(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数帯で通信可能な無線通信装置であって、
前記所定の周波数帯を利用した無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う他の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記他の無線通信システムの存在を確認する確認手段と、前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断する位置判定手段とを備え、
前記他の無線通信システムの存在を確認するとともに、前記無線通信装置が前記無線通信許可領域内に位置すると判定した場合にのみ無線通信可能状態になる無線通信装置。
【請求項２】
前記位置判定手段は、
前記受信した信号の強度を測定する受信信号強度測定手段と、
前記受信した信号の強度と予め設定された信号強度のしきい値とを比較する信号強度判定手段と
を有する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記位置判定手段は、
前記受信した信号に基づいて信号対雑音比を算出する受信信号対雑音比算出手段と、
前記信号対雑音比と予め設定された信号対雑音比のしきい値とを比較する受信信号対雑音比判定手段と
を有する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記位置判定手段は、
前記受信した信号に基づいて誤り率を算出するビット誤り率算出手段と、
前記ビット誤り率と予め設定されたビット誤り率のしきい値とを比較する誤り率判定手段と
を有する請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記確認手段は、
前記受信した信号に含まれる制御情報を抽出する制御情報抽出手段と、
抽出された前記制御情報と予め設定された制御情報とを比較する制御情報比較手段と
を有する請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記確認手段は、
前記受信した信号に含まれるプリアンブル信号を抽出するプリアンブル信号抽出手段と、
抽出された前記プリアンブル信号と予め設定されたプリアンブル信号パターンとを比較するプリアンブル比較手段と
を有する請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記確認手段は、
前記受信した信号に含まれる制御情報を抽出する制御情報抽出手段と、抽出された前記制御情報と予め設定された制御情報とを比較する制御情報比較手段と、
前記受信信号に含まれるプリアンブル信号を抽出するプリアンブル信号抽出手段と、抽出された前記プリアンブル信号と予め設定されたプリアンブル信号パターンとを比較するプリアンブル比較手段と
を有する請求項１から４までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記無線通信装置は、前記所定の周波数帯中の複数の周波数チャネルを利用可能であり、
前記他の無線通信システムが使用している使用中の周波数チャネルを検知し、該使用中の周波数チャネル以外の周波数チャネルである空き周波数チャネルに切り替えて通信を行う
請求項１から７までのいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記無線通信装置は、前記所定の周波数帯中の複数の周波数チャネルを利用可能であり、
前記確認手段と前記位置判定手段とに必要な信号を受信するタイミングを算出し、算出した該タイミングに合わせて、現在使用中の周波数チャネルから前記必要な信号を受信できる周波数チャネルへ切り替えるチャネル切り替えタイミング制御手段を備える
請求項１から７までのいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
所定の周波数帯を利用した無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う第１の無線通信システムと、
前記所定の周波数帯で通信を行う無線通信装置を含む第２の無線通信システムであって、前記第１の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記第１の無線通信システムの存在を確認する確認手段と、前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断する位置判定手段とを備える無線通信装置を含む第２の無線通信システムと
を有する無線通信システム。
【請求項１１】
無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う第１の無線通信システムが用いる所定の周波数帯と同じ周波数帯で通信を行う第２の無線通信システムにおける無線通信方法であって、
（ａ）前記第１の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記第１の無線通信システムの存在を確認するステップと、
（ｂ）前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断するステップと、
（ｃ）前記（ａ）ステップにおいて前記第１の無線通信システムの存在を確認するとともに、前記（ｂ）ステップにおいて前記無線通信許可領域内に位置すると判定した場合にのみ無線通信を行うステップと
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の周波数帯で通信を行う無線通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラー携帯電話に代表される無線通信サービスの拡大とインターネット利用者の増大に伴い、ブロードバンドインターネット通信など広帯域のデータ通信を無線で行うための伝送用チャネル（周波数）の需要が増大している。
