無線アクセスシステム
【課題】複数の無線制御局と、無線端末装置との間の多重無線通信において、１以上の無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内で干渉波除去処理を不要とする無線アクセスシステムを提供すること。
【解決手段】ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃと、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとデータを送受信するＷＵＳＢデバイス２とを備え、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃは、データを送信する送信期間を他のＷＵＳＢホストの送信期間と重ならないように他のＷＵＳＢホストと調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、ＷＵＳＢデバイス２は、ＳＤＭＡ通信で１以上の無線制御局にデータを送信する。
【解決手段】ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃと、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとデータを送受信するＷＵＳＢデバイス２とを備え、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃは、データを送信する送信期間を他のＷＵＳＢホストの送信期間と重ならないように他のＷＵＳＢホストと調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、ＷＵＳＢデバイス２は、ＳＤＭＡ通信で１以上の無線制御局にデータを送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重無線通信として空間分割多重アクセス通信を使用した無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線制御局と、この無線制御局とデータを送受信する１以上の無線端末装置とを備え、無線制御局が、空間分割多重アクセス通信で１以上の無線端末装置にそれぞれに対応したデータを送信する一方、空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間に配置された無線端末装置にデータの送信を択一的に許可していき、無線端末装置が、無線制御局によってデータの送信が許可されている間に、時分割で無線制御局にデータを送信する無線アクセスシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成により、従来の無線アクセスシステムは、下りの伝送時には空間分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを送信し、上りの伝送時には時分割多重アクセス通信で無線端末装置から無線制御局にデータを送信するため、無線制御局と、無線端末装置との間の多重無線通信において、上りの伝送時に無線端末装置の無線送信信号間の干渉を防止し、無線制御局内での干渉波除去処理を不要としていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術は、無線制御局と、１以上の無線端末装置との間の多重無線通信において、上りの伝送時に無線端末装置の無線送信信号間の干渉を防止し、無線制御局内での干渉波除去処理を不要とすることができるものの、複数の無線制御局と、無線端末装置との間の多重無線通信については、考慮されていなかった。
【０００５】
特に、複数の無線制御局間で１台の無線端末装置を共有し、アクセス制御するための実現可能な技術については、提示されていなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線端末からの送信時は、空間分割多重アクセス通信により通信容量を大幅に向上する一方、無線制御局による送信時は、無線制御局からの無線送信信号間の干渉を防止し、無線端末装置内で干渉波除去処理を不要とすることができる無線アクセスシステム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】
【０００７】
本発明の無線アクセスシステムは、複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを備え、前記無線制御局は、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、前記無線端末装置は、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するように構成されている。
【０００８】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送時には空間分割多重アクセス通信で無線端末装置から複数の無線制御局にそれぞれに対するデータを同時に送信し、下りの伝送時には時分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを時分割で送信するため、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【０００９】
なお、前記無線端末装置は、データを送信する送信期間を前記複数の無線制御局の送信期間と重ならないように前記複数の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信するようにしてもよい。
【００１０】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送と下りの伝送とに同一周波数の搬送波を使用することができるため、占有する無線周波数帯域を抑制することができる。
【００１１】
また、前記無線端末装置は、空間分割多重通信を行う時間帯域を１以上の無線制御局の送信期間と重ならないよう事前に予約してこれを各無線制御局に通知する一方、前記各無線制御局は、前記無線制御局の予約時間帯域とは別の無線端末装置から通知された時間帯域に収まるよう、自局の制御下の無線端末装置に対するデータおよび応答信号の送信要求を行い、前記無線端末装置は、前記無線制御局からの送信要求に従いデータおよび応答信号を送信するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記無線端末装置は、前記無線制御局から受信されるデータと異なる周波数の搬送波で前記無線制御局にデータを送信するようにしてもよい。
【００１３】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送と下りの伝送とに異なる周波数の搬送波を使用することができるため、上りの伝送と下りの伝送とを非同期に実行することができる。
【００１４】
また、前記無線端末装置は、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を有するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の無線端末装置は、複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置であって、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を備えた構成を有している。
【００１６】
この構成により、本発明の無線端末装置は、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信で無線制御局にデータを送信し、下りの伝送時は時分割多重アクセス通信で無線制御局からデータを受信するため、複数の無線制御局との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【００１７】
また、本発明の無線アクセス方法は、複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを用いた無線アクセス方法において、前記無線制御局が、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約するステップと、前記無線制御局が、予約した送信期間にデータを送信するステップと、前記無線端末装置が、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するステップと、を有する。
【００１８】
したがって、本発明の無線アクセス方法は、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信で無線端末装置から無線制御局にデータを送信させ、下りの伝送時は時分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを送信させるため、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線端末装置内で干渉波除去処理を必要とせずに無線制御局間における無線信号の干渉を防止することができる無線アクセスシステムを提供することができる。
【００２０】
