端末および基準局の送信タイミングから制御量Δを求め、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の第１の通信端末および基準局がない場合は、自己の中継ランクと等しい中継ランクである他の第１の通信端末の送信タイミングから制御量Δを求めることを特徴とする通信同期方法である。
【００１９】
第２〜４の発明は、第１の発明における、中継ランクに基づく基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付け、についてより具体的に示したものである。つまり、第２の発明は、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数以下である中継ランクの第１の通信端末および基準局については、重み付けを１とし、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数より大きい中継ランクの第１の通信端末については、重み付けを０とするものである。また、第３の発明は、中継ランクに基づく基準局までの中継数が最小である中継ランクの第１の通信端末および基準局については、重み付けを１とし、それ以外の中継ランクの第１の通信端末については、重み付けを０とするものである。また、第４の発明は、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の第１の通信端末および基準局がある場合には、その第１の通信端末および基準局については重み付けを１、それ以外の第１の通信端末について重み付けを０とし、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の第１の通信端末および基準局がない場合には、自己の中継ランクと等しい中継ランクである他の第１の通信端末については重み付けを１、それ以外の第１の通信端末については重み付けを０とするものである。
【００２０】
第５の発明は、第１の発明から第４の発明において、中継ランクは、基準局の中継ランクｒを０、中継ランクの初期値をＫ（Ｋ＞０）とするものであって、測定した他の第１の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も小さいｒをｒmin 、として、ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒ＝ｒmin ＋１として新たな自己の中継ランクｒを求める、ことを特徴とする通信同期方法である。
【００２１】
この第５の発明によると、中継ランクが大きいほど基準局からの中継数は大きく、中継ランクが小さいほど基準局からの中継数は小さいことを示す。
【００２２】
第６の発明は、第１の発明から第４の発明において、中継ランクは、基準局の中継ランクｒをＫ（Ｋ＞０）、中継ランクの初期値を０とするものであって、測定した他の第１の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も大きいｒをｒmax 、として、ｒmax −１＜０ならば、ｒ＝０、ｒmax −１≧０ならば、ｒ＝ｒmax −１として新たな自己の中継ランクｒを求める、ことを特徴とする通信同期方法である。
【００２３】
この第６の発明によると、第５の発明における中継ランクとは逆に、中継ランクが大きいほど基準局からの中継数は小さく、中継ランクが小さいほど基準局からの中継数は大きいことを示す。
【００２４】
第７の発明は、通信システムに、まだ通信を開始していない第２の通信端末が加入するとき、第２の通信端末は、第１の通信端末の送信データを１フレームの間受信することで第１の通信端末の送信タイミング、および中継ランクを測定し、他の第１の通信端末の中継ランクと、初期値である自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを求め、第１の通信端末の送信タイミングに、中継ランクに基づく基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを求め、自己の中継ランクを含む送信データを、第２の通信端末の制御量Δに基づき送信タイミングを変更して送信し、通信システムに加入することを特徴とする通信同期方法である。
【００２５】
第８の発明は、時分割多元接続方式により通信を行う通信端末において、通信端末は、送信データを送信するデータ送信手段と、他の通信端末および基準局の送信データを１フレームの間受信するデータ受信手段と、データ受信手段により受信した他の通信端末および基準局の送信データの受信タイミングから各通信端末の送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、他の通信端末の送信データに含まれた、通信端末から基準局までの中継数に関する情報である中継ランクを検出する中継ランク検出手段と、他の通信端末および基準局の中継ランクと、現在の自己の中継ランクとから、新たな自己の中継ランクを演算する中継ランク演算手段と、送信タイミング決定手段により求めた各通信端末および基準局の送信タイミングに、中継ランクに基づく基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けをして、その重み付けした送信タイミングを用いて制御量Δを演算する制御量演算手段と、自己の中継ランクを含む送信データを生成する送信データ生成手段と、制御量演算手段により求めた制御量に基づき、送信データの送信タイミングを変更する送信タイミング制御手段と、を有することを特徴とする通信端末である。
