無線送受信方法および無線送受信装置
【課題】 本発明は、ユビキタスシステムに適応される無線送受信装置で、高速データ転送と低消費電力動作を両立することができる無線送受信方法を提供する。
【解決手段】 異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法を用いて、低域側の周波数帯域（４００ＭＨｚ帯）に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信し、高域側の周波数帯域（２．４ＧＨｚ帯）に属する搬送波を用いてデータ転送を行う。
【解決手段】 異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法を用いて、低域側の周波数帯域（４００ＭＨｚ帯）に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信し、高域側の周波数帯域（２．４ＧＨｚ帯）に属する搬送波を用いてデータ転送を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信相手の無線送受信装置との間で無線送受信を行うことによりデータのやり取りを行う無線送受信装置に関し、特に、この無線送受信装置間で行われる無線送受信を制御するための無線送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体微細加工技術の発展に伴い、無線通信用デバイス・装置が安価かつ多量に安定して供給され、日々の生活に深く浸透しつつある。今後、あらゆるものに無線通信デバイスが搭載されたユビキタス時代が到来する事が予想されている。ユビキタス時代の無線通信デバイスは、電池での長時間動作を要求され、このために低消費電力化が必須の技術となっている。
【０００３】
このような無線通信デバイスの一例として、非特許文献１に示すような無線デバイス仕様が提案されている。この非特許文献１の図１では、無線通信デバイス間でネットワークを構成し、それぞれのデバイスが取得したデータをサーバ(PAN Coordinator)に送る構成が示されている。また、特許文献１には、室温センサ、エアコン、給湯器に設置された無線通信デバイスからそれぞれの状態・動作を外部通信手段部に送信し、それぞれの動作状態を外部通信手段部より外部通信回線に転送するシステムが示されている。さらに特許文献２では、無線通信デバイスにおいて、送信時と受信時とで、異なる周波数を用いる事が示されている。
【０００４】
しかしながら、上記、特許文献１、特許文献２、非特許文献１に開示された無線通信システムでは、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が出来ないという問題点を有している。その理由は、使用する搬送周波数帯域により最大送受信レートが決定されてしまうが、無線通信デバイスの消費電力は搬送波周波数に強く依存するからである。
【０００５】
つまり、映像伝送などの高速データ通信を行う際には、５ＧＨｚ帯、若しくは２．４ＧＨｚ帯等の高い周波数帯域を用いる必要があるが、これらの帯域で通信されたデータの搬送波からの取り出しや、通信データを搬送波に乗せるためには、無線通信デバイス内で５ＧＨｚ、若しくは、２．４ＧＨｚという高速に動作する回路が必要であり、高速動作回路部は無線通信デバイスの大部分の電力を消費するからである。
【０００６】
一般的に無線通信システムでは、図１に示すように、電波法等の法規制により割り当てられた１つの周波数帯の搬送波を使用してデータの送受信や動作制御が行われる。そのため、割り当てられる周波数帯域により最大送受信データレートは決まってしまう。
【０００７】
特許文献２に記載された従来技術では、無線通信デバイスの送信時と受信時に別個の搬送周波数を用いているが、同一周波数帯域内のチャネルの違いに留まるため、搬送周波数の違いはきわめて小さく、チャネル選択の仕方の違いによる搬送周波数の違いが、動作電力に与える影響はほとんど無い。
【０００８】
また、非特許文献１では、低電力動作を実現するため、間歇動作などの機構が提示されているが、ひとつの周波数帯域を利用するこのシステムでは、間歇的動作により電力を低減した分に比例して、トータルのデータ通信量が低減する。
【０００９】
近年、端末間の通信のみで実現されるアドホックネットワークシステムが注目されている。このアドホックネットワークシステムは、図２に示されるように、複数の端末９１により構成され、この端末９１間で無線送受信号９２を介して相互に転送データを交換することにより他の端末との間で情報通信を行うシステムであり、利用エリアに縛られない、高価な設備が不要であるといった特徴を有している。
【００１０】
アドホックメッシュネットワークを利用した無線通信ネットワークシステムは、監視カメラネットワークを用いた安全確保システム、入退場検査システムや物流管理、医療現場での患者管理など、広範囲に使用される。
【００１１】
次に、このようなアドホックネットワークシステムの端末として、図１に示したような１つの周波数帯域のみを使用する無線送受信装置を用いた場合の問題点について説明する。
【００１２】
先ず、アドホック無線システムにおける隠れ端末問題を図３を参照して説明する。図３では、端末Ｂと端末Ｃが通信中であり、端末Ａには端末Ｂと端末Ｃが通信中である事が分からない場合、端末Ａは通信中の端末Ｂに通信要求を出すことになる。しかしながら端末Ａは端末Ｂからの返信を受け取れないため、端末Ａの通信要求動作は無駄な動作となり端末Ａは無為な電力を消費する。この動作を説明するためのフローチャートを図４に示す。
【００１３】
この図４では、端末Ａが端末Ｂに対して通信要求を行った場合（ステップ１１１）、端末Ｂと端末Ｃとの間では交信中であるため、端末Ａでは端末Ｂからの返答を受け取ることができない（ステップ１１２）。そのため、端末Ａでは一定時間待機（ステップ１１３）した後、再度端末Ｂへ通信要求を行い（ステップ１１４）、ステップ１１５、１１６の処理が繰り返される。この繰り返し処理は、端末Ｂ、端末Ｃの間の交信が終了するまで繰り返される。そして、端末Ｂ、端末Ｃの間の交信が終了した場合（ステップ１１７、１１８）、端末Ａが端末Ｂへ通信要求を行うと（ステップ１１９）、端末Ａは端末Ｂから返答を受信して（ステップ１２０）、交信が開始される。
【００１４】
図５は、アドホック無線システムにおけるさらされ端末問題を示す図である。図５では、端末Ｃは端末Ｄと交信中であり、端末Ｂは端末Ａに送信しようとしているが、端末Ｂは端末Ｃの通信が傍受できてしまうため、送信動作に入れず端末Ａへの送信が行えない状況を示す。この動作を説明するためのフローチャートを図６に示す。
【００１５】
端末Ｂが端末Ａに対する通信を希望した場合（ステップ１３１）、端末Ｂが端末Ｃの通信キャリアを感知してしまう（ステップ１３２）。すると、端末Ｂは一定時間待機した後（ステップ１３３）、再度通信キャリアの有無を判定すると、端末Ｃの通信キャリアを感知し（ステップ１３４）、待機動作を行ってしまう（ステップ１３５）。そして、この繰り返し処理は、端末Ｃと端末Ｄとの間の交信が終了するまで繰り返される。そして、端末Ｃ、端末Ｄの間の交信が終了した場合（ステップ１３６、１３７）、端末Ｂは通信キャリアが無いことを確認して（ステップ１３８）、端末Ａに対して通信要求を行うことができるようになる（ステップ１３９）。
【００１６】
このように、従来の無線送受信装置を用いてアドホックネットワークシステムを構成した場合、無駄な通信処理が繰り返されることにより送信電力が無駄に使用されることになる。
【００１７】
さらに、一般的な無線通信システムでは、各端末は受信待ち受け動作を行っている時間が最も長くなるが、送受信転送レートを上げて高速動作を実現しようとして、高い周波数の搬送周波数帯域を使用すると、待ち受け動作についても高い搬送周波数を受信するための回路を動作させる必要があり消費電力が大きくなってしまうという問題的を有している。