また、従来のＷＵＳＢ（Wireless Universal Serial Bus）規格（非特許文献１参照）では、ＷＵＳＢデバイス（無線端末装置）に新たなＷＵＳＢホスト（無線制御局）を接続する場合には、このＷＵＳＢデバイスに既に接続しているＷＵＳＢホストをＷＵＳＢデバイスから切断した後に、このＷＵＳＢデバイスに新たなＷＵＳＢホストを接続し直すしかなく、複数のＷＵＳＢホストとＷＵＳＢデバイスとを同時に接続することができなかった。
【００２１】
本発明の無線アクセスシステムは、複数の無線制御局間で１台の無線端末装置を時分割で共有制御するため、従来のＷＵＳＢ規格では困難であった複数のＷＵＳＢホストによるＷＵＳＢデバイスの共同利用を可能としている。これにより、プリンタ、複合機、プロジェクタ等のＷＵＳＢデバイスをパーソナルコンピュータ等の複数のＷＵＳＢホストで同時に接続して共同利用させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムを構成するＷＵＳＢデバイスのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムを構成するＷＵＳＢホストのブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムの第１の動作例を示すタイミング図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムの第２の動作例を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステム１は、ＷＵＳＢデバイス２と、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとを備えている。なお、図１において、３つのＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃが示されているが、無線アクセスシステム１を構成するＷＵＳＢホストの数を限定するものではない。
【００２５】
ＷＵＳＢデバイス２は、本発明における無線端末装置を構成し、例えば、複合機、プリンタ、プロジェクタ等の周辺機器によって構成される。各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃは、本発明における無線制御局を構成し、例えば、ＷＵＳＢによる通信が可能な汎用的なパーソナルコンピュータによって構成される。
【００２６】
図２に示すように、ＷＵＳＢデバイス２は、複合機、プリンタ、プロジェクタ等の周辺機器の本体を制御するための本体システム部１０と、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとデータを送受信するためのＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部１１と、を備えている。
【００２７】
ＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部１１は、本体システム部１０とデータを入出力するシステムＩＦ部１２と、空間分割多重アクセス（Space Division Multiple Access、ＳＤＭＡ）通信で各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃにデータを送信するＳＤＭＡ送信部１３と、時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access、ＴＤＭＡ）通信で各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃから送信されたデータを受信するＴＤＭＡ受信部１４と、を有している。
【００２８】
ＳＤＭＡ送信部１３は、複数のＭＡＣ（Media Access Control）送信部２０ａ〜２０ｄと、ＢＢ（Baseband）送信部２１ａ〜２１ｄと、ＳＤＭＡ送信処理部２２と、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄと、を有している。
【００２９】
なお、図２において、それぞれ４つのＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄと、ＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄと、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄと、が示されているが、ＳＤＭＡ送信部１３を構成するＭＡＣ送信部、ＢＢ送信部およびアンテナ素子の数を限定するものではない。
【００３０】
ＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄは、システムＩＦ部１２を介して本体システム部１０から入力されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する送信処理を施してＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄにそれぞれ出力するようになっている。
【００３１】
ＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄは、ＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄから入力されたデータをＢＢ信号にそれぞれ変調するようになっている。ＳＤＭＡ送信処理部２２は、各ＢＢ信号に対し送信アンテナ素子の数だけ複製し、これに送信時の合成信号を送信対象のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃの方位に向けるための振幅および位相に関する調整係数を掛けた後に、高周波（Radio Frequency、ＲＦ）信号にアップコンバートし、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄを介してＲＦ信号を電波としてそれぞれ送出するようになっている。
【００３２】
図１においては、振幅および位相のみ異なる同一信号が４つのアンテナ素子から送出され、ＷＵＳＢホスト３ａの方位を向いた指向性信号が空間で合成される。ＷＵＳＢホスト３ｂ、３ｃに対しても、振幅および位相に関する調整係数を変えることで、同様に指向性信号が合成される。
【００３３】
このように、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄによって送出された電波は、空間で合成され、図１に示すように、各指向空間４ａ〜４ｃに送出される。ここで、各指向空間４ａ〜４ｃの何れかには、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃが配置されているものとする。
【００３４】
図２において、ＴＤＭＡ受信部１４は、アンテナ３０と、アンテナ３０を介して受信されたＲＦ信号をＢＢ信号にダウンコンバートするＲＦ受信部３１と、ＲＦ受信部３１によってダウンコンバートされたＢＢ信号を復調するＢＢ受信部３２と、ＢＢ受信部３２によって復調されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施し、システムＩＦ部１２を介して本体システム部１０に出力するＭＡＣ受信部３３と、を有している。なお、ＴＤＭＡ受信部１４は、アンテナ３０を有するのに代えて、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄをＳＤＭＡ送信部１３と時分割で共用するようにしてもよい。
【００３５】
一方、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ（以下、総称して「ＷＵＳＢホスト３」と記載する）は、図３に示すように、ＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理を施す本体システム部４０と、ＷＵＳＢデバイス２とデータを送受信するためのＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部４１と、アンテナ４２と、を備えている。
【００３６】
ＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部４１は、本体システム部４０とデータを入出力するシステムＩＦ部４３と、ＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２にデータを送信する送信部４４と、ＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２から送信された自局宛の指向空間信号を受信する受信部４５と、を有している。
【００３７】
送信部４４は、ＭＡＣ送信部５０と、ＢＢ送信部５１と、ＲＦ送信部５２と、を有している。ＭＡＣ送信部５０は、システムＩＦ部４３を介して本体システム部４０から入力されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する送信処理を施してＢＢ送信部５１に出力するようになっている。
【００３８】
ＢＢ送信部５１は、ＭＡＣ送信部５０から入力されたデータをＢＢ信号に変調するようになっている。ＲＦ送信部５２は、ＢＢ信号をＲＦ信号にアップコンバートし、アンテナ４２を介してＲＦ信号を電波として送出するようになっている。
