無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法、プログラム
【課題】マルチユーザＭＩＭＯにおける空間多重度を落とさずに通信を可能とする。
【解決手段】少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置。
【解決手段】少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信におけるマルチユーザＭＩＭＯ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワーク(Wireless Sensor Networks, WSN)とは、複数のセンサ付無線端末を空間に散在させ、それらが協調して環境や物理的状況を採取することを可能とする無線ネットワークのことであり、Ｍ２Ｍ（エムツーエム、Machine-to-MachineまたはMachine-to-Managementの略）で使用するコア技術としても用いられる。ここで、Ｍ２Ｍとは、ネットワークに繋がれた機械同士が人間を介在せずに相互に情報交換し、自動的に最適な制御が行われるシステム等のことである。で使用するコア技術である。
【０００３】
昨今、センサネットワークの普及が進み、多種多様なシチュエーションに導入されている（下記非特許文献１参照）。センサネットワークの普及が進むに従って、センサノードからデータを集めるシンクノードへの通信帯域が足りなくなるという問題が発生している。
【０００４】
この問題を解決するために、マルチユーザＭＩＭＯ技術が開発され導入されてきた（下記非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】坂村健：ユビキタスコンピューティング，オペレーションズ・リサーチ，ｐｐ．２０３−２０９，２００４年４月号
【非特許文献２】石原他，上りリンクマルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における信号検出法 ―空間軸上周波数有効利用技術の研究開発―，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ２００７年＿通信（１），１９３，２００７−０８−２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、センサネットワークに収容されるセンサノードは、多種多様であり、各センサノードが送信するデータ長は一定でない。
【０００７】
従って、マルチユーザＭＩＭＯによって複数のセンサノードからの送信データを多重しても送信データ長の短いセンサノードからの信号と送信データ長の長いセンサノードからの信号が多重されることがあり、時間方向で見たときの空間多重度が増えないという問題があった。
【０００８】
本発明は、マルチユーザＭＩＭＯにおける空間多重度を落とさずに通信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置が提供される。
【００１０】
複数の移動局装置を、送信持続時間クラスタ単位で分散させて通信を行う。すなわち、移動局装置には、送信持続時間に基づいた複数のクラスの少なくとも１つが割り当てられる。これにより送信持続時間が同程度のセンサノード群が同時にデータの送信を行うことで、信号の多重度を有効に使用することが可能となる。マルチユーザＭＩＭＯ使用時の効率低下を防ぐことができる。
【００１１】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、１回のデータ送信における送信間隔も用いることを特徴とする。
【００１２】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、装置の電源状態も用いることを特徴とする。
【００１３】
前記クラスに基づいたクラスタが指定されたポーリングパケットを受信したときにデータの送信を行うことを特徴とする。
【００１４】
通信先の基地局装置が初めて通信を行う相手であった場合に、割り当てられた前記クラスを前記通信先の基地局装置に通知することが好ましい。無線通信装置の電源状態によって、割り当てられた前記クラスを変更することが好ましい。電源状態によって、電源の残量が少ない場合には、送信間隔を長くする、初回送信タイミングをできるだけ早めにするなどにより、電力消費を抑制しつつ確実に通信を行うようにする。
【００１５】
割り当てられたクラスが変更されたときに、変更後のクラスを前記基地局装置に通知することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける基地局装置であって、前記移動局装置に割り当てられたクラスに基づくクラスタの割り当て基準として１回のデータ送信における送信持続時間を用いることを特徴とする基地局装置である。
【００１７】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることが好ましい。
【００１８】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、更に自己の電源状態を用いることが好ましい。
【００１９】
前記クラスに基づいたクラスタが指定され、クラスタを指定したポーリングパケットを受信したときに前記移動局装置へのデータの送信を行うことが好ましい。
【００２０】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を、同じクラスタに割り当てるようにクラスタを構成することが好ましい。
【００２１】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を同一のクラスタに割り当てを試みたときに、クラスタ内の移動局装置が所定の数を超える場合に、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を複数のクラスタに割り当てる事を特徴とする。前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することが好ましい。
【００２２】
ポーリングパケットを送信した前記複数の移動局装置から同時に送信される信号を受信することが好ましい。この時、クラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。
【００２３】
初めて通信する移動局装置との間で、該移動局装置が割り当てられているクラスの通知を受けることが好ましい。前記移動局装置からクラスの変更を通知された際に、クラスタへの割り当てをやり直すことが好ましい。また、電源状態の良くないクラスの移動局装置が含まれるクラスタから順番にポーリングパケットを送信することが好ましい。
【００２４】
本発明は、送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含み、前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当て、前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする無線通信システムである。
【００２５】
また、本発明の他の観点によれば、送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含む無線通信方法であって、前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当てるステップと、前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信するステップと、を有することを特徴とする無線通信方法が提供される。
【００２６】
本発明は、上記の無線通信方法を、コンテンツに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、マルチユーザＭＩＭＯにおける空間多重度を落とさずに通信をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムの一構成例を示す概略図である。
【図２】フレーム構成の一例を示す図である。
【図３】コンテンションフリー期間内の通信状況の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、シンクノードから全センサノードに向けて送信される下り方向通信用パケットの構成例を示す図である。図４（ｂ）は、シンクノードからコンテンションフリー期間に送信を許可するクラスタに対して送信されるポーリングパケットの構成例を示す図である。図４（ｃ）は、シンクノードを含む各々のノードがデータを送信するために使用するデータパケットの構成例を示す図である。
【図５】ノード（端末）に２つのクラスが割り当てられている様子を示す図である。
【図６】図５に記載のノード群をセンサノードのクラスによってクラスタ化した様子の一例を示す図である。
【図７】フレーム内のビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上り送信パケットフロー図である。
【図８】ノードを追加する場合の手順を示す図である。
【図９】スーパーフレームでクラスタマップ送信する際の手順を示す図である。
【図１０】クラスタマップに含まれるデータの一例を示す図である。
【図１１】シンクノードは送信したクラスタマップに従って、各クラスタに対してポーリングを行う様子を示す図である。
【図１２】センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１３】シンクノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態のセンサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の処理手順一例を示す図である。