【００２６】
第９の発明は、第８の発明において、制御量演算手段は、中継ランクに基づく基準局までの中継数が、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数以下である他の通信端末および基準局の送信タイミングを用いて制御量Δを求めることを特徴とする通信端末である。
【００２７】
第１０の発明は、第８の発明において、制御量演算手段は、中継ランクに基づく基準局までの中継数が最小である通信端末および基準局の送信タイミングから制御量Δを求めることを特徴とする通信端末である。
【００２８】
第１１の発明は、第８の発明において、制御量演算手段は、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の通信端末および基準局がある場合は、その中継ランクの他の通信端末および基準局の送信タイミングから制御量Δを求め、自己の中継ランクに基づく基準局までの中継数未満の中継数である中継ランクの他の通信端末および基準局がない場合は、自己の中継ランクと等しい中継ランクである他の通信端末の送信タイミングから制御量Δを求めることを特徴とする通信端末である。
【００２９】
第１２の発明は、第８の発明から第１１の発明において、中継ランクは、基準局の中継ランクｒを０、中継ランクの初期値をＫ（Ｋ＞０）とするものであって、中継ランク演算手段は、測定した他の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も小さいｒをｒmin 、として、ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒ＝ｒmin ＋１として新たな自己の中継ランクｒを求めることを特徴とする通信端末である。
【００３０】
第１３の発明は、第８の発明から第１１の発明において、中継ランクは、基準局の中継ランクｒをＫ（Ｋ＞０）、中継ランクの初期値を０とするものであって、中継ランク演算手段は、測定した他の通信端末の中継ランクｒおよび現在の自己の中継ランクｒのうち、最も大きいｒをｒmax 、として、ｒmax −１＜０ならば、ｒ＝０、ｒmax −１≧０ならば、ｒ＝ｒmax −１として新たな自己の中継ランクｒを求めることを特徴とする通信端末である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の通信同期方法では、送信データに基準局からの中継数に関する情報を付加して各通信端末の基準局からの中継数が判断できるようにしている。そして、基準局からの中継数が小さい通信端末ほど基準局との同期の信頼性が高いものと考え、基準局からの中継数が小さい通信端末ほど送信タイミングの重み付けを大きく、大きい通信端末ほど送信タイミングの重み付けを小さくし、その重み付けをした送信タイミングを用いて制御量を求めている。これにより、自律的な制御によって各通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングにすみやかに同期させることができる。また、本発明の通信同期方法では、直接に基準局の送信データを受信できない通信端末についても、基準局の送信タイミングを受信している通信端末を介して、間接的に基準局の送信タイミングに同期することができる。
【００３２】
また、基準局がない場合でも、各通信端末は自律的に同期制御しているため、複数の通信端末間の通信タイミングをあるタイミングに同期することができる。したがって、複数の通信端末からなるグループが、基準局の通信範囲内を出入りするような場合であっても、基準局の通信範囲内に入ると基準局に同期し、基準局の通信範囲を出るとグループ内の同期を維持するよう動作するため、通信効率を低下させることはない。
【００３３】
また、第７の発明によると、上記のように重み付けをした送信タイミングを用いて制御量を求め、その制御量に基づき送信タイミングを変更して通信に加入するため、効率的に通信に加入することができる。
【００３４】
また、第８〜１３の発明による通信端末を用いると、自律的な制御によって各通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングにすみやかに同期させることができる通信システムを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の具体的な実施例を図を参照にしながら説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
実施例１は、複数の通信端末と、通信同期の基準となる基準局が、時分割多元接続方式により通信をしている場合に、複数の通信端末の通信タイミングを基準局の通信タイミングに同期させる方法である。
【００３７】
まず、実施例１の通信方式である時分割多元接続方式の概要について説明する。
【００３８】