これを受けて、従来から用途が限定されており、かかる特定の用途又は特定の使用者のみに使用が制限されていた周波数帯を一般に開放する、いわゆる「周波数帯の開放」が進んでいる。使用に当たっての条件は、「新規参入したシステムは、以前からその周波数帯を使用している既存のシステムに対して妨害を与えないこと。」である。この条件をクリアするために、電波の干渉回避技術や無線通信システムの共存方式の研究が盛んになっている。
【０００３】
指向性が強いこと、大気中での減衰量が大きいことなどの特徴を持つＧＨｚ帯以上のマイクロ波は、送信出力等に制限を加えることにより、サービスエリアの大きさを容易に制御できる。そこで不特定多数が利用可能な周波数利用免許の不要なＩＳＭ帯（Industrial Scientific Medical Band）の周波数帯を使用する無線通信システム（例えばARIB(電波産業界)の標準規格STD‐T70やISO/IEC８８０２−１１等の小電力データ通信システム）を用いる無線ＬＡＮの利用が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既存のシステムのサービスエリア及びその近傍では、新規参入したシステムの使用が特に厳しく制限されるものと考えられる。例えば、電話網等の基幹系の中継回線が設けられているエリアの近傍や災害時などの緊急時のバックアップ回線として通信事業者が使用しているマイクロウェーブ回線の設けられているエリアの近傍などが、いわゆる使用制限エリアに該当する。
【０００５】
新たに使用が許可された無線通信システムを用いた無線通信機器による無線ＬＡＮを、上記使用制限エリア内で、かつ、上記回線で用いられる周波数帯を用いて構築すると、マイクロウェーブ回線への妨害が発生し、多大な被害を発生させる恐れがある。
【０００６】
従って、マイクロウェーブ回線と同じ周波数帯を使用する無線通信システムを用いた無線通信機器の、マイクロウェーブ回線の近傍での使用は許可されないものと考えられる。このように、ある周波数帯では既存の無線通信システムが存在する特定エリアでの他の無線通信システムによる無線ＬＡＮの構成を制限する必要がある。
【０００７】
一般的には、同一周波数帯を複数の無線通信システムが使用することが想定される場合、それぞれの電波干渉による周波数利用効率の低下を防ぐために、キャリアセンスをベースとした干渉回避、共存方式が規定されている。
【０００８】
キャリアセンスとは、無線通信装置が、これから無線通信を行おうとする周波数における受信信号の電界強度（信号強度）の測定を行うことである。例えば、電界強度が所定のしきい値以上である場合、干渉回避を行うべき無線通信システムによる送信が行われているものと判断して電波の送信を停止する。電界強度が所定のしきい値未満である場合、周波数が空いているものと判断して送信を行う。
【０００９】
ところで、無線通信システムにおいては、有効利用可能な周波数が限られるため、同一の周波数帯を複数の無線通信システムが利用することがあり得る。基地局集中制御方式の無線通信システムでは、携帯電話など移動体通信のセルラー方式のように使用が制限される特定のエリアとサービスエリアとが重複しないように基地局を固定配置する。これにより、既存の無線通信システムに対する移動無線端末による干渉回避を実現することが可能である。
【００１０】
しかしながら、分散制御方式の無線通信システムを用いる移動無線端末は、位置（場所）に関してアドホックな（一時的な）無線ＬＡＮを構築でき、それぞれの端末が各自で制御を行う自立分散制御を行う動作モードでは、いかなる場所であっても送信が可能である。
【００１１】
また、基地局を有する集中制御方式の無線通信システムであっても、基地局が固定配置されていない場合には、上記使用制限エリア外であることを保証することができない。
このような場合、使用制限エリア内での送信を制限する干渉回避の方法として、上記のキャリアセンスのみでは不十分である。
【００１２】
すなわち、キャリアセンスでは、特定の時間帯に何らかの無線通信が行われているかどうかを判別するのみであり、特定のエリアに端末自身が存在しているか否かを判断するができないからである。従って、使用制限エリア内であるにもかかわらず、自己の送信を行ってしまう可能性がある。例えば、一時的に対象の無線通信システムが通信を行っていない場合や、キャリアセンスの対象となる無線通信システムが通信を行っている場合でも、地形の影響などによりキャリアセンスが正しく行われないなどの状況が該当する。
尚、特開平１１−２１５５６２号公報には、特定のエリア内での無線通信を制限する技術が開示されている。上記公報に記載されている技術について、図１１を参照して説明する。
【００１３】
図１１に示すように、使用規制エリア１１−１内に使用規制装置１１−２が配置されている。使用規制装置１１−２は、使用規制エリア１１−１内に使用規制信号１１−３を送信する。使用規制装置１１−２が送信する使用規制信号１１−３の受信手段及び解読手段を移動端末１１−４、１１−５に設ける。
【００１４】
例えば、第１端末１１−４と無線通信を行う移動可能な第２端末１１−５が使用規制エリア内に入った場合に、使用規制装置１１−２が送信する使用規制信号１１−３を受信する。使用規制信号１１−３を受信した場合、第２端末１１−５は送信を停止する。このようにして、無線通信機器の使用規制エリアでの使用制限が可能になる。
【００１５】
上記技術によれば、送信の制限を行うことが可能と考えられるが、既存の回線側に使用規制装置を新たな設置する必要があるという問題点がある。さらに、使用規制信号を送信するための周波数の確保など過大な負担が生じる。
本発明は、使用制限エリア内での無線通信機器の使用制限をより簡単かつ確実に行うことの出来る技術を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、所定の周波数帯で通信可能な無線通信装置であって、前記所定の周波数帯を利用した無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う他の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記他の無線通信システムの存在を確認する確認手段と、前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断する位置判定手段とを備え、前記他の無線通信システムの存在を確認するとともに、前記無線通信装置が前記無線通信許可領域内に位置すると判定した場合にのみ無線通信可能状態になる無線通信装置が提供される。