【図１６】電池容量多クラス（ａ）と、電池容量小クラス（ｂ）における間隔クラスと持続時間クラスとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムの一構成例を示す概略図である。本実施形態の通信システムＡは、データ収集を行うための１つ以上のシンクノード１０１（以下、単に「シンク」とすることがある。また、基地局装置などと称されることがある。）と、データ測定を行う複数のセンサノード１０２（以下、単に「ノード」、または「端末」と称することがある。また、移動局装置などと称されることがある。）から構成される。以下、説明の簡略化のため、シンクノード１０１が１つ存在する通信システムを例にして説明を行う。
【００３０】
本実施形態では、固定時間長のフレーム構成を用い、通信を行う。図２は、フレーム構成の一例を示す図である。図２に示すフレームは、シンクノードから送信されるビーコン２０１を基準とし、フレーム前半２０２をコンテンション期間、フレーム後半２０３をコンテンションフリー期間とする。ビーコン２０１には、ネットワークを管理するための情報と、シンクノードから各センサノードへの下り通信情報と、が含まれる。コンテンション期間２０２は、各センサノードから非同期に発生する通信イベントのために使用する期間で、ＣＳＭＡ／ＡＣＫ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）方式での通信が行われる。コンテンションフリー期間２０３は、シンクノードからポーリング制御が行われ、各センサノードが予め決められた定期的なデータ通信を行うために使用される。
【００３１】
コンテンション期間２０２とコンテンションフリー期間２０３の割合は、シンクノードが決め、ビーコン内の制御情報によって通知される。また、一定のフレーム毎にスーパーフレームが挿入され、このスーパーフレームで送信される制御情報には特別な制御情報が含まれる。全ノード間で共有しなければならない情報は、スーパーフレームでのみ送信することにより、各ノードが個別の判断で受信動作を休止する機会を増やすことができる。
【００３２】
以下、一例としてフレーム長が５００ｍｓ、スーパーフレームが５秒に一度挿入される場合を例にして説明する。
【００３３】
各フレームは、シンクノードから送信されるビーコンの送信開始時間を基準にする。各フレームには、０から始まり４９９９９まで連続した番号が割り当てられるものとする。４９９９９の次は０に戻るものとする。最初のスーパーフレームはフレーム番号０の時とし、以降のスーパーフレームはフレーム番号が１０の倍数であるときとする。
【００３４】
１フレームは、５００スロット（スロット番号０〜４９９）から構成され、１スロットは１０００変調単位（シンボル）から構成されるものとする。変調はＢＰＳＫで行われるものとし、１スロットで１０００ビットの情報が送信できるものとする。各ノードがあるスロットで送信した時、直後のスロットはデータの衝突防止のためガードスロットとして使用しないものとする。
【００３５】
図３は、コンテンションフリー期間内の通信状況の一例を示す図である。横軸が時間を表す。符号３０１がコンテンションフリー期間開始時間で、符号３１０がコンテンションフリー期間終了時間、即ち次フレームのビーコン送信開始時間である。図３では４つのクラスタ（後述する。）に対してポーリングを行う場合について説明する。
【００３６】
コンテンションフリー開始時刻３０１後、ガードスロットを一つ置いた後に、シンクノードからクラスタ１に対するポーリングパケット３０２が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ１に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０３が送信される。パケット３０３の送信後、ガードスロットを一つ置いた後に、シンクノードからクラスタ２に対するポーリングパケット３０４が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ２に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０５が送信される。パケット３０５の送信後、ガードスロットを一つ置き、シンクノードからクラスタ３に対するポーリングパケット３０６が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ３に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０７が送信される。パケット３０７の送信後、ガードスロットを一つ置き、シンクノードからクラスタ４に対するポーリングパケット３０８が送信される。その後、クラスタ４に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０８が送信される。以上のように各クラスタに対して順次ポーリングを行う。
【００３７】
次に、本実施形態で使用する通信パケットの構成について説明する。本実施形態では、シンクノード、センサノード共に予めユニークなアドレスが割り当てられているものとし、通信元のノードのアドレスと、通信相手のノードのアドレスとを、通信パケット中に示すことによって通信を行う。特殊なアドレスとして、全端末を表すブロードキャストアドレスを設けることとし、このブロードキャストアドレスは個別の端末を表すアドレスとしては使用できないものとする。アドレスを示すための情報量は、ネットワークの規模に合わせて変えて良いが、本実施形態では４８ｂｉｔ長とする。
【００３８】
図４（ａ）は、シンクノードから全センサノードに向けて送信される下り方向通信用パケットの構成例を示す図である。パケット先頭に、同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４０１が配置され、続いてシンクノードのアドレス４０２、現在のフレーム番号４０３、コンテンションフリー開始スロット番号４０４、シンクノードの送信電力４０５、後続のデータペイロード１のペイロード１長４０７、プリアンブル４０１以降ペイロード長１までのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）が続き、ペイロード１がある場合はペイロード１・４０８が以降に続く。ペイロード１・４０８が無い場合はペイロード１長４０７の値は０となる。ペイロード１は後述するデータパケットのプリアンブル４２１を取り除いたものが連結されたものとする。
【００３９】
図４（ｂ）は、シンクノードからコンテンションフリー期間に送信を許可するクラスタに対して送信されるポーリングパケットの構成例を示す図である。パケット先頭に同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４１１が配置され、続いてシンクノードのアドレス４１２が配置され、続いて送信を許可するクラスタのクラスタＩＤ・４１３が配置され、続いて次にポーリングパケットが送信されるスロット番号である次ポーリングスロット番号４１４が配置され、続いてプリアンブル４１１以降次ポーリングスロット番号４１４までのＣＲＣ・４１５が配置される。
【００４０】
図４（ｃ）は、シンクノードを含む各々のノードがデータを送信するために使用するデータパケットの構成例を示す図である。パケット先頭に同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４２１が配置され、続いて送信元ノードのアドレス４２２が配置され、続いて送信先ノードのアドレス４２３が配置され、続いてペイロード２・４２５のデータ長であるペイロード２データ長４２４が配置され、続いてデータが格納されるペイロード２・４２５が配置され、続いてプリアンブル４２１以降からペイロード２までのＣＲＣ・４２６が配置される。
【００４１】
上記パケットで使用するＣＲＣの長さはどのようなものでも良く、例えば１６ビット長のＣＲＣ−１６−ＣＣＩＴＴの生成多項式を用いても良い。また、ペイロード長の表示方法も特に指定しないが、例えばオクテット単位で指定しても良い。
【００４２】
プリアンブルは、受信側でシンボル同期、伝搬路推定、パスロス測定に用いることが出来れば、どのような符号を用いても良い。ただし、複数の種類のプリアンブルを区別できるように相互相関の低く、フレーム同期を取るために自己相関が１箇所で大きくなる系列を用いる事が望ましい。例えば１６ビット長のＭ系列を用いることが出来る。本実施形態では、シンクノードから送信されるビーコンパケット、ポーリングパケット、確認応答パケットと、センサノードからコンテンション期間に送信されるデータパケット、コンテンションフリー期間に送信されるデータパケット４種類の区別が出来れば良いので、１６ビットのＭ系列から８つの系列を選択して使用するものとする。
【００４３】
次に本実施形態におけるクラスタについて説明する。クラスタはデータの送信時間が同じ程度の長さのセンサノードを集めたもので、クラスタ単位で送信制御を行うことで、マルチユーザＭＩＭＯ使用時の効率低下を防ぐものである。本実施形態では、各ノードをクラスタに分けるに当たり、各々のノードに２つのクラスを設け、クラスの種類によってクラスタ分けを行う。一つは一回のデータ送信における送信持続時間を表す送信持続時間クラスで、もう一つはデータ送信間隔を表す送信間隔クラスである。
【００４４】