【特許文献１】特開２０００−１０１５７８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３９５８号公報
【非特許文献１】IEEE Computer Society, 804.15.4, Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記で説明した従来の無線送受信装置では、高速なデータ通信と低消費電力動作を両立することができないという問題点があった。
【００１９】
本発明の目的は、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立ができる無線送受信装置および無線送受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の無線送受信方法は、異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法であって、
低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信するステップと、
高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うステップとを備えている。
【００２１】
また、前記制御信号には、通信相手の認証処理を行うための信号を含むようにしてもよい。
【００２２】
さらに、本発明の無線送受信方法は、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、低域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、高域側の周波数帯の通信により低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、
高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、高域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、低域側の周波数帯の通信により高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップとをさらに有するようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、消費電力が少なくて済む低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて認証処理を行うための信号等の制御信号の送受信を行い、通信相手が確定した後に、最大送受信レートを高く設定することが可能な高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うことにより、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が可能になる。
【００２４】
このことにより、ユビキタス無線システムにおいて、動作の大半を占める信号待ち受け期間では低域側の周波数帯を用いた通信を行うことで消費電力を低減し、能動的通信を行う際には高域側の周波数帯を用いた通信を行うことで高速なデータ通信を可能とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、消費電力が少なくて済む低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて制御信号の送受信を行い、最大送受信レートを高く設定することが可能な高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うことにより、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の無線送受信方法でのネットワーク接続プロトコル例を示すである。
【図２】アドホックネットワーク接続を示す概念図である。
【図３】アドホックネットワークでの隠れ端末問題を説明する概念図である。
【図４】アドホックネットワークでの隠れ端末環境での従来動作を説明するフローチャートである。
【図５】アドホックネットワークでのさらされ端末問題を説明する概念図である。
【図６】アドホックネットワークでのさらされ端末環境での従来動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態の無線送受信方法を用いたひとつの無線装置間の通信形態を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施形態の無線送受信方法を実現する無線送受信装置の具体例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の無線送受信方法を用いたネットワーク接続プロトコルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の無線送受信方法において、４００ＭＨｚ帯での認証が行われなかった場合の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態の無線送受信方法において、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の処理を示すフローチャートである。
【図１２】アドホックネットワークでの隠れ端末環境での本発明による動作を説明するフローチャートである。
【図１３】アドホックネットワークでのさらされ端末環境での本発明による動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは説明を簡略化するために、もっとも単純な周波数帯域が２つの場合について説明する。ここで言う「周波数帯域」とは、電波法などに代表される、無線利用に関する法規定、標準化規定に基づき個々に定義された周波数レンジを意味するものとする。
【００２８】
図７は、本実施形態による無線通信用デバイス間での通信の様子を示す図である。ネットワークを構成するノードＡ、ノードＢとの間において、低域側の周波数帯域(ここでは４００ＭＨｚ帯)と高域側の周波数帯域(ここでは２．４ＧＨｚ帯)の両方を用いた通信が行われている。
【００２９】
次に、図７に示したような無線送受信装置の具体的な構成例を図８に示す。この無線送受信装置は、フィルタ１、４と、２．４ＧＨｚ帯送受信部２と、４００ＭＨｚ帯送受信部５と、認証制御部３とを備えている。
【００３０】
２．４ＧＨｚ帯送受信部２は、高域側の周波数帯域である２．４ＧＨｚ帯に属する搬送波の送受信を行う。
【００３１】
４００ＭＨｚ帯送受信部５と、低域側の周波数帯域である４００ＭＨｚ帯の搬送波の送受信を行う。
【００３２】
認証制御部３は、４００ＭＨｚ帯送受信部５を用いて通信相手との間の認証処理等の送受信動作を制御する制御信号をやり取りし、通信相手が確定された場合に、２．４ＧＨｚ帯送受信部２を動作させて通信相手との間でデータの送受信を行う。
【００３３】
本実施形態における無線送受信装置では、図８に示すように、同一装置内に複数の搬送周波数に対応する送受信部２、５を搭載する。より多くの電力を消費する高周波側の回路(ここでは２．４ＧＨｚ帯送受信部２)は、低周波側(４００ＭＨｚ帯)の受信が正常であった場合のみ動作するようにする。図８の例では、４００ＭＨｚ帯送受信部５にて受信された信号６は認証制御部３にて解析され、正規の相手より送信された信号であると判断できた場合、認証制御部３は、通信相手への返答信号７を４００ＭＨｚ帯送受信部５に出力する。そして、認証制御部３は、２．４ＧＨｚ帯送受信部２の電源・クロック信号発生を活性化するための２．４ＧＨｚ帯トランシーバ部動作制御信号８を出力し、２．４ＧＨｚ帯の送受信を可能とする。このため、高周波帯回路である２．４ＧＨｚ帯送受信部２は間歇的にしか動作せず、２．４ＧＨｚ帯信号を直接受信する場合に必要な２．４ＧＨｚ帯送受信部２の常時動作をする必要が無くなり、消費電力を抑制することができる。そして、本実施形態の無線送受信装置では、能動的に高速通信を行う場合は、４００ＭＨｚ帯送受信部５より相手ノードへ認証信号を発信し、認証完了後に２．４ＧＨｚ帯送受信部２を動作させることで、高速なデータ通信が実現できる。