上記無線通信装置によれば、存在が確認された前記他の無線通信システムと同じエリア内でのみ無線通信が可能になるため、無線通信装置の使用制限を確実にすることができる。
【００１７】
前記位置判定手段は、前記受信した信号の強度を測定する受信信号強度測定手段と、前記受信した信号の強度と予め設定された信号強度のしきい値とを比較する信号強度判定手段とを有するのが好ましい。
前記受信信号強度が前記しきい値以上であるか否かにより、無線通信装置が通信許可領域内に存在するか否かを判定することができる。
【００１８】
前記位置判定手段は、前記受信した信号に基づいて信号対雑音比を算出する受信信号対雑音比算出手段と、前記信号対雑音比と予め設定された信号対雑音比のしきい値とを比較する受信信号対雑音比判定手段と
を有するのが好ましい。
前記受信信号対雑音比が予め設定された信号対雑音比のしきい値以上であるか否かにより、無線通信装置が通信許可領域内に存在するか否かを判定することができる。
【００１９】
前記位置判定手段は、前記受信した信号に基づいて誤り率を算出するビット誤り率算出手段と、前記ビット誤り率と予め設定されたビット誤り率のしきい値とを比較する誤り率判定手段とを有するのが好ましい。
前記受信信号誤り率が、前記設定されたビット誤り率のしきい値以上であるか否かにより、無線通信装置が通信許可領域内に存在するか否かを判定することができる。
【００２０】
前記確認手段は、前記受信した信号に含まれる制御情報を抽出する制御情報抽出手段と、抽出された前記制御情報と予め設定された制御情報とを比較する制御情報比較手段とを有するのが好ましい。
前記制御情報を前記確認手段の判定基準として用い、前記制御情報が予め設定された制御情報と同じか否かで、前記他の無線通信システムの信号を受信したかどうかを判定する。
【００２１】
前記確認手段は、前記受信した信号に含まれるプリアンブル信号を抽出するプリアンブル信号抽出手段と、抽出された前記プリアンブル信号と予め設定されたプリアンブル信号パターンとを比較するプリアンブル比較手段とを有するのが好ましい。
前記受信した信号のプリアンブル信号を前記確認手段の判定基準として用い、前記プリアンブル信号が予め設定されたプリアンブルパターンの場合、前記他の無線通信システムは通信許可領域内に構成された無線ＬＡＮの信号を受信したものと判定する。
【００２２】
前記確認手段は、前記受信した信号に含まれる制御情報を抽出する制御情報抽出手段と、抽出された前記制御情報と予め設定された制御情報とを比較する制御情報比較手段と、前記受信信号に含まれるプリアンブル信号を抽出するプリアンブル信号抽出手段と、抽出された前記プリアンブル信号と予め設定されたプリアンブル信号パターンとを比較するプリアンブル比較手段とを有するのが好ましい。
【００２３】
前記他の無線通信システムの信号を受信したか否かを判定する際に、前記受信した信号の制御情報と前記プリアンブル信号との両者を判定基準として用い、判定をより確実に行うことができる。例えば、プリアンブル信号を前記確認手段の判定基準とし、前記プリアンブル信号が予め設定されたプリアンブルパターンの場合、前記他の無線通信システムの信号を受信したものと判定することができる。
【００２４】
前記無線通信装置は、前記所定の周波数帯中の複数の周波数チャネルを利用可能であり、前記他の無線通信システムが使用している使用中の周波数チャネルを検知し、該使用中の周波数チャネル以外の周波数チャネルである空き周波数チャネルに切り替えて通信を行うのが好ましい。
【００２５】
前記無線通信装置は、前記所定の周波数帯中の複数の周波数チャネルを利用可能であり、前記確認手段と前記位置判定手段とに必要な信号を受信するタイミングを算出し、算出した該タイミングに合わせて、現在使用中の周波数チャネルから前記必要な信号を受信できる周波数チャネルへ切り替えるチャネル切り替えタイミング制御手段を備えるのが好ましい。
前記他の無線通信システムが使用していない空き周波数チャネルで通信を行いつつ、前記他の無線通信システムの信号を受信することにより、例えば、同一のアンテナ、無線受信部により位置判定が可能となる。
【００２６】
本発明の他の観点によれば、所定の周波数帯を利用した無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う第１の無線通信システムと、前記所定の周波数帯で通信を行う無線通信装置を含む第２の無線通信システムであって、前記第１の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記第１の無線通信システムの存在を確認する確認手段と、前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断する位置判定手段とを備える無線通信装置を含む第２の無線通信システムとを有する無線通信システムが提供される。
【００２７】
第２の無線通信システムに含まれる無線通信装置は、前記第１の無線通信システムの存在を確認するとともに、前記無線通信装置が前記無線通信許可領域内に位置すると判定した場合にのみ無線通信のための送信を行う。
本発明の別観点によれば、無線通信が許可されている無線通信許可領域内でのみ無線通信を行う第１の無線通信システムが用いる所定の周波数帯と同じ周波数帯で通信を行う第２の無線通信システムにおける無線通信方法であって、（ａ）前記第１の無線通信システムの通信信号を受信し、受信した信号に基づいて前記第１の無線通信システムの存在を確認するステップと、（ｂ）前記無線通信装置の位置が前記無線通信許可領域内にあるか否かを判断するステップと、（ｃ）前記（ａ）ステップにおいて前記第１の無線通信システムの存在を確認するとともに、前記（ｂ）ステップにおいて前記無線通信許可領域内に位置すると判定した場合にのみ無線通信を行うステップとを有する無線通信方法が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