【００３９】
受信部４５は、アンテナ４２を介して受信されたＲＦ信号をＢＢ信号にダウンコンバートするＲＦ受信部６１と、ＲＦ受信部６１によってダウンコンバートされたＢＢ信号を復調するＢＢ受信部６２と、ＢＢ受信部６２によって復調されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施し、システムＩＦ部４３を介して本体システム部４０に出力するＭＡＣ受信部６３と、を有している。
【００４０】
アンテナ４２で受信される信号は、このＷＵＳＢホスト３が配置された指向空間に対する指向性を持つようにＷＵＳＢデバイス２によって送信されているため、干渉信号となる他の指向空間に向けて送信された信号のレベルは、自局宛の信号のレベルよりかなり低くなる。このため、ＷＵＳＢホスト３の受信側においても干渉波除去処理が不要である。
【００４１】
次に、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄおよびＭＡＣ受信部３３と、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０およびＭＡＣ受信部６３とについて、具体的に説明する。
【００４２】
本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄおよびＭＡＣ受信部３３と、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０およびＭＡＣ受信部６３とは、ＷｉＭｅｄｉａ規格（非特許文献２参照）を適用したＷＵＳＢ規格に実質的に準拠したＭＡＣレイヤに関する送受信処理を実行するようになっている。
【００４３】
ＷｉＭｅｄｉａ規格においては、２５６μｓの期間を有する２５６個のメディア・アクセス・スロット（Medium Access Slot、ＭＡＳ）からなる６５，５３６μｓ周期のスーパーフレーム毎に、フレーム先頭のビーコン期間に各ステーション（本実施の形態におけるＷＵＳＢデバイス２およびＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ）が互いにビーコンを送受信してシステムの時間同期を取る。各ステーションは、ビーコンを用いてＭＡＳを調停して予約し、予約したＭＡＳの期間を用いて各ステーションが、他のステーションと時分割でデータを送受信する。
【００４４】
ＭＡＳを予約するプロトコルは、ＤＲＰ（Distributed Reservation Protocol）と呼ばれる。ビーコン信号には、ＭＡＳの予約要求および応答情報(DRP IE)と、現在の予約状況情報（DRP Availability IE）と、が含まれる。これにより、各ステーションは、受信したビーコン信号に含まれるこれらの情報を解釈することによって、２５６個のＭＡＳの予約状況を常に把握することができる。
【００４５】
一方、ＷＵＳＢ規格において、ＷＵＳＢホストは、ＭＭＣ（Micro-scheduled Management Command）と呼ばれる管理フレームを制御対象のＷＵＳＢデバイスに送信し、各ＷＵＳＢデバイスは、ＷＵＳＢホストから送信されたＭＭＣに指定された時間にＷＵＳＢホストとデータや通信応答パケットの送受信を行う。
【００４６】
したがって、ＷｉＭｅｄｉａ規格を適用したＷＵＳＢ規格においては、ＷＵＳＢホストが、データを送信する送信期間とするＭＡＳと、制御対象のＷＵＳＢデバイスにデータを送信させる送信期間とするＭＡＳとをＤＲＰにしたがって予約し、予約したＭＡＳでデータの送受信を行う。
【００４７】
本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄは、ＳＤＭＡ通信で同じ期間にデータを送信するため、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０と同様に、データを送信する送信期間とするＭＡＳをＤＲＰにしたがって予約し、予約したＭＡＳでデータの送信を行うようになっている。
【００４８】
また、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ受信部６３は、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約されたＭＡＳのデータを監視し、自己に宛てたデータを検出したときには、このデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施すようになっている。
【００４９】
以上のように構成された無線アクセスシステム１の動作例について、図４、図５を参照しながら説明する。
【００５０】
図４は、まず、ＷＵＳＢホスト３ａがデータを送出し、次に、ＷＵＳＢホスト３ｂがデータを送出し、これらデータを受信したＷＵＳＢデバイス２がＳＤＭＡ通信で応答信号（ＡＣＫ）を返す例を示している。
【００５１】
図４において、ＷｉＭｅｄｉａ規格における１つのスーパーフレームのなかで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ａ、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｂ、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｄｅｖとしてそれぞれ示されている。
【００５２】
まず、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信時刻と、このデータに対するＡＣＫの送信要求時刻と、次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、ＡＣＫの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００５３】
このＭＭＣによって指定されたデータの送信時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データ（図中「Ｄａｔａ Ｏｕｔ−Ａ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ２）。
【００５４】
次に、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信時刻と、このデータに対するＡＣＫの送信要求時刻と、次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ３）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、ＡＣＫの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００５５】
このＭＭＣによって指定されたデータの送信時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データ（図中「Ｄａｔａ Ｏｕｔ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ４）。
【００５６】
次に、ＤＲＰ−Ｄｅｖにおいて、各ＭＭＣによって指定されたＡＣＫの送信要求時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａおよびＷＵＳＢホスト３ｂが位置する指向空間４ａ、４ｂに対応するＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂは、各データの受信結果に対するＡＣＫまたはＮＡＣＫ（図中「ＡＣＫ−Ａ」および「ＡＣＫ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢホスト３ａ、３ｂは自分宛のＡＣＫを受信する（ステップＳ５）。
【００５７】
このように、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂによって送信されたＡＣＫを表す各信号は、アンテナ素子２３ａ〜２３ｃを介してＳＤＭＡ送信処理部２２によって各指向空間４ａ、４ｂに送出される。
【００５８】
図５は、まず、ＷＵＳＢホスト３ｂがデータを要求し、次に、ＷＵＳＢホスト３ａがデータを要求し、要求されたデータをＷＵＳＢデバイス２がＳＤＭＡ通信で送信し、ＷＵＳＢホスト３ｂおよび３ａが受信したデータに対してＡＣＫを返す例を示している。
【００５９】
図５において、ＷｉＭｅｄｉａ規格における１つのスーパーフレームのなかで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ａ、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｂ、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｄｅｖとしてそれぞれ示されている。
【００６０】
まず、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻と、このデータに対するＡＣＫを含む次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１１）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００６１】