【００３４】
上記に説明した実施形態において、４００ＭＨｚ帯送受信電力、２．４ＧＨｚ帯送受信電力を適応的に最適化設定するようにしてもよい。
【００３５】
例えば、認証制御部３は、４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、４００ＭＨｚ帯の通信が通信不能となった場合には、２．４ＧＨｚ帯の通信により４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力調整を行う。
【００３６】
また、認証制御部３は、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、２．４ＧＨｚ帯の通信が通信不能となった場合には、４００ＭＨｚ帯の通信により２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力調整を行う。
【００３７】
このようにして、４００ＭＨｚ帯送受信電力、２．４ＧＨｚ帯送受信電力を適応的に最適化設定するための手順を、図９に示す。図７に示したノード間のネットワーク接続を、まずは４００ＭＨｚ帯から開始する。初めの４００ＭＨｚ帯の送受信では、プリアンブル、キャリアセンス、同期、認証などの初期化処理を行った後にデータ送受信が行われる。ここで、４００ＭＨｚ帯での認証処理が正規に行える通信相手とのみ２．４ＧＨｚ帯での交信を行うようにすれば、２．４ＧＨｚ帯通信での安全性を確保することが出来る。また、４００ＭＨｚ帯で認証を行うことで、許可された交信相手以外からの通信に２．４ＧＨｚ帯を用いる必要がなくなるため、電力消費の多い高域通信動作頻度を低減できる。また、４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯と、それぞれ独立した送受信装置を具備した送受信デバイスを用いることで、４００ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の送受信を平行して行うことができる。
【００３８】
図９に示すように、２．４ＧＨｚ帯の送受信を行いながら、平行して４００ＭＨｚ帯送受信器の電力調整を行う事が出来る。４００ＭＨｚ帯での認証が行われなかった場合の処理を図１０に、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の処理を図１１に示す。
【００３９】
先ず、図１０を参照して、認証が行われなかった場合の動作について説明する。この場合、端末Ａは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに対して交信要求を行う（ステップ４１）。この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ４２）。その後、端末Ａと、端末Ｂとの間で、４００Ｍ帯の周波数を用いて相互認証が行われる（ステップ４３）。しかし、ここでは、認証結果はＮＧとなるため（ステップ４４）、端末Ａ、Ｂは交信を遮断して通信を終了する（ステップ４５、４６）。
【００４０】
次に、図１１を参照して、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の動作について説明する。この場合、端末Ａは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに対して交信要求を行う（ステップ５１）。この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ５２）。その後、端末Ａと、端末Ｂとの間で、４００Ｍ帯の周波数を用いて相互認証が行われる（ステップ５３）。ここまでの処理は、図１０に示したフローチャートと同様である。
【００４１】
しかし、ここでは、認証結果はＯＫとなるため（ステップ５４）、端末Ａは２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに交信要求を行う（ステップ５５）。そして、この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ５６）。
【００４２】
このようにして２．４ＧＨｚ帯での通信が確立した状態で端末Ａ、Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数の電力調整を行う（ステップ５７〜５９）。この電力調整により端末Ａ、Ｂ間の４００ＭＨｚ帯の周波数の通信が遮断された場合（ステップ６０）、端末Ａは２．４ＧＨｚ帯の周波数により端末Ｂに対して４００ＭＨｚ帯の周波数の電力増を要求する（ステップ６１）。同様に、端末Ｂは２．４ＧＨｚ帯の周波数により端末Ａに対して４００ＭＨｚ帯の周波数の電力増を要求する（ステップ６２）。このようにして端末Ａ、Ｂ間の４００ＭＨｚ帯の周波数の電力は通信が可能な最小電力となるように調整される（ステップ６３）。
【００４３】
この図１１では４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯ともに初期接続は最大電力にて行い、徐々に４００ＭＨｚ帯の電力を低減する調整を行うことが示されている。電力低減に伴い通信可能距離が低減しＳ／Ｎ比が劣化するため、あるところで４００ＭＨｚ帯の通信が遮断される。このとき、交信中の２．４ＧＨｚ帯を用いて電力増加処理を行うことで、必要にして十分な電力での４００ＭＨｚ帯通信が確立される。本実施形態による無線送受信方法では、送受信器の電力を低減しすぎて４００ＭＨｚ帯通信が途絶えた場合でも、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信を継続でき各ノードの状態を互いに確認できるため、無線通信デバイス間の同期、認証処理などが不要となる。結果、再度４００ＭＨｚ帯での通信を確立する際には、上記の初期化処理は極めて単純化、短時間化できる。よって、図１に示した従来例に比べ非常に高速に４００ＭＨｚ帯の電力調整が完了できる。
【００４４】
同様に、４００ＭＨｚ帯の電力調整完了後、２．４ＧＨｚ帯の電力調整を行うことで、それぞれの周波数帯域での最低電力での通信が可能となる。
【００４５】
また、図１０に示すように、４００ＭＨｚ帯での認証処理が行えなかった際には電力をより消費する２．４ＧＨｚ帯の無線送受信機は動作しないため、無為な電力消費を回避できる。
【００４６】
さらに、ユビキタスシステムの動作期間の大半の時間を占める信号待ち受け動作時間において低電力動作を実現し、自発的能動的動作時には高速データ転送が行える無線送受信方法を実現することができる。
【００４７】
次に、このような無線送受信装置を、図２に示すアドホックネットワークシステムに対して適用した場合の動作について説明する。
【００４８】
１つの周波数帯のみを用いる従来の無線送受信装置により構成されたアドホックネットワークシステムでは、上記で説明したように、図３、図５に示した隠れ端末問題や、さらされ端末問題が発生した。しかし、本実施形態の無線送受信装置のように２つの周波数帯を使用する無線送受信装置を用いることによりこれらの問題を解消して消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の無線送受信装置では、図３に示すように端末Ｂと端末Ｃが２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて通信中であるような隠れ端末環境であっても端末Ｂは端末Ａとの間で４００ＭＨｚ帯の周波数を使った通信要求を受ける事ができるため、端末Ｂは端末Ａに返答信号を返す事ができる。このときの端末Ａ、Ｂ、Ｃの動作を図１２に示す。