発明者は、使用する無線通信装置が、使用が制限される特定エリアすなわち使用制限エリア外か否かを判定するために、使用制限エリア外で通信を行う無線通信システムであって、使用制限エリア外に固定配置される基地局を含む無線通信システムを利用することを思い付いた。例えば、使用制限エリア外でのみサービスエリアを構成する他の無線ＬＡＮに含まれる基地局が送信する制御信号を利用する。
【００２９】
分散制御方式の無線通信システムを用いる移動無線端末に他の無線ＬＡＮの制御信号を受信する手段を付加する。他の無線ＬＡＮの制御信号を受信した場合は、そのサービスエリア内（使用制限エリア外）に自己（移動無線端末）が位置するものとし、無線通信可能なエリア内であると判断する。即ち、キャリアセンスなどによる方法のように無線通信が行われていないことを判定することにより通信を行うのではなく、特定の無線通信が行われていることを確認できた場合にのみ通信を行うのである。これにより、使用制限エリア（特定エリア）内での無線通信装置の使用を制限することができる。
上記原理に基づき本発明の実施の形態による無線通信装置が用いられる前提となる環境について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の前提となる環境について説明するための概略的な図である。
【００３０】
図２に示すように、考慮対象とするエリア内に使用制限エリア２−１が存在するものとする。この使用制限エリア２−１内には、例えば、所定の周波数帯を用いる既存の無線通信システムが存在する。新たにその周波数帯の使用が許可された他の無線通信システムを用いた無線通信機器の使用は制限されている。
【００３１】
無線ＬＡＮ２−２、２−３及び２−４は、セルラー方式のように固定配置された基地局２−２−１、２−３−１及び２−４−１により、使用制限エリア２−１と無線ＬＡＮのサービスエリア（図２において基地局を中心に所定の範囲内に画定されている）とが重ならないように構成されるのが一般的である。例えば、各無線ＬＡＮの基地局は、インターネット等のＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）２−５と光ファイバー２−６などにより有線で接続されている。各家庭、オフィス２−８に配置される端末と基地局２−２−１、２−３−１及び２−４−１の間を無線で結ぶＦＷＡ（Ｆｉｘｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ）等の構成が考えられる。
【００３２】
本実施の形態による無線通信技術は、図２に示すような環境下で、例えば、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  ＤａｔａＡｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などの携帯情報端末との間を、直接無線通信で結ぶようなアドホック（ａｄｈｏｃ）な無線ＬＡＮを構成するための無線通信カードなどを備えた無線通信端末の使用を制限するものである。
【００３３】
まず、本発明の第１の実施の形態による無線通信技術について、図１及び図３から図９までを参照して説明する。図２も適宜参照する。
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施の形態による無線通信システムの概略構成を示す図である。図３（ａ）は、所定の周波数帯における電波を第１から第４までの４つの周波数チャネルに分割して利用する原理を示す図であり、図３（ｂ）は、第１から第４までの４つの周波数チャネルの利用例を示すチャート図である。図４は、集中制御方式の無線通信システムにおける周波数の利用例を示す図であり、図４（ａ）は、通信用のデータ構造例を示す図、図４（ｂ）は、周波数チャネルの時間領域の利用例である。図５は、分散制御方式の無線通信システムにおける周波数の利用例を示す図であり、周波数チャネルの時間領域の利用例である。図６は、本発明の第１の実施の形態による無線通信装置全体の機能ブロック図である。図７は、図６のうちの無線送受信部の構造を示す機能ブロック図である。図８は、本実施の形態による無線送信システムのうち分散制御方式の無線通信装置の動作を示すフローチャート図である。図９は、本実施の形態による無線通信装置内の確認手段による確認方法を説明するための図であり、図９（ａ）は、プリアンブルのデータ構成を示す図であり、図９（ｂ）は、プリアンブルによる識別方法を説明するための概念図である。
【００３５】
図１に示すように、考慮対象となるエリア内には、第１中継基地局１−１、第２中継基地局１−２及び第３中継基地局１−３により構成される無線中継回線１が形成されている。無線中継回線１は、マイクロ波やミリ波の周波数帯を利用し、指向性アンテナを用いた送信電力の大きな中長距離データ伝送システムである。例えば、ＩＳＤＮ電話網等の中長距離の無線中継回線や有線回線のバックアップ回線などである。無線中継回線１に沿って、例えば図２に示すようなエリア内に使用制限エリア（２−１）が画定される。
【００３６】
ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７０などに代表される集中制御方式を用いた無線通信システム１’が、上記使用制限エリア（２−１：図２）と重ならないエリアに設けられている。第１無線通信システム（ＬＡＮ）１−７は、例えば、第１基地局１−４、第１端末１−５、第２端末１−６を含む。無線通信システム（ＬＡＮ）１−７は、上記無線中継回線１に用いられている信号の周波数帯と同一周波数帯を複数のチャネルに分割して利用する。
【００３７】