次に、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻と、このデータに対するＡＣＫを含む次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１２）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００６２】
次に、ＤＲＰ−Ｄｅｖにおいて、各ＭＭＣによって指定されたデータの送信要求時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａおよびＷＵＳＢホスト３ｂが位置する指向空間４ａ、４ｂに対応するＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂは、各データ（図中「Ｄａｔａ Ｉｎ−Ａ」および「Ｄａｔａ Ｉｎ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢホスト３ａと３ｂは自分宛のデータを受信する（ステップＳ１３）。
【００６３】
このように、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂによって送信されたデータを表す各信号は、アンテナ素子２３ａ〜２３ｃを介してＳＤＭＡ送信処理部２２によって各指向空間４ａ、４ｂに送出される。
【００６４】
次に、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、ＭＭＣ−Ｂによって指定された次回のＭＭＣの送信時刻になると、ＷＵＳＢデバイスからのデータ受信結果を示すＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答を含んだＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ（ＡＣＫ）」）を送信する（ステップＳ１４）。
【００６５】
次に、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、ＭＭＣ−Ａによって指定された次回のＭＭＣの送信時刻になると、ＷＵＳＢデバイスからのデータ受信結果を示すＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答を含んだＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ（ＡＣＫ）」）を送信する（ステップＳ１５）。
【００６６】
以上に説明したように、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、上りの伝送時にはＳＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２からＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃにデータを送信し、下りの伝送時にはＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃからＷＵＳＢデバイス２にデータを送信するため、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとＷＵＳＢデバイス２との間の多重無線通信において、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃからの無線信号間の干渉を防止し、ＷＵＳＢデバイス２内で干渉波除去処理を不要にすることができる。
【００６７】
また、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ間で１台のＷＵＳＢデバイス２を時分割で共有制御するため、従来のＷＵＳＢ規格では困難であった複数のＷＵＳＢホストによるＷＵＳＢデバイスの共同利用を可能としている。
【００６８】
これにより、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、プリンタ、複合機、プロジェクタ等のＷＵＳＢデバイス２をパーソナルコンピュータ等の複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃで同時接続して共同利用させることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態において、無線アクセスシステム１がＷｉＭｅｄｉａ規格に準拠して、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行う例について説明したが、本発明における無線アクセスシステムは、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）のＰＣＦ（Point Coordination Function）制御を用いることにより、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行うようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行う例について説明したが、本発明における無線アクセスシステムは、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を周波数分割複信で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ 無線アクセスシステム
２ ＷＵＳＢデバイス
３、３ａ〜３ｃ ＷＵＳＢホスト
４ａ〜４ｃ 指向空間
１０、４０ 本体システム部
１１ ＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部
１２、４３ システムＩＦ部
１３ ＳＤＭＡ送信部（空間分割多重アクセス送信部）
１４ ＴＤＭＡ受信部（時分割多重アクセス送信部）
２０ａ〜２０ｄ、５０ ＭＡＣ送信部
２１ａ〜２１ｄ、５１ ＢＢ送信部
２２ ＳＤＭＡ送信処理部
２３ａ〜２３ｄ アンテナ素子
３０、４２ アンテナ
３１、６１ ＲＦ受信部
３２、６２ ＢＢ受信部
３３、６３ ＭＡＣ受信部
４１ ＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部
４４ 送信部
４５ 受信部
５２ ＲＦ送信部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特許第３９２６６６９号公報
【非特許文献】
【００７３】
【非特許文献１】"Wireless Universal Serial Bus Specification Revision 1.0"、［online］、Ｍａｙ １２，２００５、［平成２２年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.usb.org/developers/wusb/wusb_2007_0214.zip＞
【非特許文献２】WiMedia Alliance、"MAC Specification: RELEASE 1.5"、［online］、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １，２００９、［平成２２年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.wimedia.org/imwp/download.asp?ContentID=16552＞
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重無線通信として空間分割多重アクセス通信を使用した無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線制御局と、この無線制御局とデータを送受信する１以上の無線端末装置とを備え、無線制御局が、空間分割多重アクセス通信で１以上の無線端末装置にそれぞれに対応したデータを送信する一方、空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間に配置された無線端末装置にデータの送信を択一的に許可していき、無線端末装置が、無線制御局によってデータの送信が許可されている間に、時分割で無線制御局にデータを送信する無線アクセスシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成により、従来の無線アクセスシステムは、下りの伝送時には空間分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを送信し、上りの伝送時には時分割多重アクセス通信で無線端末装置から無線制御局にデータを送信するため、無線制御局と、無線端末装置との間の多重無線通信において、上りの伝送時に無線端末装置の無線送信信号間の干渉を防止し、無線制御局内での干渉波除去処理を不要としていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術は、無線制御局と、１以上の無線端末装置との間の多重無線通信において、上りの伝送時に無線端末装置の無線送信信号間の干渉を防止し、無線制御局内での干渉波除去処理を不要とすることができるものの、複数の無線制御局と、無線端末装置との間の多重無線通信については、考慮されていなかった。
【０００５】