【００５０】
先ず、端末Ａが端末Ｂに対して４００ＭＨｚ帯の周波数を使用して通信要求を行う（ステップ７１）。ここで、端末Ｂと端末Ｃとの間では、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用して交信中であったとしても、端末Ｂは返答信号を端末Ａに送信することができる。そのため、端末Ａは、端末Ｂが端末Ｃとの間で交信中であることを知ることができ待機状態に入ることができる（ステップ７２）。そして、端末Ｂと、端末Ｃとの間の交信が終了すると（ステップ７３、７４）、端末Ａは端末Ｂへ通信要求を行い、端末Ｂからの返答信号を受信して、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用して端末Ｂとの間の交信を開始する（ステップ７６）。
【００５１】
このように端末Ｂは端末Ａに現在通信中であることや現在行っている通信の通信時間等を通知することができるため、端末Ａは無意味な通信要求を出すことがなくなる。この結果、端末Ａの無為な動作による電力増加という問題が解消される。
【００５２】
また、本実施形態の無線送受信装置では、図５に示したような端末Ｃと端末Ｄが２．４ＧＨｚで通信中であるようなさらされ端末環境の場合でも、端末Ｂは端末Ａに４００ＭＨｚ帯を用いた通信要求を出す事ができ、端末Ｂと端末Ａとの間の通信を確立する事ができる。このときの端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの動作を図１３に示す。
【００５３】
先ず、端末Ｂが端末Ａに対する通信を希望した場合（ステップ８１）、端末Ｂは受信可能な通信キャリアの確認を行うことにより、端末Ｃの２．４ＧＨｚの通信キャリアを感知するが（ステップ８２）、４００ＭＨｚの通信キャリアは無いことを確認する（ステップ８３）。そのため、端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を使用して端末Ａに対する通信要求を行う（ステップ８４）。そして、端末Ｂは、端末Ａから４００ＭＨｚ帯の周波数を使用した返答信号を受信して、交信を行う。
【００５４】
そして、端末Ｃと端末Ｄとの間の２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用した交信が終了すると（ステップ８５、８６）、端末Ａと端末Ｂとは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用した交信を開始する。
【００５５】
本実施形態による無線送受信方法により、従来の無線送受信装置により構成されたアドホックネットワークで問題となっていた、隠れ端末問題、さらされ端末問題が解消されている。その結果、無為な送受信動作を行う場合が減少し、低消費電力特性、および、ネットワーク全体の通信データレートが改善する。
【００５６】
つまり、本実施形態の無線送受信方法によれば、２つの搬送周波数を用いて、それぞれの搬送周波数ごとに送受信電力を高速に最適制御することで、隠れ端末問題、さらされ端末問題などのユビキタスアドホックネットワークに特有な問題に対応し、かつ、動作時消費電力の最小化を実現することができる。
【００５７】
さらに、高域側の周波数帯域と低域側の周波数帯域という２つの周波数帯域の搬送波を使用することにより送受信時の電力を最小化しているので、図３、図５で示したような、本来通信すべきでない相手まで電波が届くことによる問題を回避できるという相乗的な効果を奏する。
【００５８】
本実施形態では、説明を単純化するために、４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯という２つの周波数帯を用いた場合について述べたが、本発明はこのような場合に限定されるわけではなく、３種類以上の周波数帯を用いた場合でも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ フィルタ
２ ２．４ＧＨｚ帯送受信部
３ 認証・制御部
４ フィルタ
５ ４００ＭＨｚ帯送受信部
６ 受信制御信号
７ 送信制御信号
８ ２．４ＧＨｚ帯トランシーバ部動作制御信号
４１〜４６ ステップ
５１〜６３ ステップ
７１〜７６ ステップ
８１〜８６ ステップ
９１ 端末
９２ 無線送受信信号
１１１〜１２０ ステップ
１３１〜１３９ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信相手の無線送受信装置との間で無線送受信を行うことによりデータのやり取りを行う無線送受信装置に関し、特に、この無線送受信装置間で行われる無線送受信を制御するための無線送受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体微細加工技術の発展に伴い、無線通信用デバイス・装置が安価かつ多量に安定して供給され、日々の生活に深く浸透しつつある。今後、あらゆるものに無線通信デバイスが搭載されたユビキタス時代が到来する事が予想されている。ユビキタス時代の無線通信デバイスは、電池での長時間動作を要求され、このために低消費電力化が必須の技術となっている。
【０００３】
このような無線通信デバイスの一例として、非特許文献１に示すような無線デバイス仕様が提案されている。この非特許文献１の図１では、無線通信デバイス間でネットワークを構成し、それぞれのデバイスが取得したデータをサーバ(PAN Coordinator)に送る構成が示されている。また、特許文献１には、室温センサ、エアコン、給湯器に設置された無線通信デバイスからそれぞれの状態・動作を外部通信手段部に送信し、それぞれの動作状態を外部通信手段部より外部通信回線に転送するシステムが示されている。さらに特許文献２では、無線通信デバイスにおいて、送信時と受信時とで、異なる周波数を用いる事が示されている。
【０００４】
しかしながら、上記、特許文献１、特許文献２、非特許文献１に開示された無線通信システムでは、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が出来ないという問題点を有している。その理由は、使用する搬送周波数帯域により最大送受信レートが決定されてしまうが、無線通信デバイスの消費電力は搬送波周波数に強く依存するからである。
【０００５】
つまり、映像伝送などの高速データ通信を行う際には、５ＧＨｚ帯、若しくは２．４ＧＨｚ帯等の高い周波数帯域を用いる必要があるが、これらの帯域で通信されたデータの搬送波からの取り出しや、通信データを搬送波に乗せるためには、無線通信デバイス内で５ＧＨｚ、若しくは、２．４ＧＨｚという高速に動作する回路が必要であり、高速動作回路部は無線通信デバイスの大部分の電力を消費するからである。
【０００６】
一般的に無線通信システムでは、図１に示すように、電波法等の法規制により割り当てられた１つの周波数帯の搬送波を使用してデータの送受信や動作制御が行われる。そのため、割り当てられる周波数帯域により最大送受信データレートは決まってしまう。
【０００７】
特許文献２に記載された従来技術では、無線通信デバイスの送信時と受信時に別個の搬送周波数を用いているが、同一周波数帯域内のチャネルの違いに留まるため、搬送周波数の違いはきわめて小さく、チャネル選択の仕方の違いによる搬送周波数の違いが、動作電力に与える影響はほとんど無い。
【０００８】