ここで、図３を用いて周波数帯の利用について説明する。無線中継回線１（図１）は、図３（ａ）に示すように、例えば５．１５から５．２５ＧＨｚまでの１００ＭＨｚ幅の周波数帯域３−１を利用して無線通信を行う。第１無線通信システム（ＬＡＮ）１−７は、例えば、周波数帯域３−１を、符号３−２、３−３、３−４及び３−５のように５．１７ＧＨｚ、５．１９ＧＨｚ、５．２１ＧＨｚ及び５．２３ＧＨｚのそれぞれの周波数を中心として、各々の干渉を考慮して複数の周波数チャネルに分割する。それぞれのチャネルを、第１周波数チャネル３−６、第２周波数チャネル３−７、第３周波数チャネル３−８、第４周波数チャネル３−９と称する。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、上記第１から第４までの周波数チャネルのうちのいずれか１チャネルを用い、時間軸に対してデータ通信の時間割り当て（時間領域の割当て）を行い、割り当てられた時間に無線通信を行う。例えば、図１の第１基地局１−４と第１端末１−５は、第１周波数チャネル３−６を利用している。時間領域は、時間軸に対してフレームと呼ばれる単位で区切られる。フレームの先頭においては、第1基地局１−１０（図１）はフレーム内の時間領域の割当などを示す制御情報３−６−１を送信する。そしてフレーム内の指定された時間領域で第１基地局と第1端末はデータ３−６−２及び第１端末の制御信号３−６−３を送信する。この間、他の周波数チャネル３−７から３−９は空いている。従って、他の無線通信装置は、これらの空きチャネルを利用することが可能である。
【００３９】
図１に示すように、第２の無線ＬＡＮ１−１０は、第３端末１−８と第４端末１−９とを含んでいる。第２の無線ＬＡＮ１−１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１などに代表される分散制御方式の無線通信システムである。周波数帯の利用方法に関しては、第２の無線ＬＡＮ１−１０も、図３に示す第１の無線ＬＡＮ１−７の場合と同様である。
【００４０】
図１に示すように、第２の無線ＬＡＮ１−１０は、固定配置された基地局による構成される無線ＬＡＮではなく、無線ＬＡＮカード等を具備したノートＰＣ間或いはＰＤＡ間などで通信を行うための一時的（Ａｄ−ｈｏｃ）な無線ＬＡＮを構成する。
【００４１】
すなわち、第１の無線ＬＡＮ１−７のサービスエリアは固定的であるのに対して、第２の無線ＬＡＮ１−１０のサービスエリアは、「いつでもどこでも」という形態である。本実施の形態による無線通信システムでは、このような無線通信を行う通信通信装置（端末）が上記使用制限エリア（２−１：図２）で使用できないようにすることができる。
【００４２】
図４に示すように、第１の無線ＬＡＮ１−７では、周期的なフレーム４−１の単位で通信を行う。１フレーム４−１内には、通信を制御するための制御情報４−２と送受信データを含むＤｏｗｎ−ｌｉｎｋ４−３とＵｐ−ｌｉｎｋ４−４とが含まれている。例えば、時間領域４−５においてデータ４−５−１を、時間領域４−６においてデータ４−６−１を送受信する。
【００４３】
制御情報４−２は、プリアンブル４−７とデータペイロード（１〜Ｎ）４−８を含む。第１の無線ＬＡＮ１−７の基地局１−４は、制御情報４−２により、フレーム同期のためのプリアンブル信号４−７やフレーム４−１内での送受信用の帯域割当等を含む制御情報データ（データペイロード）４−８を周期的に送信する。
【００４４】
基地局１−４は、制御情報４−２により指定される時間領域４−５において、データ４−５−１を送信し、端末１−５、１−６は、そのデータ４−５−１を受信する。端末１−５、１−６は、制御情報４−２で指定される時間領域４−６において、データ４−６−１を送信し、基地局１−１０は送信されたデータ４−６−１を受信する。これらにより双方向無線通信を行う第１の無線ＬＡＮ１−７を構成する。
【００４５】
第３端末１−８と第４端末１−９とは、分散制御方式の無線通信システムを用いて第２の無線ＬＡＮ１−１０を構成する。第３端末１−８は第４端末１−９へデータを送信したい場合、図５に示すように、データ送信要求信号のＲＴＳ信号５−１を送信する。第４端末１−９は、ＲＴＳ信号５−１を正常に受信できた場合、データ受信準備完了を知らせるＣＴＳ信号５−２を送信する。
【００４６】
第３端末１−８は、ＣＴＳ信号５−２を受けてデータ信号５−３を送信する。第４端末１−９は、データ信号５−３を正常に受信できたことをＡＣＫ信号５−４によって第３端末１−８に通知する。第４端末１−９から第３端末１−９へも同様の動作を行うことにより双方向無線通信を行うことができる。
【００４７】
図６は本実施の形態による無線通信装置（端末）の機能ブロック図である。図７は図６の無線送受信部の詳細な機能ブロック図である。
【００４８】
図８は本実施の形態による無線通信装置の動作を示すフローチャート図であり、以下、図６及び図７とともに本発明の第１の実施の形態による無線通信技術について詳細に説明する。
【００４９】
図６に示すように、本実施の形態による無線通信装置は、アンテナＡ−Ｔと、無線送受信部６−１と、復調回路６−２と、無線データ抽出部６−４と、受信データ保存部６−６とを有している。さらに、無線通信装置は、バス制御回路６−１０と、送信データ保存部６−７と、無線データ生成部６−５と、変調回路６−３とを有している。加えて、通信制御部６−８とタイミング情報生成回路６−９を有している。
【００５０】
無線送受信部６−１はアンテナＡ−Ｔを介して信号の送受信を行う。無線送受信部６−１により受信された信号は、復調回路６−２により復調される。無線データ抽出部６−４は、復調された信号からデータを抽出する。抽出されたデータは、受信データ保存部６−６により受信データとして保存される。受信データは、バス制御回路６−１０により、例えばパーソナルコンピュータＰＣなどデータの送受信機能を有する機器に送られる。
【００５１】
一方、パーソナルコンピュータＰＣなどの外部機器からの送信用データは、送信データ保存部６−７に一時的に保存される。無線データ生成部６−５により送信データに基づいて無線データを生成する。変調回路６−３により変調された無線データは、無線送受信部６−１に送られ、信号電波として送信される。
【００５２】
尚、上記の例はノート型ＰＣのＰＣカードスロット又はＬＡＮポートに無線ＬＡＮ用の無線通信装置を挿入して用いる無線端末をイメージして説明したものであるが、本実施の形態による無線通信装置はこの形態に限定されるものではなく、例えば無線機能を内蔵型のＰＤＡ又は内蔵型のノートＰＣなどの他の形態も含むものとする。
【００５３】
無線通信装置は、さらに上記のそれぞれの機能部を含む装置全体をコントロールし、図８に示すフローチャートで示される種々の動作を制御する機能を備える通信制御部６−８と、タイミング情報を生成するタイミング情報生成回路６−９とを備えている。
【００５４】