特に、複数の無線制御局間で１台の無線端末装置を共有し、アクセス制御するための実現可能な技術については、提示されていなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線端末からの送信時は、空間分割多重アクセス通信により通信容量を大幅に向上する一方、無線制御局による送信時は、無線制御局からの無線送信信号間の干渉を防止し、無線端末装置内で干渉波除去処理を不要とすることができる無線アクセスシステム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】
【０００７】
本発明の無線アクセスシステムは、複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを備え、前記無線制御局は、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、前記無線端末装置は、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するように構成されている。
【０００８】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送時には空間分割多重アクセス通信で無線端末装置から複数の無線制御局にそれぞれに対するデータを同時に送信し、下りの伝送時には時分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを時分割で送信するため、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【０００９】
なお、前記無線端末装置は、データを送信する送信期間を前記複数の無線制御局の送信期間と重ならないように前記複数の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信するようにしてもよい。
【００１０】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送と下りの伝送とに同一周波数の搬送波を使用することができるため、占有する無線周波数帯域を抑制することができる。
【００１１】
また、前記無線端末装置は、空間分割多重通信を行う時間帯域を１以上の無線制御局の送信期間と重ならないよう事前に予約してこれを各無線制御局に通知する一方、前記各無線制御局は、前記無線制御局の予約時間帯域とは別の無線端末装置から通知された時間帯域に収まるよう、自局の制御下の無線端末装置に対するデータおよび応答信号の送信要求を行い、前記無線端末装置は、前記無線制御局からの送信要求に従いデータおよび応答信号を送信するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記無線端末装置は、前記無線制御局から受信されるデータと異なる周波数の搬送波で前記無線制御局にデータを送信するようにしてもよい。
【００１３】
この構成により、本発明の無線アクセスシステムは、上りの伝送と下りの伝送とに異なる周波数の搬送波を使用することができるため、上りの伝送と下りの伝送とを非同期に実行することができる。
【００１４】
また、前記無線端末装置は、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を有するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の無線端末装置は、複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置であって、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を備えた構成を有している。
【００１６】
この構成により、本発明の無線端末装置は、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信で無線制御局にデータを送信し、下りの伝送時は時分割多重アクセス通信で無線制御局からデータを受信するため、複数の無線制御局との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【００１７】
また、本発明の無線アクセス方法は、複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを用いた無線アクセス方法において、前記無線制御局が、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約するステップと、前記無線制御局が、予約した送信期間にデータを送信するステップと、前記無線端末装置が、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するステップと、を有する。
【００１８】
したがって、本発明の無線アクセス方法は、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信で無線端末装置から無線制御局にデータを送信させ、下りの伝送時は時分割多重アクセス通信で無線制御局から無線端末装置にデータを送信させるため、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線制御局からの無線信号間の干渉を防止し、無線端末装置内での干渉波除去処理を不要としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、複数の無線制御局と無線端末装置との間の多重無線通信において、無線端末装置内で干渉波除去処理を必要とせずに無線制御局間における無線信号の干渉を防止することができる無線アクセスシステムを提供することができる。
【００２０】
また、従来のＷＵＳＢ（Wireless Universal Serial Bus）規格（非特許文献１参照）では、ＷＵＳＢデバイス（無線端末装置）に新たなＷＵＳＢホスト（無線制御局）を接続する場合には、このＷＵＳＢデバイスに既に接続しているＷＵＳＢホストをＷＵＳＢデバイスから切断した後に、このＷＵＳＢデバイスに新たなＷＵＳＢホストを接続し直すしかなく、複数のＷＵＳＢホストとＷＵＳＢデバイスとを同時に接続することができなかった。
【００２１】
本発明の無線アクセスシステムは、複数の無線制御局間で１台の無線端末装置を時分割で共有制御するため、従来のＷＵＳＢ規格では困難であった複数のＷＵＳＢホストによるＷＵＳＢデバイスの共同利用を可能としている。これにより、プリンタ、複合機、プロジェクタ等のＷＵＳＢデバイスをパーソナルコンピュータ等の複数のＷＵＳＢホストで同時に接続して共同利用させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムのブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムを構成するＷＵＳＢデバイスのブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムを構成するＷＵＳＢホストのブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムの第１の動作例を示すタイミング図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステムの第２の動作例を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る無線アクセスシステム１は、ＷＵＳＢデバイス２と、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとを備えている。なお、図１において、３つのＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃが示されているが、無線アクセスシステム１を構成するＷＵＳＢホストの数を限定するものではない。
【００２５】
ＷＵＳＢデバイス２は、本発明における無線端末装置を構成し、例えば、複合機、プリンタ、プロジェクタ等の周辺機器によって構成される。各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃは、本発明における無線制御局を構成し、例えば、ＷＵＳＢによる通信が可能な汎用的なパーソナルコンピュータによって構成される。
【００２６】
図２に示すように、ＷＵＳＢデバイス２は、複合機、プリンタ、プロジェクタ等の周辺機器の本体を制御するための本体システム部１０と、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとデータを送受信するためのＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部１１と、を備えている。
【００２７】
ＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部１１は、本体システム部１０とデータを入出力するシステムＩＦ部１２と、空間分割多重アクセス（Space Division Multiple Access、ＳＤＭＡ）通信で各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃにデータを送信するＳＤＭＡ送信部１３と、時分割多重アクセス（Time Division Multiple Access、ＴＤＭＡ）通信で各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃから送信されたデータを受信するＴＤＭＡ受信部１４と、を有している。