また、非特許文献１では、低電力動作を実現するため、間歇動作などの機構が提示されているが、ひとつの周波数帯域を利用するこのシステムでは、間歇的動作により電力を低減した分に比例して、トータルのデータ通信量が低減する。
【０００９】
近年、端末間の通信のみで実現されるアドホックネットワークシステムが注目されている。このアドホックネットワークシステムは、図２に示されるように、複数の端末９１により構成され、この端末９１間で無線送受信号９２を介して相互に転送データを交換することにより他の端末との間で情報通信を行うシステムであり、利用エリアに縛られない、高価な設備が不要であるといった特徴を有している。
【００１０】
アドホックメッシュネットワークを利用した無線通信ネットワークシステムは、監視カメラネットワークを用いた安全確保システム、入退場検査システムや物流管理、医療現場での患者管理など、広範囲に使用される。
【００１１】
次に、このようなアドホックネットワークシステムの端末として、図１に示したような１つの周波数帯域のみを使用する無線送受信装置を用いた場合の問題点について説明する。
【００１２】
先ず、アドホック無線システムにおける隠れ端末問題を図３を参照して説明する。図３では、端末Ｂと端末Ｃが通信中であり、端末Ａには端末Ｂと端末Ｃが通信中である事が分からない場合、端末Ａは通信中の端末Ｂに通信要求を出すことになる。しかしながら端末Ａは端末Ｂからの返信を受け取れないため、端末Ａの通信要求動作は無駄な動作となり端末Ａは無為な電力を消費する。この動作を説明するためのフローチャートを図４に示す。
【００１３】
この図４では、端末Ａが端末Ｂに対して通信要求を行った場合（ステップ１１１）、端末Ｂと端末Ｃとの間では交信中であるため、端末Ａでは端末Ｂからの返答を受け取ることができない（ステップ１１２）。そのため、端末Ａでは一定時間待機（ステップ１１３）した後、再度端末Ｂへ通信要求を行い（ステップ１１４）、ステップ１１５、１１６の処理が繰り返される。この繰り返し処理は、端末Ｂ、端末Ｃの間の交信が終了するまで繰り返される。そして、端末Ｂ、端末Ｃの間の交信が終了した場合（ステップ１１７、１１８）、端末Ａが端末Ｂへ通信要求を行うと（ステップ１１９）、端末Ａは端末Ｂから返答を受信して（ステップ１２０）、交信が開始される。
【００１４】
図５は、アドホック無線システムにおけるさらされ端末問題を示す図である。図５では、端末Ｃは端末Ｄと交信中であり、端末Ｂは端末Ａに送信しようとしているが、端末Ｂは端末Ｃの通信が傍受できてしまうため、送信動作に入れず端末Ａへの送信が行えない状況を示す。この動作を説明するためのフローチャートを図６に示す。
【００１５】
端末Ｂが端末Ａに対する通信を希望した場合（ステップ１３１）、端末Ｂが端末Ｃの通信キャリアを感知してしまう（ステップ１３２）。すると、端末Ｂは一定時間待機した後（ステップ１３３）、再度通信キャリアの有無を判定すると、端末Ｃの通信キャリアを感知し（ステップ１３４）、待機動作を行ってしまう（ステップ１３５）。そして、この繰り返し処理は、端末Ｃと端末Ｄとの間の交信が終了するまで繰り返される。そして、端末Ｃ、端末Ｄの間の交信が終了した場合（ステップ１３６、１３７）、端末Ｂは通信キャリアが無いことを確認して（ステップ１３８）、端末Ａに対して通信要求を行うことができるようになる（ステップ１３９）。
【００１６】
このように、従来の無線送受信装置を用いてアドホックネットワークシステムを構成した場合、無駄な通信処理が繰り返されることにより送信電力が無駄に使用されることになる。
【００１７】
さらに、一般的な無線通信システムでは、各端末は受信待ち受け動作を行っている時間が最も長くなるが、送受信転送レートを上げて高速動作を実現しようとして、高い周波数の搬送周波数帯域を使用すると、待ち受け動作についても高い搬送周波数を受信するための回路を動作させる必要があり消費電力が大きくなってしまうという問題的を有している。
【特許文献１】特開２０００−１０１５７８号公報
【特許文献２】特開平１０−１３９５８号公報
【非特許文献１】IEEE Computer Society, 804.15.4, Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記で説明した従来の無線送受信装置では、高速なデータ通信と低消費電力動作を両立することができないという問題点があった。
【００１９】
本発明の目的は、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立ができる無線送受信装置および無線送受信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の無線送受信方法は、異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法であって、
低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信するステップと、
高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うステップとを備えている。
【００２１】
また、前記制御信号には、通信相手の認証処理を行うための信号を含むようにしてもよい。
【００２２】
さらに、本発明の無線送受信方法は、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、低域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、高域側の周波数帯の通信により低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、
高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、高域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、低域側の周波数帯の通信により高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップとをさらに有するようにしてもよい。
【００２３】
本発明によれば、消費電力が少なくて済む低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて認証処理を行うための信号等の制御信号の送受信を行い、通信相手が確定した後に、最大送受信レートを高く設定することが可能な高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うことにより、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が可能になる。
【００２４】
このことにより、ユビキタス無線システムにおいて、動作の大半を占める信号待ち受け期間では低域側の周波数帯を用いた通信を行うことで消費電力を低減し、能動的通信を行う際には高域側の周波数帯を用いた通信を行うことで高速なデータ通信を可能とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、消費電力が少なくて済む低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて制御信号の送受信を行い、最大送受信レートを高く設定することが可能な高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うことにより、高速なデータ通信と低消費電力動作の両立が可能になるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の無線送受信方法でのネットワーク接続プロトコル例を示すである。
【図２】アドホックネットワーク接続を示す概念図である。