本実施形態では、送信持続時間クラスを送信持続時間が１ｍｓ以下、１０ｍｓ以下、５０ｍｓ以下の３種類とし、送信間隔クラスを送信間隔が１ｓ、１０ｓ、１００ｓの３種類とする。一例として、１４のノード（端末）に２つのクラスが割り当てられている様子を図５に示す。図５に示すように、ノード１からノード４は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１ｓ、ノード５からノード９は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓ、ノード１０からノード１２は送信持続時間が１０ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓ、ノード１３、１４は送信持続時間が５０ｍｓ以下で送信間隔が１００ｓである。
【００４５】
なお、本実施形態では、送信持続クラス、送信間隔クラスをそれぞれ１つずつ割り当てる例を示すが、センサノードが送信するデータに複数の種類があり、それぞれデータ長や送信間隔が異なる場合や、複数の変調方式が使用できるセンサノード、シンクノードを使用する環境で、センサノードとシンクノード間の距離が十分に近いときは高速な変調方式を用い、距離が遠い場合は低速な変調方式を使用する場合などでは送信持続クラス、送信間隔クラスを複数割り当てても良い。
【００４６】
以上のノード群を送信持続時間が揃うようにクラスタ化する。クラスタ化の際には、シンクノードにおける最大受信多重数を考慮し、同じクラスが割り当てられたノード群の数が多い場合は、クラスタに入れるノード数をこの最大受信多重数を超えないように設定する。クラスタ数が増えると、センサノードが次クラスタ宛のポーリングパケットを受信するまでの時間が増え、その間の消費電力が増加する可能性があるため、総クラスタ数が少なくなるように設定することが望ましい。また、シンクノードの受信部の構成にも依存するが、受信多重数が少ない方が、ユーザー間干渉が減り受信特性が良くなることが多いため、クラスタ数が変わらない範囲でクラスタ内のノード数が少なくなるように設定すること、すなわち、ノードを分散して割り当てることが望ましい。また、送信間隔が同じノードが同一クラスタに設定されているとスケジュールが簡易になる。以上の点を考慮し、図５に記載していたノード群をセンサノードのクラスによってクラスタ化した様子の一例を図６に示す。ただし、本実施形態では、シンクノードの最大受信多重数を４とする。
【００４７】
クラスタ１は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１ｓのノード１からノード４、クラスタ２は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード５からノード７、クラスタ３はクラスタ２と同様に送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード８とノード９、クラスタ４は送信持続時間が１０ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード１０からノード１２、クラスタ５は送信持続時間が５０ｍｓ以下で送信間隔が１００ｓのノード１３とノード１４で、それぞれ構成される。クラスタ２とクラスタ３とを構成するノードは、送信持続時間と送信間隔のクラスとが同じノードであるが、多重数を考慮し、クラスタ内のノード数が４と１ではなく、３と２となるようにクラスタ化している。
【００４８】
本実施形態では、１つのセンサノードは１クラスタにのみ割り当てられる場合について説明するが、１つのセンサノードを複数のクラスタに割り当てるようにしても良い。例えば、送信持続時間が１０ｍｓ、送信間隔が１００ｓのセンサノードを割り当てているクラスタに割り当てているセンサノードの数が少なく（例えば２つ）、送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードが１つだけ余っているような場合、余っている送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードを送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのクラスタと、送信持続時間が１０ｍｓ、送信間隔が１００ｓのクラスタの両方に割り当てて、送信間隔が１００ｓの周期と送信間隔が１０ｓの周期が重なるときは１００ｓのクラスタの送信機会に送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードも送信するように制御することで１フレーム内のポーリング回数を減らすことができ、センサノードが受信動作を休止できる期間を増やすことができる。
【００４９】
次に、フレーム内のビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上り送信パケットフローについて図７を参照しながら説明する。図７では、シンクノードがビーコンを発射した後に、ただちに、ノード１、ノード２、ノード３に対してビーコンパケットのペイロード１・４０８を使用してデータを送信し、続いてノード２がシンクノードに対してデータ送信を行い、更に続いてノード１がシンクノードにデータ送信を行う場合について説明する。
【００５０】
まず、ビーコン送信時間になると、シンクノードはＳ７０１でビーコンパケットを送信する。続いて、Ｓ７０２でビーコンパケットのペイロード１・４０８内にノード１に対するプリアンブル４２１を除いた送信パケットを送信する。続いて、Ｓ７０３で同様にノード２に対する送信パケットを送信し、更に続いて、Ｓ７０４で同様にノード３に対する送信パケットを送信する。
【００５１】
次はシンクノードが送信した送信先のノードから送信される確認応答をシンクノードが受信する。本実施形態では、確認応答を各ノードが送信する順番は、シンクノードが下りデータパケットを送信した順番に行うものとし、Ｓ７０５でノード１からシンクノードに対してＳ７０２で送信したパケットに対する確認応答のデータパケットを送信し、Ｓ７０６でノード２からシンクノードに対してＳ７０３で送信したパケットに対する確認応答のデータパケットを送信し、Ｓ７０７でノード３からシンクノードに対してＳ７０４で送信したパケットに対する確認応答パケットの送信を行う。確認応答のデータパケットの内容は特に規定しないが、送信期間が１スロットで収まる事が望ましい。これにより各ノードがＳ７０４で送信されたパケットの次のスロットから順次確認応答パケットを送信するスロットを特定することが可能となる。この際に、各パケットの間にガードスロットを一つ設けることが望ましい。
【００５２】
確認応答パケット群の送信が終了した次のスロットからがコンテンション期間となる。各ノードは送信に先立ち他のノードが送信を行っていないか確認する必要がある。送信タイミングが衝突しないようにするため、送信タイミングを乱数である程度ずらし、再度送信前に再度確認する事が望ましい。Ｓ７０８でノード２は他のノードが送信していないことを確認し、シンクノードに対して上りのデータパケットの送信を行う。データパケットを受信したシンクノードは、Ｓ７０９で直ちにノード２に対する確認応答パケットを送信する。これは、他のシンクノードが送信する前に確認応答パケットを送信してしまうことで衝突を回避するものである。続いてノード１がＳ７１０で他のノードが送信していないことを確認し、シンクノードに対して上りのデータパケットの送信を行う。データパケットを受信したシンクノードはＳ７１１で直ちにノード１に対する確認応答パケットを送信する。
【００５３】
以上のような手順により、ビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上りデータパケットの送信が行われる。
【００５４】
次に、ノードを追加する場合の手順を図８に示す。追加するノードは、対象のシンクノードが送信するビーコンを受信し、コンテンション期間を特定する。コンテンション期間であるＳ８０１で、自ノードの送信持続時間と送信間隔のクラスとを含むアソシエーション要求パケットをシンクノードに対して送信する。アソシエーション要求パケットを受信したシンクノードは、アソシエーション要求パケットを送信してきたノードを追加して良い場合はＳ８０２で直ちにアソシエーション応答パケットを、アソシエーション要求パケットを送信してきたノードに対して送信する。ノードの追加を行わない場合は、シンクノードはアソシエーション応答パケットを送信しない。アソシエーションを要求したノードはアソシエーション応答パケットの受信により受け付けられた事を知ることができる。アソシエーションに成功したノードは引き続きビーコンを受信し、スーパーフレームで送信されるクラスタマップを受信することでどのフレームに自ノードに対するポーリングパケットが送信されるかを知ることができる。
【００５５】
次に、スーパーフレームでクラスタマップ送信する際の手順を図９に示す。シンクノードが管理するノードの構成が変わった直後のスーパーフレームで、シンクノードはクラスタマップを送信する。クラスタマップは、どのノードがどのクラスタに含まれるか、クラスタ内のＩＤ番号はいくつか、ポーリングパケットが送信されるタイミングがいつかという情報を示すためにシンクノードから全ノードに対してブロードキャストされる情報である。シンクノードは、Ｓ９０１でスーパーフレームであることを示すビーコンパケットを送信した直後に、Ｓ９０２でビーコンパケットのペイロード１・４０８内に、ブロードキャストアドレス宛にデータパケットを送信し、そのデータパケット内にクラスタマップが含まれるようにする。クラスタマップは、基本的にはノード構成が変わった後一度送信すれば良いが、受信失敗の時を考慮して複数回送信したり、５分に一度等の定期的な間隔で送信したりしても良い。
【００５６】
クラスタマップに含まれるデータの一例について図１０を参照しながら説明する。必要な情報は、どのクラスタ番号１００１にどのノード番号１００４のノードが属していて、これらのノードがどのようなクラスタ内ＩＤ１００３を与えられていて、そのクラスタのポーリング周期１００５がどのくらいで、フレームオフセット１００６がいくつに設定されているかである。