【００２８】
ＳＤＭＡ送信部１３は、複数のＭＡＣ（Media Access Control）送信部２０ａ〜２０ｄと、ＢＢ（Baseband）送信部２１ａ〜２１ｄと、ＳＤＭＡ送信処理部２２と、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄと、を有している。
【００２９】
なお、図２において、それぞれ４つのＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄと、ＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄと、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄと、が示されているが、ＳＤＭＡ送信部１３を構成するＭＡＣ送信部、ＢＢ送信部およびアンテナ素子の数を限定するものではない。
【００３０】
ＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄは、システムＩＦ部１２を介して本体システム部１０から入力されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する送信処理を施してＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄにそれぞれ出力するようになっている。
【００３１】
ＢＢ送信部２１ａ〜２１ｄは、ＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄから入力されたデータをＢＢ信号にそれぞれ変調するようになっている。ＳＤＭＡ送信処理部２２は、各ＢＢ信号に対し送信アンテナ素子の数だけ複製し、これに送信時の合成信号を送信対象のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃの方位に向けるための振幅および位相に関する調整係数を掛けた後に、高周波（Radio Frequency、ＲＦ）信号にアップコンバートし、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄを介してＲＦ信号を電波としてそれぞれ送出するようになっている。
【００３２】
図１においては、振幅および位相のみ異なる同一信号が４つのアンテナ素子から送出され、ＷＵＳＢホスト３ａの方位を向いた指向性信号が空間で合成される。ＷＵＳＢホスト３ｂ、３ｃに対しても、振幅および位相に関する調整係数を変えることで、同様に指向性信号が合成される。
【００３３】
このように、各アンテナ素子２３ａ〜２３ｄによって送出された電波は、空間で合成され、図１に示すように、各指向空間４ａ〜４ｃに送出される。ここで、各指向空間４ａ〜４ｃの何れかには、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃが配置されているものとする。
【００３４】
図２において、ＴＤＭＡ受信部１４は、アンテナ３０と、アンテナ３０を介して受信されたＲＦ信号をＢＢ信号にダウンコンバートするＲＦ受信部３１と、ＲＦ受信部３１によってダウンコンバートされたＢＢ信号を復調するＢＢ受信部３２と、ＢＢ受信部３２によって復調されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施し、システムＩＦ部１２を介して本体システム部１０に出力するＭＡＣ受信部３３と、を有している。なお、ＴＤＭＡ受信部１４は、アンテナ３０を有するのに代えて、アンテナ素子２３ａ〜２３ｄをＳＤＭＡ送信部１３と時分割で共用するようにしてもよい。
【００３５】
一方、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ（以下、総称して「ＷＵＳＢホスト３」と記載する）は、図３に示すように、ＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理を施す本体システム部４０と、ＷＵＳＢデバイス２とデータを送受信するためのＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部４１と、アンテナ４２と、を備えている。
【００３６】
ＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部４１は、本体システム部４０とデータを入出力するシステムＩＦ部４３と、ＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２にデータを送信する送信部４４と、ＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２から送信された自局宛の指向空間信号を受信する受信部４５と、を有している。
【００３７】
送信部４４は、ＭＡＣ送信部５０と、ＢＢ送信部５１と、ＲＦ送信部５２と、を有している。ＭＡＣ送信部５０は、システムＩＦ部４３を介して本体システム部４０から入力されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する送信処理を施してＢＢ送信部５１に出力するようになっている。
【００３８】
ＢＢ送信部５１は、ＭＡＣ送信部５０から入力されたデータをＢＢ信号に変調するようになっている。ＲＦ送信部５２は、ＢＢ信号をＲＦ信号にアップコンバートし、アンテナ４２を介してＲＦ信号を電波として送出するようになっている。
【００３９】
受信部４５は、アンテナ４２を介して受信されたＲＦ信号をＢＢ信号にダウンコンバートするＲＦ受信部６１と、ＲＦ受信部６１によってダウンコンバートされたＢＢ信号を復調するＢＢ受信部６２と、ＢＢ受信部６２によって復調されたデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施し、システムＩＦ部４３を介して本体システム部４０に出力するＭＡＣ受信部６３と、を有している。
【００４０】
アンテナ４２で受信される信号は、このＷＵＳＢホスト３が配置された指向空間に対する指向性を持つようにＷＵＳＢデバイス２によって送信されているため、干渉信号となる他の指向空間に向けて送信された信号のレベルは、自局宛の信号のレベルよりかなり低くなる。このため、ＷＵＳＢホスト３の受信側においても干渉波除去処理が不要である。
【００４１】
次に、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄおよびＭＡＣ受信部３３と、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０およびＭＡＣ受信部６３とについて、具体的に説明する。
【００４２】
本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄおよびＭＡＣ受信部３３と、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０およびＭＡＣ受信部６３とは、ＷｉＭｅｄｉａ規格（非特許文献２参照）を適用したＷＵＳＢ規格に実質的に準拠したＭＡＣレイヤに関する送受信処理を実行するようになっている。
【００４３】
ＷｉＭｅｄｉａ規格においては、２５６μｓの期間を有する２５６個のメディア・アクセス・スロット（Medium Access Slot、ＭＡＳ）からなる６５，５３６μｓ周期のスーパーフレーム毎に、フレーム先頭のビーコン期間に各ステーション（本実施の形態におけるＷＵＳＢデバイス２およびＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ）が互いにビーコンを送受信してシステムの時間同期を取る。各ステーションは、ビーコンを用いてＭＡＳを調停して予約し、予約したＭＡＳの期間を用いて各ステーションが、他のステーションと時分割でデータを送受信する。
【００４４】
ＭＡＳを予約するプロトコルは、ＤＲＰ（Distributed Reservation Protocol）と呼ばれる。ビーコン信号には、ＭＡＳの予約要求および応答情報(DRP IE)と、現在の予約状況情報（DRP Availability IE）と、が含まれる。これにより、各ステーションは、受信したビーコン信号に含まれるこれらの情報を解釈することによって、２５６個のＭＡＳの予約状況を常に把握することができる。
【００４５】
一方、ＷＵＳＢ規格において、ＷＵＳＢホストは、ＭＭＣ（Micro-scheduled Management Command）と呼ばれる管理フレームを制御対象のＷＵＳＢデバイスに送信し、各ＷＵＳＢデバイスは、ＷＵＳＢホストから送信されたＭＭＣに指定された時間にＷＵＳＢホストとデータや通信応答パケットの送受信を行う。
【００４６】
したがって、ＷｉＭｅｄｉａ規格を適用したＷＵＳＢ規格においては、ＷＵＳＢホストが、データを送信する送信期間とするＭＡＳと、制御対象のＷＵＳＢデバイスにデータを送信させる送信期間とするＭＡＳとをＤＲＰにしたがって予約し、予約したＭＡＳでデータの送受信を行う。
【００４７】