【図３】アドホックネットワークでの隠れ端末問題を説明する概念図である。
【図４】アドホックネットワークでの隠れ端末環境での従来動作を説明するフローチャートである。
【図５】アドホックネットワークでのさらされ端末問題を説明する概念図である。
【図６】アドホックネットワークでのさらされ端末環境での従来動作を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態の無線送受信方法を用いたひとつの無線装置間の通信形態を示す概念図である。
【図８】本発明の一実施形態の無線送受信方法を実現する無線送受信装置の具体例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態の無線送受信方法を用いたネットワーク接続プロトコルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態の無線送受信方法において、４００ＭＨｚ帯での認証が行われなかった場合の処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態の無線送受信方法において、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の処理を示すフローチャートである。
【図１２】アドホックネットワークでの隠れ端末環境での本発明による動作を説明するフローチャートである。
【図１３】アドホックネットワークでのさらされ端末環境での本発明による動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、ここでは説明を簡略化するために、もっとも単純な周波数帯域が２つの場合について説明する。ここで言う「周波数帯域」とは、電波法などに代表される、無線利用に関する法規定、標準化規定に基づき個々に定義された周波数レンジを意味するものとする。
【００２８】
図７は、本実施形態による無線通信用デバイス間での通信の様子を示す図である。ネットワークを構成するノードＡ、ノードＢとの間において、低域側の周波数帯域(ここでは４００ＭＨｚ帯)と高域側の周波数帯域(ここでは２．４ＧＨｚ帯)の両方を用いた通信が行われている。
【００２９】
次に、図７に示したような無線送受信装置の具体的な構成例を図８に示す。この無線送受信装置は、フィルタ１、４と、２．４ＧＨｚ帯送受信部２と、４００ＭＨｚ帯送受信部５と、認証制御部３とを備えている。
【００３０】
２．４ＧＨｚ帯送受信部２は、高域側の周波数帯域である２．４ＧＨｚ帯に属する搬送波の送受信を行う。
【００３１】
４００ＭＨｚ帯送受信部５と、低域側の周波数帯域である４００ＭＨｚ帯の搬送波の送受信を行う。
【００３２】
認証制御部３は、４００ＭＨｚ帯送受信部５を用いて通信相手との間の認証処理等の送受信動作を制御する制御信号をやり取りし、通信相手が確定された場合に、２．４ＧＨｚ帯送受信部２を動作させて通信相手との間でデータの送受信を行う。
【００３３】
本実施形態における無線送受信装置では、図８に示すように、同一装置内に複数の搬送周波数に対応する送受信部２、５を搭載する。より多くの電力を消費する高周波側の回路(ここでは２．４ＧＨｚ帯送受信部２)は、低周波側(４００ＭＨｚ帯)の受信が正常であった場合のみ動作するようにする。図８の例では、４００ＭＨｚ帯送受信部５にて受信された信号６は認証制御部３にて解析され、正規の相手より送信された信号であると判断できた場合、認証制御部３は、通信相手への返答信号７を４００ＭＨｚ帯送受信部５に出力する。そして、認証制御部３は、２．４ＧＨｚ帯送受信部２の電源・クロック信号発生を活性化するための２．４ＧＨｚ帯トランシーバ部動作制御信号８を出力し、２．４ＧＨｚ帯の送受信を可能とする。このため、高周波帯回路である２．４ＧＨｚ帯送受信部２は間歇的にしか動作せず、２．４ＧＨｚ帯信号を直接受信する場合に必要な２．４ＧＨｚ帯送受信部２の常時動作をする必要が無くなり、消費電力を抑制することができる。そして、本実施形態の無線送受信装置では、能動的に高速通信を行う場合は、４００ＭＨｚ帯送受信部５より相手ノードへ認証信号を発信し、認証完了後に２．４ＧＨｚ帯送受信部２を動作させることで、高速なデータ通信が実現できる。
【００３４】
上記に説明した実施形態において、４００ＭＨｚ帯送受信電力、２．４ＧＨｚ帯送受信電力を適応的に最適化設定するようにしてもよい。
【００３５】
例えば、認証制御部３は、４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、４００ＭＨｚ帯の通信が通信不能となった場合には、２．４ＧＨｚ帯の通信により４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、４００ＭＨｚ帯を用いた通信の送信電力調整を行う。
【００３６】
また、認証制御部３は、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、２．４ＧＨｚ帯の通信が通信不能となった場合には、４００ＭＨｚ帯の通信により２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信の送信電力調整を行う。
【００３７】
このようにして、４００ＭＨｚ帯送受信電力、２．４ＧＨｚ帯送受信電力を適応的に最適化設定するための手順を、図９に示す。図７に示したノード間のネットワーク接続を、まずは４００ＭＨｚ帯から開始する。初めの４００ＭＨｚ帯の送受信では、プリアンブル、キャリアセンス、同期、認証などの初期化処理を行った後にデータ送受信が行われる。ここで、４００ＭＨｚ帯での認証処理が正規に行える通信相手とのみ２．４ＧＨｚ帯での交信を行うようにすれば、２．４ＧＨｚ帯通信での安全性を確保することが出来る。また、４００ＭＨｚ帯で認証を行うことで、許可された交信相手以外からの通信に２．４ＧＨｚ帯を用いる必要がなくなるため、電力消費の多い高域通信動作頻度を低減できる。また、４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯と、それぞれ独立した送受信装置を具備した送受信デバイスを用いることで、４００ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の送受信を平行して行うことができる。
【００３８】
図９に示すように、２．４ＧＨｚ帯の送受信を行いながら、平行して４００ＭＨｚ帯送受信器の電力調整を行う事が出来る。４００ＭＨｚ帯での認証が行われなかった場合の処理を図１０に、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の処理を図１１に示す。
【００３９】
先ず、図１０を参照して、認証が行われなかった場合の動作について説明する。この場合、端末Ａは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに対して交信要求を行う（ステップ４１）。この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ４２）。その後、端末Ａと、端末Ｂとの間で、４００Ｍ帯の周波数を用いて相互認証が行われる（ステップ４３）。しかし、ここでは、認証結果はＮＧとなるため（ステップ４４）、端末Ａ、Ｂは交信を遮断して通信を終了する（ステップ４５、４６）。
【００４０】
次に、図１１を参照して、４００ＭＨｚ帯での認証が行われ２．４ＧＨｚ帯通信が確立した状態で４００ＭＨｚ帯の電力調整を行う場合の動作について説明する。この場合、端末Ａは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに対して交信要求を行う（ステップ５１）。この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ５２）。その後、端末Ａと、端末Ｂとの間で、４００Ｍ帯の周波数を用いて相互認証が行われる（ステップ５３）。ここまでの処理は、図１０に示したフローチャートと同様である。