この通信システムでは、単位時間ごとに時間を制御するように設計されている。また、フレーム長およびスロット長は特定の値に固定されて、各スロットにはガード時間が設けられて、その長さは１単位時間より長い時間である。ガード時間は、伝搬遅延や処理遅延などを考慮して設けられた時間である。通信端末は、１スロットをデータ送信に使用し、１フレームを周期としてデータ送信を繰り返す。データ送信に使用するスロット以外のスロットにおいては受信状態にあるものとする。
【００３９】
図１（ａ）は、スロット分割の例を示す。送信から次の送信までの時間間隔Ｔ１が１フレーム長、１フレーム長は、一定の時間間隔Ｔで各スロットに分割されていて、Ｔが１スロット長である。図１（ｃ）は、１スロット長Ｔが８単位時間で構成され、１単位時間はτ、ガード時間Ｔ２は２単位時間とした場合の例である。
【００４０】
また、以下において他の通信端末の送信タイミングとは、自己の１スロット長を基準とし、他の通信端末の送信データが基準となる１スロット長のどのタイミングで送信されたかを示すものとする。言い換えれば、自己のスロットタイミング（スロットの先頭のタイミング）と他の通信端末の送信スロットタイミングとの差である。これは、基準局の送信タイミングについても同様である。
【００４１】
自己の送信タイミングが図１（ａ）であり、基準局Ａ、他の通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信が図１（ｂ）の状態である場合、基準局Ａ、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信タイミングは、図１におけるＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄである。図１（ｃ）のように、１単位時間がτであるとき、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄがτより小さい場合が、基準局Ａ、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信タイミングと自己の送信タイミングが同期している場合である。
【００４２】
各通信端末は、自律的に自己の送信タイミングを変更する動作を繰り返し行い、基準局の送信タイミングへの同期を図っている。各通信端末の動作は、通信への加入手順と加入後の同期手順に分けられる。図２のフローチャートは、その同期手順を示している。以下、図２のフローチャートに基づき、実施例１の通信同期方法における同期手順について説明する。
【００４３】
通信端末は、自己のデータを送信後、次のデータ送信までの１フレームの間、他の受信しうるすべての通信端末および基準局の送信データを受信する。そして、自己のスロットタイミングと、そのデータ受信のタイミングとの差から、他の通信端末、および基準局の送信タイミングΔを測定する。また、通信端末からの送信データに含まれた、通信端末の中継ランクｒを測定する（ステップ１０）。また、基準局の中継ランクｒは０で固定されていて、基準局からの送信データには、中継ランクの情報は含まれていない。そのため、基準局の送信データを受信した場合は、自動的に中継ランク０と判断される。なお、中継ランクについては後段で詳しく説明する。
【００４４】
次に、ステップ１０で測定した中継ランクｒと、自己の中継ランクｒi とから、新たな自己の中継ランクｒi+1 を求める（ステップ１２）。なお、中継ランクの初期値ｒ0 はＫ（Ｋ＞０）とする。自己の中継ランクｒi+1 は、ステップ１０で測定した中継ランクｒと、自己の中継ランクｒi のうち、最も小さい中継ランクの値をｒmin として、ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒi+1 ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒi+1 ＝ｒmin ＋１とする。たとえば、ステップ１０において基準局の送信データを受信した場合は、基準局の中継ランクｒは０であるから、ｒmin ＝０であり、ｒi+1 ＝ｒmin ＋１＝１となる。
【００４５】
このように中継ランクを決定すると、通信端末の中継ランクは１〜Ｋの値を取り得ることになる。この中継ランクは、基準局から通信端末までの中継数を示す指標であり、基準局からの通信ホップ数に相当するものである。中継ランクが大きいほど基準局から通信端末までの中継数は大きく、中継ランクが小さいほど、基準局から通信端末までの中継数が小さいことを示している。
【００４６】
中継ランクの初期値であるＫは、いくつまでの中継ランクに、基準局との同期の信頼性を置くかによって決定する。これは、通信端末のクロックの精度の影響により、基準局から離れるに従い基準局との同期の信頼性が低下するからである。具体的には、通信端末の密度や通信環境などを考慮してＫの値を決定する。
【００４７】