図７は、無線送受信部６−１のより詳細な構造を示す機能ブロック図である。無線送受信部６−１は、無線送受信手段と通信可能判定手段とを有している。
無線送受信手段は、アンテナ６−１１と、アンテナ共用器６−１２と、無線受信部６−１３と、受信電力検出部６−１８と、Ａ/Ｄ変換部６−１５と、プリアンブル検出部６−１７を有している。さらに、無線送受信手段は、Ｄ/Ａ変換部６−１６と無線送信部６−１４とを有している。アンテナ共用器６−１２は、アンテナ６−１１に接続される。変調回路６−３（図６）からの出力がＤ/Ａ変換部６−１６に入力され、アンテナ共用器６−１２をアンテナ６−１１から信号が送信される。
【００５５】
アンテナ６−１１及びアンテナ共用器６−１２を介して無線受信部６−１３により受信された信号は、Ａ/Ｄ変換部６−１５と、プリアンブル検出部６−１７とを介して通信制御部６−８に出力される。また、無線受信部６−１３により受信された信号は、受信電力検出部６−１８をして通信制御部６−８に出力される。
【００５６】
通信可能判定手段は、第１無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部７−１と、第１無線ＬＡＮ用復調回路７−２と、第１無線ＬＡＮ用受信信号強度比較部７−３とを有している。さらに、通信可能判定手段は、第１無線ＬＡＮ用無線データ抽出部７−４と、第１無線ＬＡＮ用制御情報確認部７−５と、第１無線ＬＡＮ用ＢＥＲ・Ｃ/Ｎ演算部７−６と、通信可能判定制御部７−７とを有している。
【００５７】
プリアンブル検出部６−１７からの出力信号は、第１無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部７−１に入力する。Ａ/Ｄ変換部６−１５からの出力信号は、第１無線ＬＡＮ用復調回路７−２に入力される。受信電力検出部６−１８らの出力信号は、第１無線ＬＡＮ用受信信号強度比較部７−３に入力される。第１無線ＬＡＮ用復調回路７−２からの出力信号は、第１無線ＬＡＮ用制御情報確認部７−５と第１無線ＬＡＮ用ＢＥＲ・Ｃ/Ｎ演算部７−６とに出力される。
【００５８】
第１無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部７−１、第１無線ＬＡＮ用受信信号強度比較部７−３、第１無線ＬＡＮ用制御情報確認部７−５、及び第１無線ＬＡＮ用ＢＥＲ・Ｃ/Ｎ演算部７−６からの出力信号は、通信可能判定制御部７−７に入力する。通信可能判定制御部７−７と通信制御部６−８との間で、データのやり取りが行われる。
【００５９】
以下、通信可能かどうかの判定方法を中心に、本実施の形態による無線通信技術について説明する。
無線通信が開始されると、通信制御部６−８は、通信可能判定制御部７−７に対して他の無線ＬＡＮ（第１の無線ＬＡＮ１−７：図１）の存在確認と端末位置判定とを含む通信可能判定を行うように指示する。
【００６０】
まず、キャリアセンス処理８−１を行う。キャリアセンス処理８−１においては、無線受信部６−１３が指定された周波数チャネルでの受信動作を開始する。受信動作が開始されると、無線受信部６−１３で受信された信号（電波）は、受信電力検出部６−１８おいて、受信信号強度信号（ＲＳＳＩ信号）に変換される。
【００６１】
第１無線ＬＡＮ用受信信号強度比較部７−３は、ある一定の判定基準（予め設定されているしきい値）を超えたか否かを判断する。しきい値を超えていれば受信電波が有りとみなし、しきい値を超えていなければ受信電波は無しとみなされる。ステップ８−２において、この受信電波の有り無しの判定結果を通信可能判定制御部７−７に通知する。
【００６２】
ステップ８−２において、受信電波がない場合には、通信不可能状態であるとして通信開始を行わない（終了）。尚、一般的な無線通信装置におけるキャリアセンス処理においては、受信電波がない場合には、空きチャンネルであると判断し送信を開始するが、本実施の形態による無線通信装置では、それだけでは通信許可エリアか判断することは不可能である。その結果として、ユーザに通信不可である旨を通知したり、受信電波が確認されるまで、一定時間にわたってキャリアセンス処理を行うなどの処理を行うことがありえる。
【００６３】
ステップ８−２において受信電波が確認された場合には、無線ＬＡＮ確認処理８−３を行う。無線ＬＡＮ確認処理８−３においては、まず、受信信号をＡ/Ｄ変換部６−１５でＡ/Ｄ変換を行った後、プリアンブル検出部６−１７に送り、プリアンブル信号のパターンを抽出する。第1無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部７−１は、プリアンブル信号のパターンが、予め登録され第１の無線ＬＡＮに特定のプリアンブルパターンと一致するか判断を行う。
【００６４】
ここで、図９（ａ）及び（ｂ）を参照してプリアンブルの説明を行う。図９（ａ）に示すように、無線ＬＡＮに用いられる無線通信システムでは、一般に送信信号はプリアンブル部１０−１と、実際に送りたいデータを格納するデータペイロード部１０−２とから構成される。
【００６５】
プリアンブル部１０−１は、システム固有の信号パターンを有している。例えばＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７０では、制御情報用プリアンブル１０−３と、端末データ送信用プリアンブル１０−４と、基地局データ送信用プリアンブル１０−５とが規定されている。
【００６６】
制御情報用プリアンブル１０−３は、基地局がフレーム同期やフレーム構成情報報知などのために送信する制御情報信号用のプリアンブルである。端末データ送信用プリアンブル１０−４は、各端末が基地局にデータを送信する際に用いる。基地局データ送信用プリアンブル１０−５は、基地局が端末にデータを送信する際に用いる。
【００６７】
アルファベットＡ、Ｂ及びＣで示している部分は、実際には特定の信号波形を有している。例えば、Ａは図１０（ｂ）に示すように、符号１０−６で示される信号波形を有している。この信号波形をＡ/Ｄ変換したパターン１０−７と、受信した信号とが一致するか比較をすることにより、受信した信号の識別処理や信号同期などの処理を行う。
【００６８】