【００４１】
しかし、ここでは、認証結果はＯＫとなるため（ステップ５４）、端末Ａは２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ｂに交信要求を行う（ステップ５５）。そして、この端末Ａからの交信要求を受信した端末Ｂは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて最大電力で端末Ａに対して返信を行う（ステップ５６）。
【００４２】
このようにして２．４ＧＨｚ帯での通信が確立した状態で端末Ａ、Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数の電力調整を行う（ステップ５７〜５９）。この電力調整により端末Ａ、Ｂ間の４００ＭＨｚ帯の周波数の通信が遮断された場合（ステップ６０）、端末Ａは２．４ＧＨｚ帯の周波数により端末Ｂに対して４００ＭＨｚ帯の周波数の電力増を要求する（ステップ６１）。同様に、端末Ｂは２．４ＧＨｚ帯の周波数により端末Ａに対して４００ＭＨｚ帯の周波数の電力増を要求する（ステップ６２）。このようにして端末Ａ、Ｂ間の４００ＭＨｚ帯の周波数の電力は通信が可能な最小電力となるように調整される（ステップ６３）。
【００４３】
この図１１では４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯ともに初期接続は最大電力にて行い、徐々に４００ＭＨｚ帯の電力を低減する調整を行うことが示されている。電力低減に伴い通信可能距離が低減しＳ／Ｎ比が劣化するため、あるところで４００ＭＨｚ帯の通信が遮断される。このとき、交信中の２．４ＧＨｚ帯を用いて電力増加処理を行うことで、必要にして十分な電力での４００ＭＨｚ帯通信が確立される。本実施形態による無線送受信方法では、送受信器の電力を低減しすぎて４００ＭＨｚ帯通信が途絶えた場合でも、２．４ＧＨｚ帯を用いた通信を継続でき各ノードの状態を互いに確認できるため、無線通信デバイス間の同期、認証処理などが不要となる。結果、再度４００ＭＨｚ帯での通信を確立する際には、上記の初期化処理は極めて単純化、短時間化できる。よって、図１に示した従来例に比べ非常に高速に４００ＭＨｚ帯の電力調整が完了できる。
【００４４】
同様に、４００ＭＨｚ帯の電力調整完了後、２．４ＧＨｚ帯の電力調整を行うことで、それぞれの周波数帯域での最低電力での通信が可能となる。
【００４５】
また、図１０に示すように、４００ＭＨｚ帯での認証処理が行えなかった際には電力をより消費する２．４ＧＨｚ帯の無線送受信機は動作しないため、無為な電力消費を回避できる。
【００４６】
さらに、ユビキタスシステムの動作期間の大半の時間を占める信号待ち受け動作時間において低電力動作を実現し、自発的能動的動作時には高速データ転送が行える無線送受信方法を実現することができる。
【００４７】
次に、このような無線送受信装置を、図２に示すアドホックネットワークシステムに対して適用した場合の動作について説明する。
【００４８】
１つの周波数帯のみを用いる従来の無線送受信装置により構成されたアドホックネットワークシステムでは、上記で説明したように、図３、図５に示した隠れ端末問題や、さらされ端末問題が発生した。しかし、本実施形態の無線送受信装置のように２つの周波数帯を使用する無線送受信装置を用いることによりこれらの問題を解消して消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の無線送受信装置では、図３に示すように端末Ｂと端末Ｃが２．４ＧＨｚ帯の周波数を用いて通信中であるような隠れ端末環境であっても端末Ｂは端末Ａとの間で４００ＭＨｚ帯の周波数を使った通信要求を受ける事ができるため、端末Ｂは端末Ａに返答信号を返す事ができる。このときの端末Ａ、Ｂ、Ｃの動作を図１２に示す。
【００５０】
先ず、端末Ａが端末Ｂに対して４００ＭＨｚ帯の周波数を使用して通信要求を行う（ステップ７１）。ここで、端末Ｂと端末Ｃとの間では、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用して交信中であったとしても、端末Ｂは返答信号を端末Ａに送信することができる。そのため、端末Ａは、端末Ｂが端末Ｃとの間で交信中であることを知ることができ待機状態に入ることができる（ステップ７２）。そして、端末Ｂと、端末Ｃとの間の交信が終了すると（ステップ７３、７４）、端末Ａは端末Ｂへ通信要求を行い、端末Ｂからの返答信号を受信して、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用して端末Ｂとの間の交信を開始する（ステップ７６）。
【００５１】
このように端末Ｂは端末Ａに現在通信中であることや現在行っている通信の通信時間等を通知することができるため、端末Ａは無意味な通信要求を出すことがなくなる。この結果、端末Ａの無為な動作による電力増加という問題が解消される。
【００５２】
また、本実施形態の無線送受信装置では、図５に示したような端末Ｃと端末Ｄが２．４ＧＨｚで通信中であるようなさらされ端末環境の場合でも、端末Ｂは端末Ａに４００ＭＨｚ帯を用いた通信要求を出す事ができ、端末Ｂと端末Ａとの間の通信を確立する事ができる。このときの端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの動作を図１３に示す。
【００５３】
先ず、端末Ｂが端末Ａに対する通信を希望した場合（ステップ８１）、端末Ｂは受信可能な通信キャリアの確認を行うことにより、端末Ｃの２．４ＧＨｚの通信キャリアを感知するが（ステップ８２）、４００ＭＨｚの通信キャリアは無いことを確認する（ステップ８３）。そのため、端末Ｂは、４００ＭＨｚ帯の周波数を使用して端末Ａに対する通信要求を行う（ステップ８４）。そして、端末Ｂは、端末Ａから４００ＭＨｚ帯の周波数を使用した返答信号を受信して、交信を行う。
【００５４】
そして、端末Ｃと端末Ｄとの間の２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用した交信が終了すると（ステップ８５、８６）、端末Ａと端末Ｂとは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を使用した交信を開始する。
【００５５】
本実施形態による無線送受信方法により、従来の無線送受信装置により構成されたアドホックネットワークで問題となっていた、隠れ端末問題、さらされ端末問題が解消されている。その結果、無為な送受信動作を行う場合が減少し、低消費電力特性、および、ネットワーク全体の通信データレートが改善する。
【００５６】
つまり、本実施形態の無線送受信方法によれば、２つの搬送周波数を用いて、それぞれの搬送周波数ごとに送受信電力を高速に最適制御することで、隠れ端末問題、さらされ端末問題などのユビキタスアドホックネットワークに特有な問題に対応し、かつ、動作時消費電力の最小化を実現することができる。
【００５７】
さらに、高域側の周波数帯域と低域側の周波数帯域という２つの周波数帯域の搬送波を使用することにより送受信時の電力を最小化しているので、図３、図５で示したような、本来通信すべきでない相手まで電波が届くことによる問題を回避できるという相乗的な効果を奏する。
【００５８】
本実施形態では、説明を単純化するために、４００ＭＨｚ帯、２．４ＧＨｚ帯という２つの周波数帯を用いた場合について述べたが、本発明はこのような場合に限定されるわけではなく、３種類以上の周波数帯を用いた場合でも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ フィルタ