本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄは、ＳＤＭＡ通信で同じ期間にデータを送信するため、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ送信部５０と同様に、データを送信する送信期間とするＭＡＳをＤＲＰにしたがって予約し、予約したＭＡＳでデータの送信を行うようになっている。
【００４８】
また、各ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃのＭＡＣ受信部６３は、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約されたＭＡＳのデータを監視し、自己に宛てたデータを検出したときには、このデータに対してＭＡＣレイヤに関する受信処理を施すようになっている。
【００４９】
以上のように構成された無線アクセスシステム１の動作例について、図４、図５を参照しながら説明する。
【００５０】
図４は、まず、ＷＵＳＢホスト３ａがデータを送出し、次に、ＷＵＳＢホスト３ｂがデータを送出し、これらデータを受信したＷＵＳＢデバイス２がＳＤＭＡ通信で応答信号（ＡＣＫ）を返す例を示している。
【００５１】
図４において、ＷｉＭｅｄｉａ規格における１つのスーパーフレームのなかで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ａ、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｂ、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｄｅｖとしてそれぞれ示されている。
【００５２】
まず、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信時刻と、このデータに対するＡＣＫの送信要求時刻と、次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、ＡＣＫの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００５３】
このＭＭＣによって指定されたデータの送信時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データ（図中「Ｄａｔａ Ｏｕｔ−Ａ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ２）。
【００５４】
次に、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信時刻と、このデータに対するＡＣＫの送信要求時刻と、次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ３）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、ＡＣＫの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００５５】
このＭＭＣによって指定されたデータの送信時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データ（図中「Ｄａｔａ Ｏｕｔ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ４）。
【００５６】
次に、ＤＲＰ−Ｄｅｖにおいて、各ＭＭＣによって指定されたＡＣＫの送信要求時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａおよびＷＵＳＢホスト３ｂが位置する指向空間４ａ、４ｂに対応するＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂは、各データの受信結果に対するＡＣＫまたはＮＡＣＫ（図中「ＡＣＫ−Ａ」および「ＡＣＫ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢホスト３ａ、３ｂは自分宛のＡＣＫを受信する（ステップＳ５）。
【００５７】
このように、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂによって送信されたＡＣＫを表す各信号は、アンテナ素子２３ａ〜２３ｃを介してＳＤＭＡ送信処理部２２によって各指向空間４ａ、４ｂに送出される。
【００５８】
図５は、まず、ＷＵＳＢホスト３ｂがデータを要求し、次に、ＷＵＳＢホスト３ａがデータを要求し、要求されたデータをＷＵＳＢデバイス２がＳＤＭＡ通信で送信し、ＷＵＳＢホスト３ｂおよび３ａが受信したデータに対してＡＣＫを返す例を示している。
【００５９】
図５において、ＷｉＭｅｄｉａ規格における１つのスーパーフレームのなかで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ａ、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０によって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｂ、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ〜２０ｄによって予約された少なくとも１つのＭＡＳはＤＲＰ−Ｄｅｖとしてそれぞれ示されている。
【００６０】
まず、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻と、このデータに対するＡＣＫを含む次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１１）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００６１】
次に、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻と、このデータに対するＡＣＫを含む次回のＭＭＣの送信時刻と、を含むＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ」）を送信し、ＷＵＳＢデバイス２はこれを受信する（ステップＳ１２）。ここで、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、データの送信要求時刻として、ＤＲＰ−Ｄｅｖ内の時刻を指定する。
【００６２】
次に、ＤＲＰ−Ｄｅｖにおいて、各ＭＭＣによって指定されたデータの送信要求時刻になると、ＷＵＳＢホスト３ａおよびＷＵＳＢホスト３ｂが位置する指向空間４ａ、４ｂに対応するＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂは、各データ（図中「Ｄａｔａ Ｉｎ−Ａ」および「Ｄａｔａ Ｉｎ−Ｂ」）の送信を開始し、ＷＵＳＢホスト３ａと３ｂは自分宛のデータを受信する（ステップＳ１３）。
【００６３】
このように、ＷＵＳＢデバイス２のＭＡＣ送信部２０ａ、２０ｂによって送信されたデータを表す各信号は、アンテナ素子２３ａ〜２３ｃを介してＳＤＭＡ送信処理部２２によって各指向空間４ａ、４ｂに送出される。
【００６４】
次に、ＤＲＰ−Ｂにおいて、ＷＵＳＢホスト３ｂのＭＡＣ送信部５０は、ＭＭＣ−Ｂによって指定された次回のＭＭＣの送信時刻になると、ＷＵＳＢデバイスからのデータ受信結果を示すＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答を含んだＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ｂ（ＡＣＫ）」）を送信する（ステップＳ１４）。
【００６５】
次に、ＤＲＰ−Ａにおいて、ＷＵＳＢホスト３ａのＭＡＣ送信部５０は、ＭＭＣ−Ａによって指定された次回のＭＭＣの送信時刻になると、ＷＵＳＢデバイスからのデータ受信結果を示すＡＣＫまたはＮＡＣＫ応答を含んだＭＭＣ（図中「ＭＭＣ−Ａ（ＡＣＫ）」）を送信する（ステップＳ１５）。
【００６６】
以上に説明したように、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、上りの伝送時にはＳＤＭＡ通信でＷＵＳＢデバイス２からＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃにデータを送信し、下りの伝送時にはＴＤＭＡ通信でＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃからＷＵＳＢデバイス２にデータを送信するため、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとＷＵＳＢデバイス２との間の多重無線通信において、ＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃからの無線信号間の干渉を防止し、ＷＵＳＢデバイス２内で干渉波除去処理を不要にすることができる。
【００６７】
また、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃ間で１台のＷＵＳＢデバイス２を時分割で共有制御するため、従来のＷＵＳＢ規格では困難であった複数のＷＵＳＢホストによるＷＵＳＢデバイスの共同利用を可能としている。
【００６８】