【００５７】
クラスタ内ＩＤは、ノードがポーリングパケットを受信した後に送信する際にどのプリアンブルを付加して送るかを決めるために使用される。そのため、クラスタ内ＩＤ１００３はクラスタ内のノードに対してユニークに与えられなければならない。ポーリング周期１００５とフレームオフセット１００６とは、そのクラスタに対するポーリングパケットがどのフレームで送信されるかを知るために使用される。フレーム番号０が基準となり、１回目のポーリングがフレームオフセット１００６後のフレームに送信され、以降ポーリング周期１００５間隔でポーリングパケットが送信される。具体的には、ポーリング周期が１０ｓ、フレームオフセットが１の場合、フレーム番号１、２００１、４００１、…に対象のクラスタに対してポーリングパケットが送信される。また、ポーリング周期が１００ｓ、フレームオフセットが５の場合は、フレーム番号５、２０００５、４０００５、…に対象のクラスタに対してポーリングパケットが送信される。フレームオフセットを使用することで特定のフレームで多くのクラスタに対してポーリングパケットを送信する状態を減らすことが可能となる。１つのフレームで多くのクラスタに対してポーリングを行う場合、後の方にポーリングされるクラスタに含まれるノードが目的のポーリングパケットを待つまでの長い間、受信部を動作させる必要があり、若干であるが消費電力が増えてしまう。フレームオフセットを使用して１フレームでポーリングするクラスタを減らすことでノードの消費電力を低減する事が可能となる。
【００５８】
クラスタマップへのデータの格納方法は特に限定されない。予め決められた領域にデータを格納しても、Ｃ言語の構造体のような可変領域に格納しても良いが、シンクノードとセンサノードとの間で予め決められている事が望ましい。
【００５９】
次に、シンクノードは送信したクラスタマップに従って、各クラスタに対してポーリングを行う。この様子を図１１に示す。図１１では、クラスタ１からクラスタ３に対して３回ポーリングする場合の説明を行う。シンクノードはコンテンションフリー期間が開始されるのを待った後、Ｓ１１０１でクラスタ１へのポーリングパケットを送信する。クラスタ１へのポーリングパケットを受信したクラスタ１に含まれるノード群は、ガードスロットを１つあけた後にＳ１１０２でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時、クラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。シンクノードはクラスタ内の各ノードから同時に送信されたデータパケットを受信する。データの復調方法については後述する。
【００６０】
シンクノードはクラスタ１に含まれるノード群から送信されたデータパケットを受信した後、ガードスロットを１つあけた後に、Ｓ１１０３でクラスタ２に対するポーリングパケットを送信する。クラスタ２へのポーリングパケットを受信したクラスタ２に含まれるノード群は、ガードスロットを一つあけた後にＳ１００４でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時もクラスタ１と同様にクラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。シンクノードはクラスタ２に含まれるノード群から送信されたデータパケットを受信した後、ガードスロットを１つあけた後にＳ１１０５でクラスタ３に対するポーリングパケットを送信する。クラスタ３へのポーリングパケットを受信したクラスタ３に含まれるノード群は、ガードスロットを一つあけた後にＳ１００６でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時もクラスタ１と同様にクラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。
【００６１】
以上に示した手順により、コンテンション期間、コンテンションフリー期間の通信が行われる。
【００６２】
続いてセンサノードの構成の一例、シンクノードの構成の一例を示し、どのようにデータパケットの送受信を行うかについて説明する。
【００６３】
図１２はセンサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。符号１２０１は電波の送受信を行うためのアンテナ部、１２０２は制御部１２０７からの指示でアンテナ部１２０１の接続先をＲＦ受信部１２０３とＲＦ送信部１２１２との間で切り替える切替部、符号１２０３は受信した電波から必要な帯域を取り出し、ＲＳＳＩ（Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｅｉｃａｔｉｏｎ）を測定すると共にベースバンド信号に変換するＲＦ受信部、符号１２０４はベースバンド信号からプリアンブルを、相関器を利用して検出し、シンクノードから送信されるパケットの種類とタイミングをプリアンブルの系列判定する事で測定し、またシンクノードとセンサノード間の伝搬路特性（伝達関数）を測定する伝搬路推定部、符号１２０５は伝搬路推定部１２０４で測定されたパケットタイミングと伝搬路情報を利用してベースバンド信号の復調を行う復調部、符号１２０６は制御部からの指示と、伝搬路推定部で測定したパケットのタイミングを利用し、復調部１２０５の復調出力のＣＲＣを計算するＣＲＣ検出部、符号１２０７は受信時にはＲＳＳＩによる他ノード送信確認、パケットの受信タイミングを利用したシンクノードとの同期、受信するパケットのＣＲＣ判定、受信データを外部に出力する動作をし、送信時には送信バケットの構成、付加するプリアンブルの選択、送信電力制御を行う制御部、符号１２０８は制御部１２０７で構成された送信パケットにＣＲＣを付加するＣＲＣ付加部、符号１２０９は制御部１２０７の指示で送信時に付加するプリアンブルを選択するプリアンブル選択部、符号１２１０はＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加された送信パケットに１２０８で選択されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部、符号１２１１はプリアンブルが付加された送信パケットを変調し、ベースバンド信号に変換する変調部、符号１２１２はベースバンド信号を送信に必要な周波数帯域に変換し、制御部１２０７から指示された電力に増幅するＲＦ送信部である。
【００６４】
センサノードはビーコンパケットを受信すると、伝搬路推定部１２０４がビーコンパケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣとが等しかった場合、ビーコンパケットの受信が正常に行われたものとし、先に入力されたプリアンブルの到来タイミングをフレーム先頭の時間として以降の動作を行う。ビーコンパケットを復調した結果、ペイロード１長が０で無かった場合は、後続のデータがあるので、適宜、ＣＲＣ検出部１２０６を初期化しながら後続のデータを受信する。クラスタマップもこの後続のデータの一種として受信される。また、ビーコンパケット中にはシンクノードの送信電力が含まれており、ＲＳＳＩと比較することでシンクノードとセンサノード間のパスロスを測定することができる。シンクノードにおいて予め決められた受信強度を得るために、制御部１２０７は、パスロスを考慮した送信電力をＲＦ送信部１２１２に対して設定する。
【００６５】
センサノードがコンテンション期間にデータを送信する場合、制御部１２０７はＲＳＳＩを確認して他のノードが送信していないことを確認し、更にデータの送信がコンテンション期間に終了することを確認した後に、プリアンブル選択部１２０９にコンテンション期間用プリアンブルを選択させ、切替部１２０２をＲＦ送信部１２１２側に切り替え、ＣＲＣ付加部１２０８に対し構成した送信パケットを出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１２１０でコンテンション期間用プリアンブルが付加され、変調部１２１１で変調され、ＲＦ送信部１２１２で送信に必要な帯域に変換されアンテナ部１２０１より送信される。送信が終了したら制御部１２０７は切替部１２０２をＲＦ受信部１２０３側に切り替える。
【００６６】
センサノードが確認応答パケットを受信する場合、伝搬路推定部１２０４が確認応答パケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣが等しかった場合、確認応答パケットの受信が正常に行われたものとし受信した確認応答パケットに対応するデータパケットの送信が成功したものと判断する。
【００６７】
センサノードがポーリングパケットを受信した場合、伝搬路推定部１２０４がポーリングパケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣが等しかった場合、ポーリングパケットの受信が正常に行われたものとし、ポーリングパケット中に指定されているクラスタＩＤが自ノードを含むクラスタであるかどうか判断し、該当した場合はコンテンションフリー期間のデータ送信を行う。
【００６８】
センサノードがコンテンションフリー期間のデータ送信を行う場合、制御部１２０７は送信して良い時間であることを確認した後に、プリアンブル選択部１２０９に自ノードに割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したコンテンションフリー期間用プリアンブルを選択させ、切替部１２０２をＲＦ送信部１２１２側に切り替え、ＣＲＣ付加部１２０８に対し構成した送信パケットを出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１２１０でコンテンション期間用プリアンブルが付加され、変調部１２１１で変調され、ＲＦ送信部１２１２で送信に必要な帯域に変換されアンテナ部１２０１より送信される。送信が終了したら制御部１２０７は切替部１２０２をＲＦ受信部１２０３側に切り替える。