第１の無線ＬＡＮが、図１０（ａ）において符号１０−３で示される信号列であって、固定配置された基地局から送信される信号列である旨を特定できるようなプリアンブルを有している場合に、第１無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部７−１（図７）において、プリアンブルパターンが一致するか否かを比較することにより、第１無線ＬＡＮの存在の確認作業を行うことができる。
【００６９】
ところで、ＩＳＯ/ＩＥＣ８８０２−１１：１９９９などで規格化されているＣＳＭＡ/ＣＡ方式の無線通信システムは、基本的には、端末同士が直接通信を行う一時的（Ａｄ−ｈｏｃ）な無線ＬＡＮを構成するシステムであるが、基地局（アクセスポイント）と端末との間のみで通信を行う仕組みも有している。
【００７０】
このような場合でも、特定エリア（使用制限エリア）とサービスエリアとが重ならないよう基地局を固定配置する旨を規定し、かつ、基地局が固定配置されている基地局である旨を端末（移動局）に通知する制御情報を含む制御信号（ビーコン信号と呼ばれる。）を周期的に送信するものと規定し、端末はビーコン信号を受信するまでは送信を一切行わない旨を規定することにより、上記の基地局集中制御方式の無線通信システムを用いた第１無線ＬＡＮ１−７と同様の役割を持たせることも可能である。
【００７１】
ところで、このようなシステムが第１無線ＬＡＮ１−７である場合には、基地局が元々は端末扱いであるため、端末と基地局のプリアンブルパターンが同一である。従って、プリアンブルのパターンのみで他の無線ＬＡＮの存在を確認することができない。
【００７２】
そこで、上記のような場合にも対応できるように、Ａ／Ｄ変換された信号を、第１無線ＬＡＮ用復調回路７−２で復調し、さらに第１無線ＬＡＮ用無線データ抽出部７−４において、誤り訂正符合などのデコード処理などにより制御情報抽出を行う。
【００７３】
第１無線ＬＡＮ用制御情報確認部７−５では、登録された制御情報と一致するか否かの判断を行う。この場合の制御情報とは、例えば、ＳＴＤ−Ｔ７０では、基地局の作る無線ＬＡＮが固定配置された公衆用の基地局であることを示す識別用ＩＤである。ＩＥＥＥ８０２．１１では、基地局が、自分自身が第１無線ＬＡＮを構成する基地局であることを他に報知するための制御信号（ビーコン信号）であることを示す識別用ＩＤである。
【００７４】
フローチャート（図８）に戻り、ステップ８−４において制限エリアとサービスエリアとが重ならない第１無線ＬＡＮの存在が確認できた場合、端末位置判定処理８−５を開始する。第１無線ＬＡＮの存在が確認できない場合には通信開始を行わない。
【００７５】
端末位置判定処理８−５では、第１無線ＬＡＮ用受信強度比較部７−３において、受信電力強度と予め決められたしきい値とを比較し、受信電力強度が予め決められた受信信号強度のしきい値を超えているか否かを判断する。この比較結果を、通信可能判定制御部７−７において集計し、何回連続して受信強度がしきい値以上であったかなどを判定材料として端末の位置が基地局からどの程度の距離かなどを判断する。また、端末の無線送信の出力なども考慮した判断基準に基づき、端末位置が制限エリアに対して干渉を起こさない位置であるかの判定を行う。
【００７６】
受信信号強度の比較のみでは十分でない場合には、第１無線ＬＡＮ用無線データ抽出部７−４において確認用の制御情報を抽出する際に、誤り訂正符号のデコード処理において得られる情報を元に、第１無線ＬＡＮ用ＢＥＲ・Ｃ／Ｎ演算部７−６においてビットエラーレート（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）や信号対雑音比（Ｃ/Ｎ）を算出する。それらが、予め決められたしきい値を越えているか、演算結果の変動などを複合的に判断して、通信端末の位置が通信許可エリアにあるかを判断する。
【００７７】
ステップ８−６において、無線通信装置が通信許可エリア内にいると判断された場合には、通信可能判定制御部７−７が通信制御部６−８に対して通信可能である旨を通知し、ステップ８−７で通信を開始する。ステップ８−６において、無線通信装置が通信許可エリア外であると判断された場合は通信を行わない。通信中は、ステップ８−８において、定期的に通信端末の位置判定を行う。ステップ８−８の処理は、特に無線通信装置（端末）が移動するタイプで必要になる。移動により無線通信装置（端末）の位置が変動し、通信許可エリア外（使用制限エリア外）に移動する場合があるからである。
以上の処理により制限エリア内での通信を確実に制限することができる。
【００７８】
次に、本発明の第２の実施の形態による無線通信装置について、図１０を参照して説明する。適宜、図１から図９までも参照する。図１０は、本発明の第２の実施の形態による無線通信装置の動作を説明するフローチャートであり、空きチャネルを利用して通信を行う際の処理を示す図である。尚、図１０に示すフローチャートは、図８に示すフローチャートと、通信許可エリア判断ステップ８−６までは同様である。尚、ステップ８−１のキャリアセンス処理を第１のキャリアセンス処理と称し、第２のキャリアセンス処理（ステップ９−１）と区別する。第１無線ＬＡＮと第２無線ＬＡＮが所定の周波数帯域を複数の周波数チャネルとして利用する無線通信システムを用いている場合、第１無線ＬＡＮが使用している周波数チャネルとは別の空きチャネルを使用して通信を行うことが考えられる。
【００７９】
その場合、通信許可エリア判断ステップ８−６において通信許可エリア内であると判断された場合、第２キャリアセンス処理９−１を行う。第２のキャリアセンス処理９−１は、第１のキャリアセンス処理８−１とは異なり、第１無線ＬＡＮが使用している第１周波数チャネル３−６（図３）とは別の第２、第３又は第４の周波数チャネル３−７、３−８、３−９のキャリアセンスを行う。ステップ９−２において、周波数チャネルが空いているか否かを判断する。周波数チャネルが空いていた場合には、ステップ８−７で空き周波数チャネルを用いて通信を開始する。
【００８０】
ここで、通信許可エリアであることを定期的に判定するためには、自身が通信を行っている周波数チャネルではなく、第１無線ＬＡＮが使用している周波数チャネルでのチェックが必要となる。