次に、ステップ１０において測定した送信タイミングΔのうち、自己の中継ランクｒi+1 以下の中継ランクの他の通信端末および基準局の通信タイミングを用いて、制御量Δを求める（ステップ１４）。制御量Δの求め方としては、送信タイミングの平均値（相加平均、相乗平均、調和平均など）、中継ランクに応じた重み付けをする加重平均や中央値を制御量としたり、送信タイミングのうち最も頻度の大きいタイミングを制御量とする、などの方法がある。たとえば、図１において、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの中継ランクがそれぞれ、１、２、３であった場合、自己の中継ランクｒi+1 は、中継ランク０である基準局からの送信データを受信しているから、ステップ１２よりｒi+1 ＝ｒmin ＋１＝０＋１＝１であり、中継ランク１以下である基準局Ａ、通信端末Ｂの送信タイミングＴａ、Ｔｂから制御量Δを求めることになる。たとえば、中継ランクに応じた重みＷａ、Ｗｂ（Ｗａ＋Ｗｂ＝１）を付けて平均した、ＷａＴａ＋ＷｂＴｂを制御量Δとしてもよい。
【００４８】
次に、制御量Δに基づき、送信タイミングを変更して送信データを送信する。このとき、送信データに、自己の中継ランクｒi+1 の情報を含ませる（ステップ１６）。その後ステップ１０に戻る。
【００４９】
以上が実施例１の通信同期手順である。
【００５０】
次に、まだ通信を開始していない通信端末が新規に通信に加入する方法を、図３に示すフローチャートをもとに説明する。なお、図３のフローチャートにおいて、図２のフローチャートに示すステップと同一の処理を示すステップは、同一の番号を付している。
【００５１】
まず、ある時点から１フレームの間、他の受信しうるすべての通信端末および基準局の送信データを受信する。そして、自己のスロットタイミングと、そのデータ受信のタイミングとの差から、他の通信端末、および基準局の送信タイミングΔを測定する。また、通信端末からの送信データに含まれた、通信端末の中継ランクｒを測定する（ステップ１１）。ステップ１０との違いは、ステップ１０では、自己のデータ送信後から１フレームの間、であったが、ステップ１１では、ある時点から１フレームの間、である点である。ある時点とは、たとえば、通信端末の電源が入った直後などである。
【００５２】
次に、他の通信端末および基準局が送信データの送信に使用していない空きスロット（送信データの送信間隔が１スロット長Ｔよりも長い区間）を特定する（ステップ１３）。
【００５３】
次に、ステップ１１で測定した中継ランクｒと、自己の中継ランクｒi とから、新たな自己の中継ランクｒi+1 を求める（ステップ１２）。このステップは、図２のステップ１２において単にｉ＝０としたものである。つまり自己の中継ランクは初期値ｒ0 ＝Ｋであり、中継ランクｒと、自己の中継ランクＫのうち、最も小さい中継ランクの値をｒmin として、ｒmin ＋１＞Ｋならば、ｒ1 ＝Ｋ、ｒmin ＋１≦Ｋならば、ｒ1 ＝ｒmin ＋１とする。
【００５４】
次に、ステップ１０において測定した送信タイミングΔのうち、自己の中継ランクｒ1 以下の中継ランクの他の通信端末および基準局の通信タイミングを用いて、制御量Δを求める（ステップ１４）。このステップも、図２のステップ１４においてｉ＝０としたものである。
【００５５】
次に、制御量Δに基づき、送信タイミングを変更して空きスロットに送信データを送信、つまり通信に加入する。このとき、送信データに、自己の中継ランクｒ1 の情報を含ませる（ステップ１７）。その後、図２のステップ１０に移行する。
【００５６】
以上が実施例１の通信加入手順である。
【００５７】
この実施例１の通信同期方法では、送信データに基準局から通信端末までの中継数に関するデータである中継ランクを含めることで、各通信端末の基準局間での中継数を把握できるようにしている。そして、中継ランクが自己の中継ランクｒi+1 以下である他の通信端末および基準局の通信タイミングを用いて、制御量Δを求めている。これはつまり、自己の中継ランクｒi+1 より大きい中継ランクの通信端末の重みを０、自己の中継ランクｒi+1 以下の中継ランクの通信端末および基準局の重みを１、とする重み付けを送信タイミングに施して制御量を求めているということである。このような中継ランクに応じた制御量の算出を各通信端末が自律的に行っているため、各通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングにすみやかに同期させることができる。また、各通信端末は自律的に動作しているため、従来の基準局との通信同期方法とは異なり、複数の通信端末からなるグループのうち、少なくとも１台の通信端末が基準局の送信データを受信できれば、その基準局の送信データを受信している通信端末を介してグループ内の通信を間接的に基準局と同期させることができる。
【実施例２】
【００５８】
図４は、実施例２の通信同期方法における同期手順について説明するフローチャートである。実施例２の通信同期方法は、実施例１のステップ１４を次のステップ２４に変更したものであり、制御量の算出に用いる送信タイミングへの重み付けの仕方を変更するものである。それ以外のステップについては実施例１と同様である。以下、ステップ２４について説明する。
【００５９】