【００６９】
続いて、図１３にシンクノードの構成例を示す。符号１３０１から１３０４まではＲＦ信号を受信するためのアンテナ１からアンテナ４、符号１３０５から１３０８までは受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するＲＦ受信部１からＲＦ受信部４までであり、符号１３０９はＲＦ受信部１（１３０５）からＲＦ受信部４（１３０８）までからそれぞれ出力されるベースバンド信号からプリアンブルを相関器を利用して検出し、センサノードから送信されるパケットの種類とタイミングをプリアンブルの系列判定する事で測定し、センサノードとシンクノード間の伝搬路特性（伝達関数）を測定する伝搬路推定部である。
【００７０】
また、符号１３１０は伝搬路推定部１３０９で測定したパケットタイミングと、伝搬路情報を利用してベースバンド信号の復調を行う復調部、符号１３１１は制御部からの指示と、伝搬路推定部で測定したパケットのタイミングを利用し、復調部１３１０の復調出力のＣＲＣを計算するＣＲＣ検出部、符号１３１２はフレームの時間管理を行い、受信時には伝搬路推定部の出力を利用した受信信号の選択、復調方法の選択、受信するパケットのＣＲＣ判定、受信データを外部に出力する動作をし、送信時には送信バケットの構成、付加するプリアンブルの選択を行う制御部、符号１３１３は制御部１３１２で構成された送信パケットにＣＲＣを付加するＣＲＣ付加部、符号１３１４は制御部１３１２の指示で送信時に付加するプリアンブルを選択するプリアンブル選択部、符号１３１５はＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加された送信パケットに１３１４で選択されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部、符号１３１６はプリアンブルが付加された送信パケットを変調し、ベースバンド信号に変換する変調部、符号１３１７はベースバンド信号を送信に必要な周波数帯域に変換し、予め決められている電力に増幅するＲＦ送信部、符号１３１８はＲＦ送信部１３１７の出力信号を電波として送信する送信アンテナである。
【００７１】
シンクノードは、ビーコンパケットを送信する場合、制御部１３１２がビーコンパケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対してビーコンパケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５でビーコンパケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７２】
シンクノードがコンテンション期間にセンサノードから送信されるデータを受信すると、伝搬路推定部１３０９がコンテンション期間のデータパケットのプリアンブルを検出し、制御部１３１２に受信アンテナ１（１３０１）から受信アンテナ４（１３０４）で受信されたプリアンブルの到来タイミングと伝搬路特性を伝える。制御部１３１２はそれぞれのアンテナで得られたシンクノードとセンサノード間の伝搬路特性の中で、最も伝搬路の状態の良い受信アンテナ、例えば伝達関数の振幅の一番大きい受信アンテナを選択し、復調部１３１０に選択したアンテナの信号を復調するように設定する。
【００７３】
選択されたアンテナの信号のプリアンブル以降の信号は復調部１３１０で復調され、ＣＲＣ検出部で計算されたＣＲＣと共に制御部１３１２に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと計算したＣＲＣが等しかった場合、コンテンション期間のデータパケットの受信が正常に行われたものとし、送信元のノードに対して確認応答パケットの送信を行う。
【００７４】
シンクノードがコンテンション期間に確認応答パケットの送信を行う場合、制御部１３１２が確認応答パケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対して確認応答パケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５で確認応答パケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７５】
シンクノードがコンテンションフリー期間にポーリングパケットの送信を行う場合、制御部１３１２がポーリングパケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対してポーリングパケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５で確認応答パケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７６】
シンクノードがコンテンションフリー期間にセンサノード群から送信されたデータパケットを受信する場合、制御部１３１２は受信するクラスタに含まれるノードが使用するクラスタ内ＩＤを伝搬路推定部１３０９と復調部１３１０に伝える。伝搬路推定部１３０９は各受信アンテナから受信された信号に含まれるセンサノード群から送信されたプリアンブルを検出し、信号の受信タイミングと、各センサノードと各受信アンテナ間の伝達関数を測定する。
【００７７】
【００７８】
本実施形態ではゼロフォーシング法による信号の分離を行うが、ＭＭＳＥ法等の他の方法を用いて信号の分離を行っても良い。復調部１３１０はこのように分離した信号を復調し、ＣＲＣ検出部１３１１に入力するＣＲＣ検出部で入力された信号のＣＲＣを計算し、ＣＲＣ検出部に入力された信号と共に制御部１３１２に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと計算したＣＲＣが等しかった場合、データパケットの受信が正常に行われたものとして受信データを出力する。
【００７９】
以上に示したようにセンサノード、シンクノードが動作することで図７、図８、図９、図１１に示したフローを実現することができる。これにより送信持続時間が同程度のセンサノード群が同時にデータの送信を行うことで、空間多重度を落とさずに信号を有効に多重することが可能となる。
【００８０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、センサノードは固定のクラスを用いていたが、本実施形態では、クラスが動的に変化する場合を説明する。
【００８１】
センサノードが電池で動作している場合、電池の残量が多い場合は、多くのデータを高頻度で送信し、電池残量が減ってきたら少しのデータを低頻度で送信する場合のセンサノードの構成例と、動作について以下に記載する。
【００８２】
図１４は、センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態と同様のブロックについては同じ符号を付してその説明を省略する。符号１４０１は第１実施形態の制御部１２０７に相当する制御部であり、第１実施形態の制御部１２０７の機能と電池１４０２の残量を検出する機能とを持つ。符号１４０２は電池であり、残量を制御部１４０１に通知する機能を持つ。
【００８３】
制御部１４０１は、例えば、電池１４０２の残量が所定の値より大きいときは送信持続時間が１０ｍｓで送信間隔が１０ｓのクラスのセンサノードとして、残量が所定の値以下のときは送信データを減らし、送信持続時間が１ｍｓで送信間隔が１００ｓのクラスのセンサノードとして振る舞う。アソシエーション時に、その時の電池の残量に応じたクラスをシンクノードに通知すればよい。
【００８４】
通信開始時は電池の残量が所定の値より大きく、通信中に電池残量が所定の値以下となったときは、再度アソシエーションを行い、クラスの変更をシンクノードに通知する。この手順を図１５に示す。また、図１６は、電池容量多クラス（ａ）と、電池容量小クラス（ｂ）における間隔クラスと持続時間クラスとの関係を示す図である。
【００８５】
電源投入時には、電池残量が所定の値より大きいため、Ｓ１５０１のアソシエーション要求時には送信時持続時間が１０ｍｓで送信間隔が１０ｓのクラスとして通知する。シンクノードはＳ１５０２でアソシエーション応答を行い、通知されたクラスに従ってクラスタを構成する（図１６（ａ））。
【００８６】
その後、センサノードの電池残量が減ったことが検知されると、Ｓ１５０３でアソシエーション要求を行う。この時は、送信持続時間が１ｍｓで送信間隔が１００ｓのクラスとして通知する。シンクノードはＳ１５０４でアソシエーション応答を行い、通知されたクラスに従ってクラスタを再構成する（図１６（ｂ））。
【００８７】
以上のように動作させることで、センサノードの電池残量が減り、送信持続時間、ならびに送信間隔が変化しても、クラスタを再構成することでクラスタ内には同程度の送信持続時間のセンサノードが集め直されようにしたため、信号の多重度を有効に使用することが可能となる。
【００８８】
（第３実施形態）
本実施形態では、電源状態のクラスを追加し、電池残量による優先ポーリングを行う。受信時の消費電力の低減方法として受信動作を一定時間だけ止める方法が一般的に行われている。ポーリングによる制御を受ける場合、電源状態のクラスを追加し、電池残量多、電池残量少を表すクラスを更に追加する。センサノードはアソシエーション時に送信持続時間、送信間隔と共に電源状態のクラスをシンクノードに通知し、シンクノードはクラスタを構成する際に送信持続時間、送信間隔、電源状態によってクラスタを構成し、以降のポーリングパケット送信順を電池残量少のクラスを含むクラスタから行う。すると、以下のように制御される。
１）ポーリングをうけるまでは、ある程度の受信動作を行う必要があるため、電池残量が少ないセンサノードについては出来るだけ早くポーリングを行ってデータの送信を行う。