２ ２．４ＧＨｚ帯送受信部
３ 認証・制御部
４ フィルタ
５ ４００ＭＨｚ帯送受信部
６ 受信制御信号
７ 送信制御信号
８ ２．４ＧＨｚ帯トランシーバ部動作制御信号
４１〜４６ ステップ
５１〜６３ ステップ
７１〜７６ ステップ
８１〜８６ ステップ
９１ 端末
９２ 無線送受信信号
１１１〜１２０ ステップ
１３１〜１３９ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法であって、
低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信するステップと、
高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うステップとを備えた無線送受信方法。
【請求項２】
前記制御信号は、通信相手の認証処理を行うための信号を含む請求項１記載の無線送受信方法。
【請求項３】
低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、低域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、高域側の周波数帯の通信により低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、
高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、高域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、低域側の周波数帯の通信により高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、をさらに有する請求項１または２記載の無線送受信方法。
【請求項４】
第１の周波数帯域に属する搬送波の送受信を行うための第１の送受信部と、
前記第１の周波数帯域よりも周波数が高い第２の周波数帯域に属する搬送波の送受信を行うための第２の送受信部と、
前記第１の送受信部を制御することにより第１の周波数帯域に属する搬送波を用いて送受信動作を制御するための制御信号を通信相手とやり取りし、通信相手が確定された場合に、前記第２の送受信部を動作させて通信相手との間のデータ送受信を行う認証制御部と、を備えた無線送受信装置。
【請求項５】
前記制御信号は、通信相手の認証処理を行うための信号を含む請求項４記載の無線送受信装置。
【請求項６】
前記認証制御部は、
前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、前記第１の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、前記第２の周波数帯の通信により前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行い、
前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、前記第２の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、前記第１の周波数帯の通信により前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行う請求項４または５記載の無線送受信装置。
【請求項１】
異なる周波数帯域に属する２種以上の搬送波を用いて無線送受信を行う無線送受信方法であって、
低域側の周波数帯域に属する搬送波を用いて無線送受信装置の送受信動作を制御するための制御信号を送受信するステップと、
高域側の周波数帯域に属する搬送波を用いてデータ転送を行うステップとを備えた無線送受信方法。
【請求項２】
前記制御信号は、通信相手の認証処理を行うための信号を含む請求項１記載の無線送受信方法。
【請求項３】
低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、低域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、高域側の周波数帯の通信により低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、低域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、
高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、高域側の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、低域側の周波数帯の通信により高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、高域側の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行うステップと、をさらに有する請求項１または２記載の無線送受信方法。
【請求項４】
第１の周波数帯域に属する搬送波の送受信を行うための第１の送受信部と、
前記第１の周波数帯域よりも周波数が高い第２の周波数帯域に属する搬送波の送受信を行うための第２の送受信部と、
前記第１の送受信部を制御することにより第１の周波数帯域に属する搬送波を用いて送受信動作を制御するための制御信号を通信相手とやり取りし、通信相手が確定された場合に、前記第２の送受信部を動作させて通信相手との間のデータ送受信を行う認証制御部と、を備えた無線送受信装置。
【請求項５】
前記制御信号は、通信相手の認証処理を行うための信号を含む請求項４記載の無線送受信装置。
【請求項６】
前記認証制御部は、
前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、前記第１の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、前記第２の周波数帯の通信により前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、前記第１の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行い、
前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力を減少させる電力調整を行い、前記第２の周波数帯の通信が通信不能となった場合には、前記第１の周波数帯の通信により前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力を増加させることにより、前記第２の周波数帯を用いた通信の送信電力調整を行う請求項４または５記載の無線送受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５７３２０（Ｐ２０１２−２５７３２０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８８７２８（Ｐ２０１２−１８８７２８）
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００７−５３７５５５（Ｐ２００７−５３７５５５）の分割
【原出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２９日（２０１２．８．２９）
【分割の表示】特願２００７−５３７５５５（Ｐ２００７−５３７５５５）の分割
【原出願日】平成１８年８月２８日（２００６．８．２８）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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