これにより、本発明の一実施の形態としての無線アクセスシステム１は、プリンタ、複合機、プロジェクタ等のＷＵＳＢデバイス２をパーソナルコンピュータ等の複数のＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃで同時接続して共同利用させることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態において、無線アクセスシステム１がＷｉＭｅｄｉａ規格に準拠して、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行う例について説明したが、本発明における無線アクセスシステムは、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）のＰＣＦ（Point Coordination Function）制御を用いることにより、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行うようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施の形態において、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を時分割複信で行う例について説明したが、本発明における無線アクセスシステムは、ＷＵＳＢデバイス２とＷＵＳＢホスト３ａ〜３ｃとの間の通信を周波数分割複信で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１ 無線アクセスシステム
２ ＷＵＳＢデバイス
３、３ａ〜３ｃ ＷＵＳＢホスト
４ａ〜４ｃ 指向空間
１０、４０ 本体システム部
１１ ＷＵＳＢ Ｄｅｖｉｃｅ通信部
１２、４３ システムＩＦ部
１３ ＳＤＭＡ送信部（空間分割多重アクセス送信部）
１４ ＴＤＭＡ受信部（時分割多重アクセス送信部）
２０ａ〜２０ｄ、５０ ＭＡＣ送信部
２１ａ〜２１ｄ、５１ ＢＢ送信部
２２ ＳＤＭＡ送信処理部
２３ａ〜２３ｄ アンテナ素子
３０、４２ アンテナ
３１、６１ ＲＦ受信部
３２、６２ ＢＢ受信部
３３、６３ ＭＡＣ受信部
４１ ＷＵＳＢ Ｈｏｓｔ通信部
４４ 送信部
４５ 受信部
５２ ＲＦ送信部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特許第３９２６６６９号公報
【非特許文献】
【００７３】
【非特許文献１】"Wireless Universal Serial Bus Specification Revision 1.0"、［online］、Ｍａｙ １２，２００５、［平成２２年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.usb.org/developers/wusb/wusb_2007_0214.zip＞
【非特許文献２】WiMedia Alliance、"MAC Specification: RELEASE 1.5"、［online］、Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １，２００９、［平成２２年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.wimedia.org/imwp/download.asp?ContentID=16552＞
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを備え、
前記無線制御局は、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、
前記無線端末装置は、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信する無線アクセスシステム。
【請求項２】
前記無線端末装置は、データを送信する送信期間を前記複数の無線制御局の送信期間と重ならないように前記複数の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセスシステム。
【請求項３】
前記無線端末装置は、空間分割多重通信を行う時間帯域を１以上の無線制御局の送信期間と重ならないよう事前に予約してこれを各無線制御局に通知する一方、
前記各無線制御局は、前記無線制御局の予約時間帯域とは別の無線端末装置から通知された時間帯域に収まるよう、自局の制御下の無線端末装置に対するデータおよび応答信号の送信要求を行い、
前記無線端末装置は、前記無線制御局からの送信要求に従いデータおよび応答信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の無線アクセスシステム。
【請求項４】
前記無線端末装置は、前記無線制御局から受信されるデータと異なる周波数の搬送波で前記無線制御局にデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセスシステム。
【請求項５】
前記無線端末装置は、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線アクセスシステム。
【請求項６】
複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置であって、
複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、
単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を備えた無線端末装置。
【請求項７】
複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを用いた無線アクセス方法において、
前記無線制御局が、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約するステップと、
前記無線制御局が、予約した送信期間にデータを送信するステップと、
前記無線端末装置が、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するステップと、を有する無線アクセス方法。
【請求項１】
複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを備え、
前記無線制御局は、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信し、
前記無線端末装置は、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信する無線アクセスシステム。
【請求項２】
前記無線端末装置は、データを送信する送信期間を前記複数の無線制御局の送信期間と重ならないように前記複数の無線制御局と調停して予約し、予約した送信期間にデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセスシステム。
【請求項３】
前記無線端末装置は、空間分割多重通信を行う時間帯域を１以上の無線制御局の送信期間と重ならないよう事前に予約してこれを各無線制御局に通知する一方、
前記各無線制御局は、前記無線制御局の予約時間帯域とは別の無線端末装置から通知された時間帯域に収まるよう、自局の制御下の無線端末装置に対するデータおよび応答信号の送信要求を行い、
前記無線端末装置は、前記無線制御局からの送信要求に従いデータおよび応答信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の無線アクセスシステム。
【請求項４】
前記無線端末装置は、前記無線制御局から受信されるデータと異なる周波数の搬送波で前記無線制御局にデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセスシステム。
【請求項５】
前記無線端末装置は、複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の無線アクセスシステム。
【請求項６】
複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置であって、
複数の指向空間にそれぞれ異なる変調信号を送出する空間分割多重アクセス送信部と、
単一の変調信号のみを受信する時分割多重アクセス受信部と、を備えた無線端末装置。
【請求項７】
複数の無線制御局と、前記複数の無線制御局とデータを送受信する無線端末装置とを用いた無線アクセス方法において、
前記無線制御局が、データを送信する送信期間を他の無線制御局の送信期間と重ならないように前記他の無線制御局と調停して予約するステップと、
前記無線制御局が、予約した送信期間にデータを送信するステップと、
前記無線端末装置が、空間分割多重アクセス通信で前記１以上の無線制御局にデータを送信するステップと、を有する無線アクセス方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３４２６（Ｐ２０１２−２３４２６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７５９１（Ｐ２０１０−１５７５９１）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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