２）以降はできるだけ長い期間受信動作を止められるようにする。
これにより電池残量の少ないセンサノードの電力消費を減らすことが出来る。
【００８９】
上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００９０】
また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００９１】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【００９２】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、無線通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
Ａ…無線通信システム、１０１…シンクノード、１０２…センサノード、２０１…ビーコン、２０２…コンテンション期間、２０３…コンテンションフリー期間、３０１…コンテンションフリー期間開始時間、３０２…ポーリングパケット、３０３…パケット、３０４…ポーリングパケット、３０５…パケット、３０６…ポーリングパケット、３０７…パケット、３０８…ポーリングパケット、３１０…コンテンションフリー期間終了時間、４０１…プリアンブル、４０２…シンクノードのアドレス、４０３…現在のフレーム番号、４０４…コンテンションフリー開始スロット番号、４０５…シンクノードの送信電力、４０７…後続のデータペイロード１のペイロード１長、１２０１…アンテナ、１２０２…切替部、１２０３…ＲＦ受信部、１２０４…伝搬路推定部、１２０５…復調部、１２０６…ＣＲＣ検出部、１２０７…制御部、１２０８…ＣＲＣ付加部、１２０９…プリアンブル選択部、１２１０…プリアンブル付加部、１２１１…変調部、１２１２…ＲＦ送信部、１４０１…制御部、１４０２…電池。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信におけるマルチユーザＭＩＭＯ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワーク(Wireless Sensor Networks, WSN)とは、複数のセンサ付無線端末を空間に散在させ、それらが協調して環境や物理的状況を採取することを可能とする無線ネットワークのことであり、Ｍ２Ｍ（エムツーエム、Machine-to-MachineまたはMachine-to-Managementの略）で使用するコア技術としても用いられる。ここで、Ｍ２Ｍとは、ネットワークに繋がれた機械同士が人間を介在せずに相互に情報交換し、自動的に最適な制御が行われるシステム等のことである。で使用するコア技術である。
【０００３】
昨今、センサネットワークの普及が進み、多種多様なシチュエーションに導入されている（下記非特許文献１参照）。センサネットワークの普及が進むに従って、センサノードからデータを集めるシンクノードへの通信帯域が足りなくなるという問題が発生している。
【０００４】
この問題を解決するために、マルチユーザＭＩＭＯ技術が開発され導入されてきた（下記非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】坂村健：ユビキタスコンピューティング，オペレーションズ・リサーチ，ｐｐ．２０３−２０９，２００４年４月号
【非特許文献２】石原他，上りリンクマルチユーザＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における信号検出法 ―空間軸上周波数有効利用技術の研究開発―，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ２００７年＿通信（１），１９３，２００７−０８−２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、センサネットワークに収容されるセンサノードは、多種多様であり、各センサノードが送信するデータ長は一定でない。
【０００７】
従って、マルチユーザＭＩＭＯによって複数のセンサノードからの送信データを多重しても送信データ長の短いセンサノードからの信号と送信データ長の長いセンサノードからの信号が多重されることがあり、時間方向で見たときの空間多重度が増えないという問題があった。
【０００８】
本発明は、マルチユーザＭＩＭＯにおける空間多重度を落とさずに通信を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置が提供される。
【００１０】
複数の移動局装置を、送信持続時間クラスタ単位で分散させて通信を行う。すなわち、移動局装置には、送信持続時間に基づいた複数のクラスの少なくとも１つが割り当てられる。これにより送信持続時間が同程度のセンサノード群が同時にデータの送信を行うことで、信号の多重度を有効に使用することが可能となる。マルチユーザＭＩＭＯ使用時の効率低下を防ぐことができる。
【００１１】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、１回のデータ送信における送信間隔も用いることを特徴とする。
【００１２】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、装置の電源状態も用いることを特徴とする。
【００１３】
前記クラスに基づいたクラスタが指定されたポーリングパケットを受信したときにデータの送信を行うことを特徴とする。
【００１４】
通信先の基地局装置が初めて通信を行う相手であった場合に、割り当てられた前記クラスを前記通信先の基地局装置に通知することが好ましい。無線通信装置の電源状態によって、割り当てられた前記クラスを変更することが好ましい。電源状態によって、電源の残量が少ない場合には、送信間隔を長くする、初回送信タイミングをできるだけ早めにするなどにより、電力消費を抑制しつつ確実に通信を行うようにする。
【００１５】
割り当てられたクラスが変更されたときに、変更後のクラスを前記基地局装置に通知することが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける基地局装置であって、前記移動局装置に割り当てられたクラスに基づくクラスタの割り当て基準として１回のデータ送信における送信持続時間を用いることを特徴とする基地局装置である。
【００１７】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることが好ましい。
【００１８】
前記クラスに基づくクラスタ単位の割り当て基準として、更に自己の電源状態を用いることが好ましい。
【００１９】
前記クラスに基づいたクラスタが指定され、クラスタを指定したポーリングパケットを受信したときに前記移動局装置へのデータの送信を行うことが好ましい。
【００２０】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を、同じクラスタに割り当てるようにクラスタを構成することが好ましい。
【００２１】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を同一のクラスタに割り当てを試みたときに、クラスタ内の移動局装置が所定の数を超える場合に、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を複数のクラスタに割り当てる事を特徴とする。前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することが好ましい。
【００２２】
ポーリングパケットを送信した前記複数の移動局装置から同時に送信される信号を受信することが好ましい。この時、クラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。
【００２３】
初めて通信する移動局装置との間で、該移動局装置が割り当てられているクラスの通知を受けることが好ましい。前記移動局装置からクラスの変更を通知された際に、クラスタへの割り当てをやり直すことが好ましい。また、電源状態の良くないクラスの移動局装置が含まれるクラスタから順番にポーリングパケットを送信することが好ましい。
【００２４】
本発明は、送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含み、前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当て、前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする無線通信システムである。
【００２５】
また、本発明の他の観点によれば、送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含む無線通信方法であって、前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当てるステップと、前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信するステップと、を有することを特徴とする無線通信方法が提供される。
【００２６】
本発明は、上記の無線通信方法を、コンテンツに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、マルチユーザＭＩＭＯにおける空間多重度を落とさずに通信をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る通信システムの一構成例を示す概略図である。
【図２】フレーム構成の一例を示す図である。