ステップ２４では、ステップ１０において測定した送信タイミングのうち、最も中継ランクの小さい他の通信端末および基準局の通信タイミングを用いて、制御量Δを求める。つまり、図１のように、基準局Ａからの送信データを受信した場合には、基準局Ａの中継ランク０が中継ランクの最小値であるので、基準局Ａの送信タイミングＴａから制御量Δを求める。一方、基準局からの送信データを受信しなかった場合は、最も中継ランクの小さい（つまり、最も基準局からの中継数が小さい）他の通信端末の送信タイミングから制御量を求めるようにする。たとえば、図１において通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信データは受信できたが、基準局Ａの送信データを受信できず、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの中継ランクがそれぞれ１、２、３であった場合、通信端末Ｂの送信タイミングＴｂから制御量Δを求めることになる。
【００６０】
上記では、自己の中継ランクは考慮せずに最小の中継ランクを判断しているが、最小の中継ランクの判断に、自己の中継ランクを含めてもよい。この場合、自己の中継ランクが最小となることも考えられるが、その場合は、制御量Δの算出に用いる送信タイミングがない場合であるから、制御量Δは０となる。
【００６１】
なお、実施例２の通信同期方法における通信への加入手順については、図２のステップ１４を上記ステップ２４に変更したものであるから説明を省略する。
【００６２】
この実施例２の通信同期方法は、最も中継ランクの小さいものについて重みを１、それ以外の中継ランクの通信端末の重みを０とする重み付けを送信タイミングに施して制御量を求めるものである。この実施例２の通信同期方法も、実施例１の通信同期方法と同様に、各通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングにすみやかに同期させることができるものである。
【実施例３】
【００６３】
図５は、実施例３の通信同期方法における同期手順について説明するフローチャートである。実施例３の通信同期方法は、実施例１のステップ１４を次のステップ３４、３５、３６に変更したものであり、制御量の算出に用いる送信タイミングへの重み付けの仕方を変更するものである。それ以外のステップについては実施例１と同様である。以下、ステップ３４、３５、３６について説明する。
【００６４】
まず、自己の中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局があるか否かを判断する（ステップ３４）。
【００６５】
自己の中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局がある場合は、その中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局の送信タイミングから制御量Δを求める（ステップ３５）。
【００６６】
一方、自己の中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局がない場合は、自己の中継ランクｒi+1 と等しい中継ランクである他の通信端末の送信タイミングから制御量Δを求める（ステップ３６）。
【００６７】
たとえば、図１において通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信データは受信できたが、基準局Ａの送信データを受信できず、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの中継ランクがそれぞれ１、２、３であった場合、自己の中継ランクｒi+1 は、ステップ１２よりｒi+1 ＝ｒmin ＋１＝１＋１＝２であるから、中継ランク２未満の通信端末である通信端末Ｂの送信タイミングＴｂから制御量を求めることとなる。また、図１において通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの送信データは受信できたが、基準局Ａの送信データを受信できず、自己の中継ランクｒi が１、通信端末Ｂ、Ｃ、Ｄの中継ランクがそれぞれ２、２、３であった場合、ステップ１２より自己の中継ランクｒi+1 は、ｒi+1 ＝ｒmin ＋１＝１＋１＝２であり、中継ランク２未満の通信端末は無いので、中継ランク２である通信端末Ｂ、Ｃの送信タイミングＴｂ、Ｔｃから制御量Δを求めることとなる。
【００６８】
実施例３の通信同期方法における通信への加入手順については、図２のステップ１４を上記ステップ３４、３５、３６に変更し、ｉ＝０としたものであるから説明を省略する。
【００６９】
この実施例３の通信同期方法は、自己の中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局がある場合は、中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局の重みを１、中継ランクｒi+1 以上の中継ランクの他の通信端末の重みを０とし、自己の中継ランクｒi+1 未満の中継ランクの他の通信端末および基準局がない場合は、自己の中継ランクと等しい中継ランクである他の通信端末の重みを１、それ以外の通信端末の重みを０、とする重み付けを送信タイミングに施して制御量を求めるものである。この実施例３の通信同期方法も、実施例１の通信同期方法と同様に、各通信端末の送信タイミングを基準局の送信タイミングにすみやかに同期させることができるものである。
【００７０】