例えば、第１の実施の形態において説明したＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７０においては、基地局は２ｍｓに１回、周期的に制御信号を送信する。また、ＩＳＯ/ＩＥＣ８８０２−１１：１９９９では１０００ｍｓに１回の周期で制御信号（ビーコン信号）を送信する。
【００８１】
従って、それらの周期に合わせてタイマーを動作させ、ステップ９−３のチェックタイミングになると、ステップ９−４の再チェック処理を行う。実際には、ステップ９−４の再チェック処理は、現在通信を行っている通信用周波数チャネルから、第１無線ＬＡＮの使用している周波数チャネルに切り替えて、ステップ８−１からステップ８−６までの処理を再度行う処理である。
【００８２】
この再チェック処理９−４中のステップ８−６において通信許可エリア内に自己の無線通信装置が位置する旨が確認された場合、再び基に通信周波数チャネルに戻り、ステップ８−７において通信開始する。ステップ８−６において通信許可エリア内に自己の無線通信装置が位置する旨が確認できない場合には通信を終了する。
以上の処理により、空き周波数チャネルを利用しながら通信許可判定する処理を行うことができる。
【００８３】
尚、端末が通信許可領域内にあるか否かを判定する際に、受信信号強度を比較した結果と、ＢＥＲを比較した結果と、Ｃ／Ｎを比較した結果とを考慮して総合的に判断しても良い。例えば、３方式の判定結果の多数決により判定をする方法や３方式に優先順位を付ける方法、判定結果に対して所定の重み付け処理をする方法などを用いることができる。
【００８４】
また、予め設定されているしきい値又は判定基準として、異なる２つ以上の値を有する端末位置判定手段を設けても良い。例えば、２つの端末位置判定手段の結果が一致した場合に位置判定の結果を更新し、２つの端末位置判定手段の判定結果が一致しない場合、位置判定を更新しないように設定しておくこともできる。
以上、実施の形態に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。その他、種々の変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、既存の無線通信システムの存在する使用制限エリア内における無線通信装置の通信を制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による無線通信システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態による無線通信装置が用いられる前提となる環境を示す概略的な図である。
【図３】図３（ａ）は、所定の周波数帯における電波を第１から第４までの４つの周波数チャネルに分割して利用する原理を示す図であり、図３（ｂ）は、第１から第４までの４つの周波数チャネルの利用例を示すチャート図である。
【図４】集中制御方式の無線通信システムにおける周波数の利用例を示す図であり、図４（ａ）は、通信用のデータ構造例を示す図、図４（ｂ）は、周波数チャネルの時間領域の利用例である。
【図５】分散制御方式の無線通信システムにおける周波数の利用例を示す図であり、周波数チャネルの時間領域の利用例である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による無線通信装置全体の機能ブロック図である。
【図７】無線送受信部の構造を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による無線送信システムのうち分散制御方式の無線通信装置の動作を示すフローチャート図である。
【図９】本実施の形態による無線通信装置内の確認手段による確認方法を説明するための図であり、図９（ａ）は、プリアンブルのデータ構成を示す図であり、図９（ｂ）は、プリアンブルによる識別方法を説明するための概念図である周波数帯域の割当例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による無線送信システムのうち分散制御方式の無線通信装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１１】先行技術に開示されている通信制限方法の構成を示す図である。
【符号の説明】
１−１…第１中継基地局、１−２…第２中継基地局、１−３…第３中継基地局、１−４…第１基地局、１−５…第１端末、１−６…第２端末、１−７…第１の無線ＬＡＮ、１−８…第３端末、１−９…第４端末、１−１０…第２の無線ＬＡＮ、２−１…使用制限エリア、２−２…無線ＬＡＮ、２−３…無線ＬＡＮ、２−４…無線ＬＡＮ、２−５…インターネット、３−１…周波数帯域、３−２…第１周波数チャネル、３−３…第２周波数チャネル、３−４…第３周波数チャネル、３−５…第４周波数チャネル、ＡＴ…アンテナ、６−１…無線送受信部、６−２…復調回路、６−３…変調回路、６−４…無線データ抽出部、６−５…無線データ生成部、６−６…受信データ保存部、６−７…送信データ保存部、６−８…通信制御部、６−９…タイミング情報生成回路、６−１０…バス制御回路、ＰＣ…パーソナルコンピュータ、６−１２…アンテナ共用器、６−１３…無線受信部、６−１４…無線送信部、６−１５…Ａ/Ｄ変換部、６−１６…Ｄ/Ａ変換部、６−１７…プリアンブル検出部、６−１８…受信電力検出部、７−１…第１無線ＬＡＮ用プリアンブル比較部、７−２…第１無線ＬＡＮ用復調回路、７−３…第１無線ＬＡＮ用受信信号強度比較部、７−４…第１無線ＬＡＮ用無線データ抽出部、７−５…第１無線ＬＡＮ用制御情報確認部、７−６…第１無線ＬＡＮ用ＢＥＲ・Ｃ/Ｎ演算部、７−７…通信可能判定制御部。
【図１】
0003756110.tif 000002
【図２】
0003756110.tif 000003
【図３】
0003756110.tif 000004
【図４】
0003756110.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003756110.tif 000008
【図８】
0003756110.tif 000009
【図９】
0003756110.tif 000010
【図１０】
0003756110.tif 000011
【図１１】
0003756110.tif 000012