【図３】コンテンションフリー期間内の通信状況の一例を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、シンクノードから全センサノードに向けて送信される下り方向通信用パケットの構成例を示す図である。図４（ｂ）は、シンクノードからコンテンションフリー期間に送信を許可するクラスタに対して送信されるポーリングパケットの構成例を示す図である。図４（ｃ）は、シンクノードを含む各々のノードがデータを送信するために使用するデータパケットの構成例を示す図である。
【図５】ノード（端末）に２つのクラスが割り当てられている様子を示す図である。
【図６】図５に記載のノード群をセンサノードのクラスによってクラスタ化した様子の一例を示す図である。
【図７】フレーム内のビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上り送信パケットフロー図である。
【図８】ノードを追加する場合の手順を示す図である。
【図９】スーパーフレームでクラスタマップ送信する際の手順を示す図である。
【図１０】クラスタマップに含まれるデータの一例を示す図である。
【図１１】シンクノードは送信したクラスタマップに従って、各クラスタに対してポーリングを行う様子を示す図である。
【図１２】センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１３】シンクノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１４】本発明の第２実施形態のセンサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の処理手順一例を示す図である。
【図１６】電池容量多クラス（ａ）と、電池容量小クラス（ｂ）における間隔クラスと持続時間クラスとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施形態に係る通信システムの一構成例を示す概略図である。本実施形態の通信システムＡは、データ収集を行うための１つ以上のシンクノード１０１（以下、単に「シンク」とすることがある。また、基地局装置などと称されることがある。）と、データ測定を行う複数のセンサノード１０２（以下、単に「ノード」、または「端末」と称することがある。また、移動局装置などと称されることがある。）から構成される。以下、説明の簡略化のため、シンクノード１０１が１つ存在する通信システムを例にして説明を行う。
【００３０】
本実施形態では、固定時間長のフレーム構成を用い、通信を行う。図２は、フレーム構成の一例を示す図である。図２に示すフレームは、シンクノードから送信されるビーコン２０１を基準とし、フレーム前半２０２をコンテンション期間、フレーム後半２０３をコンテンションフリー期間とする。ビーコン２０１には、ネットワークを管理するための情報と、シンクノードから各センサノードへの下り通信情報と、が含まれる。コンテンション期間２０２は、各センサノードから非同期に発生する通信イベントのために使用する期間で、ＣＳＭＡ／ＡＣＫ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）方式での通信が行われる。コンテンションフリー期間２０３は、シンクノードからポーリング制御が行われ、各センサノードが予め決められた定期的なデータ通信を行うために使用される。
【００３１】
コンテンション期間２０２とコンテンションフリー期間２０３の割合は、シンクノードが決め、ビーコン内の制御情報によって通知される。また、一定のフレーム毎にスーパーフレームが挿入され、このスーパーフレームで送信される制御情報には特別な制御情報が含まれる。全ノード間で共有しなければならない情報は、スーパーフレームでのみ送信することにより、各ノードが個別の判断で受信動作を休止する機会を増やすことができる。
【００３２】
以下、一例としてフレーム長が５００ｍｓ、スーパーフレームが５秒に一度挿入される場合を例にして説明する。
【００３３】
各フレームは、シンクノードから送信されるビーコンの送信開始時間を基準にする。各フレームには、０から始まり４９９９９まで連続した番号が割り当てられるものとする。４９９９９の次は０に戻るものとする。最初のスーパーフレームはフレーム番号０の時とし、以降のスーパーフレームはフレーム番号が１０の倍数であるときとする。
【００３４】
１フレームは、５００スロット（スロット番号０〜４９９）から構成され、１スロットは１０００変調単位（シンボル）から構成されるものとする。変調はＢＰＳＫで行われるものとし、１スロットで１０００ビットの情報が送信できるものとする。各ノードがあるスロットで送信した時、直後のスロットはデータの衝突防止のためガードスロットとして使用しないものとする。
【００３５】
図３は、コンテンションフリー期間内の通信状況の一例を示す図である。横軸が時間を表す。符号３０１がコンテンションフリー期間開始時間で、符号３１０がコンテンションフリー期間終了時間、即ち次フレームのビーコン送信開始時間である。図３では４つのクラスタ（後述する。）に対してポーリングを行う場合について説明する。
【００３６】
コンテンションフリー開始時刻３０１後、ガードスロットを一つ置いた後に、シンクノードからクラスタ１に対するポーリングパケット３０２が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ１に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０３が送信される。パケット３０３の送信後、ガードスロットを一つ置いた後に、シンクノードからクラスタ２に対するポーリングパケット３０４が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ２に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０５が送信される。パケット３０５の送信後、ガードスロットを一つ置き、シンクノードからクラスタ３に対するポーリングパケット３０６が送信される。その後、ガードスロットを一つ置いた後に、クラスタ３に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０７が送信される。パケット３０７の送信後、ガードスロットを一つ置き、シンクノードからクラスタ４に対するポーリングパケット３０８が送信される。その後、クラスタ４に含まれるセンサノード群から一斉にパケット３０８が送信される。以上のように各クラスタに対して順次ポーリングを行う。
【００３７】
次に、本実施形態で使用する通信パケットの構成について説明する。本実施形態では、シンクノード、センサノード共に予めユニークなアドレスが割り当てられているものとし、通信元のノードのアドレスと、通信相手のノードのアドレスとを、通信パケット中に示すことによって通信を行う。特殊なアドレスとして、全端末を表すブロードキャストアドレスを設けることとし、このブロードキャストアドレスは個別の端末を表すアドレスとしては使用できないものとする。アドレスを示すための情報量は、ネットワークの規模に合わせて変えて良いが、本実施形態では４８ｂｉｔ長とする。
【００３８】
図４（ａ）は、シンクノードから全センサノードに向けて送信される下り方向通信用パケットの構成例を示す図である。パケット先頭に、同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４０１が配置され、続いてシンクノードのアドレス４０２、現在のフレーム番号４０３、コンテンションフリー開始スロット番号４０４、シンクノードの送信電力４０５、後続のデータペイロード１のペイロード１長４０７、プリアンブル４０１以降ペイロード長１までのＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）が続き、ペイロード１がある場合はペイロード１・４０８が以降に続く。ペイロード１・４０８が無い場合はペイロード１長４０７の値は０となる。ペイロード１は後述するデータパケットのプリアンブル４２１を取り除いたものが連結されたものとする。
【００３９】
図４（ｂ）は、シンクノードからコンテンションフリー期間に送信を許可するクラスタに対して送信されるポーリングパケットの構成例を示す図である。パケット先頭に同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４１１が配置され、続いてシンクノードのアドレス４１２が配置され、続いて送信を許可するクラスタのクラスタＩＤ・４１３が配置され、続いて次にポーリングパケットが送信されるスロット番号である次ポーリングスロット番号４１４が配置され、続いてプリアンブル４１１以降次ポーリングスロット番号４１４までのＣＲＣ・４１５が配置される。
【００４０】
図４（ｃ）は、シンクノードを含む各々のノードがデータを送信するために使用するデータパケットの構成例を示す図である。パケット先頭に同期、伝搬路推定、パスロス測定に使用するプリアンブル４２１が配置され、続いて送信元ノードのアドレス４２２が配置され、続いて送信先ノードのアドレス４２３が配置され、続いてペイロード２・４２５のデータ長であるペイロード２データ長４２４が配置され、続いてデータが格納されるペイロード２・４２５が配置され、続いてプリアンブル４２１以降からペイロード２までのＣＲＣ・４２６が配置される。
【００４１】
上記パケットで使用するＣＲＣの長さはどのようなものでも良く、例えば１６ビット長のＣＲＣ−１６−ＣＣＩＴＴの生成多項式を用いても良い。また、ペイロード長の表示方法も特に指定しないが、例えばオクテット単位で指定しても良い。
【００４２】