実施例１から３において、中継ランクは、上記とは逆の処理により決定してもよい。すなわち、基準局の中継ランクをＫ、中継ランクの初期値ｒ0 を０とし、ステップ１０で測定した中継ランクｒと、自己の中継ランクｒi のうち、最も大きい中継ランクの値をｒmax として、ｒmax −１＜０ならば、ｒi+1 ＝０、ｒmax −１≧０ならば、ｒ＝ｒmax −１とする。このようにして中継ランクを決定すると、通信端末の中継ランクは０〜Ｋ−１の値を取り、中継ランクが大きいほど基準局から通信端末までの中継数は小さく、中継ランクが小さいほど、基準局から通信端末までの中継数が大きいことを示すことになる。
【００７１】
これにより中継ランクを決定した場合は、それぞれ、ステップ１４では、「自己の中継ランクｒi+1 以下」が、「自己の中継ランクｒi+1 以上」に、ステップ２４では、「最も中継ランクの小さい」が、「最も中継ランクの大きい」に、ステップ３４では、「自己の中継ランクｒi+1 未満の」が、「自己の中継ランクｒi+1 より大きい」に置き換えた処理となる。この置き換え前と後の処理とでは、基準局から通信端末までの中継数（ホップ数）の大小の観点から見ると、同一の処理を示しているものである。
【００７２】
また、上記ではｒmin 、ｒmax の決定に自己の中継ランクを含めているが、自己の中継ランクを含めずにｒmin 、ｒmax を決定するようにしてもよい。
【００７３】
もちろん、中継ランクの定義の仕方はこれらに限るものではなく、基準局から通信端末までの中継数の大小を表わす指標として定義できるものであればよい。
【００７４】
制御量Δを求める際の、送信タイミングへの重み付けの仕方は、上記実施例１から３に限るものではない。基準局までの中継数が小さいほど重みを大きくする重み付けであれば、他の重み付けの仕方であってもよい。
【実施例４】
【００７５】
実施例４は、実施例１〜３の通信同期方法に用いる通信端末である。通信端末の構成について、図６を参照に説明する。図６は、通信端末の構成を示すブロック図である。通信端末は、受信タイミング観測部１００、復調部１０１、演算部１０２、送信タイミング制御部１０３、変調部１０４、送信データ生成部１０５により構成されている。受信タイミング観測部１００が、本発明のデータ受信手段と送信タイミング決定手段に相当し、演算部１０２が、本発明の中継ランク検出手段、中継ランク演算手段、制御量演算手段に相当し、送信データ生成部１０５が本発明の送信データ生成手段に相当し、送信タイミング制御部１０３が、本発明のデータ送信手段、送信タイミング制御手段に相当している。
【００７６】
通信端末は、他の通信端末および基準局からの信号を受信タイミング観測部１００において受信し、自己の送信タイミングとの差から他の通信端末および基準局の送信タイミングを測定する。測定した送信タイミングののデータは演算部１０２へ入力される。また、受信した信号は復調部１０１において復調され、中継ランクの情報を含む受信データ（他の通信端末および基準局からの送信データ）が演算部１０２へ入力される。以上はステップ１０、１１の処理に対応している。
【００７７】
次に、演算部１０２において、受信データに含まれていた他の通信端末および基準局の中継ランクｒと、演算部１０２に記憶されている自己の中継ランクｒi から、ステップ１２の処理によって、新たな自己の中継ランクｒi+1 が求められる。そして、ステップ１４、２４、３４〜３６の処理によって制御量Δが求められる。自己の中継ランクｒi+1 は送信データ生成部１０５に入力され、制御量Δは送信タイミング制御部１０３に入力される。
【００７８】
また、通信端末がまだ通信に加入していない場合は、送信タイミング制御部１０３において空きスロットを検出する。
【００７９】
次に、送信データ生成部１０５により生成された送信データは、変調部１０４に入力されて、変調部１０４において搬送波を送信データにより変調して送信信号が出力される。その後、送信タイミング制御部１０３において、制御量Δに基づき送信タイミングが変更されて送信信号が送信される。以上はステップ１６、１７に対応する。
【００８０】
以上の動作により、実施例４の通信端末は、実施例１〜３の通信同期方法を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の通信同期方法は、たとえば、路側機を基準局とした車車間通信などに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】スロット分割の例を示す図。
【図２】実施例１の通信同期方法における同期手順を示すフローチャート。
【図３】通信への加入手順を示すフローチャート。
【図４】実施例２の通信同期方法における同期手順を示すフローチャート。
【図５】実施例３の通信同期方法における同期手順を示すフローチャート。
【図６】通信端末の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８３】
１００：受信タイミング観測部
１０１：復調部
１０２：演算部
１０３：送信タイミング制御部
１０４：変調部
１０５：送信データ生成部
【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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