プリアンブルは、受信側でシンボル同期、伝搬路推定、パスロス測定に用いることが出来れば、どのような符号を用いても良い。ただし、複数の種類のプリアンブルを区別できるように相互相関の低く、フレーム同期を取るために自己相関が１箇所で大きくなる系列を用いる事が望ましい。例えば１６ビット長のＭ系列を用いることが出来る。本実施形態では、シンクノードから送信されるビーコンパケット、ポーリングパケット、確認応答パケットと、センサノードからコンテンション期間に送信されるデータパケット、コンテンションフリー期間に送信されるデータパケット４種類の区別が出来れば良いので、１６ビットのＭ系列から８つの系列を選択して使用するものとする。
【００４３】
次に本実施形態におけるクラスタについて説明する。クラスタはデータの送信時間が同じ程度の長さのセンサノードを集めたもので、クラスタ単位で送信制御を行うことで、マルチユーザＭＩＭＯ使用時の効率低下を防ぐものである。本実施形態では、各ノードをクラスタに分けるに当たり、各々のノードに２つのクラスを設け、クラスの種類によってクラスタ分けを行う。一つは一回のデータ送信における送信持続時間を表す送信持続時間クラスで、もう一つはデータ送信間隔を表す送信間隔クラスである。
【００４４】
本実施形態では、送信持続時間クラスを送信持続時間が１ｍｓ以下、１０ｍｓ以下、５０ｍｓ以下の３種類とし、送信間隔クラスを送信間隔が１ｓ、１０ｓ、１００ｓの３種類とする。一例として、１４のノード（端末）に２つのクラスが割り当てられている様子を図５に示す。図５に示すように、ノード１からノード４は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１ｓ、ノード５からノード９は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓ、ノード１０からノード１２は送信持続時間が１０ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓ、ノード１３、１４は送信持続時間が５０ｍｓ以下で送信間隔が１００ｓである。
【００４５】
なお、本実施形態では、送信持続クラス、送信間隔クラスをそれぞれ１つずつ割り当てる例を示すが、センサノードが送信するデータに複数の種類があり、それぞれデータ長や送信間隔が異なる場合や、複数の変調方式が使用できるセンサノード、シンクノードを使用する環境で、センサノードとシンクノード間の距離が十分に近いときは高速な変調方式を用い、距離が遠い場合は低速な変調方式を使用する場合などでは送信持続クラス、送信間隔クラスを複数割り当てても良い。
【００４６】
以上のノード群を送信持続時間が揃うようにクラスタ化する。クラスタ化の際には、シンクノードにおける最大受信多重数を考慮し、同じクラスが割り当てられたノード群の数が多い場合は、クラスタに入れるノード数をこの最大受信多重数を超えないように設定する。クラスタ数が増えると、センサノードが次クラスタ宛のポーリングパケットを受信するまでの時間が増え、その間の消費電力が増加する可能性があるため、総クラスタ数が少なくなるように設定することが望ましい。また、シンクノードの受信部の構成にも依存するが、受信多重数が少ない方が、ユーザー間干渉が減り受信特性が良くなることが多いため、クラスタ数が変わらない範囲でクラスタ内のノード数が少なくなるように設定すること、すなわち、ノードを分散して割り当てることが望ましい。また、送信間隔が同じノードが同一クラスタに設定されているとスケジュールが簡易になる。以上の点を考慮し、図５に記載していたノード群をセンサノードのクラスによってクラスタ化した様子の一例を図６に示す。ただし、本実施形態では、シンクノードの最大受信多重数を４とする。
【００４７】
クラスタ１は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１ｓのノード１からノード４、クラスタ２は送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード５からノード７、クラスタ３はクラスタ２と同様に送信持続時間が１ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード８とノード９、クラスタ４は送信持続時間が１０ｍｓ以下で送信間隔が１０ｓのノード１０からノード１２、クラスタ５は送信持続時間が５０ｍｓ以下で送信間隔が１００ｓのノード１３とノード１４で、それぞれ構成される。クラスタ２とクラスタ３とを構成するノードは、送信持続時間と送信間隔のクラスとが同じノードであるが、多重数を考慮し、クラスタ内のノード数が４と１ではなく、３と２となるようにクラスタ化している。
【００４８】
本実施形態では、１つのセンサノードは１クラスタにのみ割り当てられる場合について説明するが、１つのセンサノードを複数のクラスタに割り当てるようにしても良い。例えば、送信持続時間が１０ｍｓ、送信間隔が１００ｓのセンサノードを割り当てているクラスタに割り当てているセンサノードの数が少なく（例えば２つ）、送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードが１つだけ余っているような場合、余っている送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードを送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのクラスタと、送信持続時間が１０ｍｓ、送信間隔が１００ｓのクラスタの両方に割り当てて、送信間隔が１００ｓの周期と送信間隔が１０ｓの周期が重なるときは１００ｓのクラスタの送信機会に送信持続時間が１ｍｓ、送信間隔が１０ｓのセンサノードも送信するように制御することで１フレーム内のポーリング回数を減らすことができ、センサノードが受信動作を休止できる期間を増やすことができる。
【００４９】
次に、フレーム内のビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上り送信パケットフローについて図７を参照しながら説明する。図７では、シンクノードがビーコンを発射した後に、ただちに、ノード１、ノード２、ノード３に対してビーコンパケットのペイロード１・４０８を使用してデータを送信し、続いてノード２がシンクノードに対してデータ送信を行い、更に続いてノード１がシンクノードにデータ送信を行う場合について説明する。
【００５０】
まず、ビーコン送信時間になると、シンクノードはＳ７０１でビーコンパケットを送信する。続いて、Ｓ７０２でビーコンパケットのペイロード１・４０８内にノード１に対するプリアンブル４２１を除いた送信パケットを送信する。続いて、Ｓ７０３で同様にノード２に対する送信パケットを送信し、更に続いて、Ｓ７０４で同様にノード３に対する送信パケットを送信する。
【００５１】
次はシンクノードが送信した送信先のノードから送信される確認応答をシンクノードが受信する。本実施形態では、確認応答を各ノードが送信する順番は、シンクノードが下りデータパケットを送信した順番に行うものとし、Ｓ７０５でノード１からシンクノードに対してＳ７０２で送信したパケットに対する確認応答のデータパケットを送信し、Ｓ７０６でノード２からシンクノードに対してＳ７０３で送信したパケットに対する確認応答のデータパケットを送信し、Ｓ７０７でノード３からシンクノードに対してＳ７０４で送信したパケットに対する確認応答パケットの送信を行う。確認応答のデータパケットの内容は特に規定しないが、送信期間が１スロットで収まる事が望ましい。これにより各ノードがＳ７０４で送信されたパケットの次のスロットから順次確認応答パケットを送信するスロットを特定することが可能となる。この際に、各パケットの間にガードスロットを一つ設けることが望ましい。
【００５２】
確認応答パケット群の送信が終了した次のスロットからがコンテンション期間となる。各ノードは送信に先立ち他のノードが送信を行っていないか確認する必要がある。送信タイミングが衝突しないようにするため、送信タイミングを乱数である程度ずらし、再度送信前に再度確認する事が望ましい。Ｓ７０８でノード２は他のノードが送信していないことを確認し、シンクノードに対して上りのデータパケットの送信を行う。データパケットを受信したシンクノードは、Ｓ７０９で直ちにノード２に対する確認応答パケットを送信する。これは、他のシンクノードが送信する前に確認応答パケットを送信してしまうことで衝突を回避するものである。続いてノード１がＳ７１０で他のノードが送信していないことを確認し、シンクノードに対して上りのデータパケットの送信を行う。データパケットを受信したシンクノードはＳ７１１で直ちにノード１に対する確認応答パケットを送信する。
【００５３】
以上のような手順により、ビーコン送信と下り送信、コンテンション期間の上りデータパケットの送信が行われる。
【００５４】
次に、ノードを追加する場合の手順を図８に示す。追加するノードは、対象のシンクノードが送信するビーコンを受信し、コンテンション期間を特定する。コンテンション期間であるＳ８０１で、自ノードの送信持続時間と送信間隔のクラスとを含むアソシエーション要求パケットをシンクノードに対して送信する。アソシエーション要求パケットを受信したシンクノードは、アソシエーション要求パケットを送信してきたノードを追加して良い場合はＳ８０２で直ちにアソシエーション応答パケットを、アソシエーション要求パケットを送信してきたノードに対して送信する。ノードの追加を行わない場合は、シンクノードはアソシエーション応答パケットを送信しない。アソシエーションを要求したノードはアソシエーション応答パケットの受信により受け付けられた事を知ることができる。アソシエーションに成功したノードは引き続きビーコンを受信し、スーパーフレームで送信されるクラスタマップを受信することでどのフレームに自ノードに対するポーリングパケットが送信されるかを知ることができる。
【００５５】
次に、スーパーフレームでクラスタマップ送信する際の手順を図９に示す。シンクノードが管理するノードの構成が変わった直後のスーパーフレームで、シンクノードはクラスタマップを送信する。クラスタマップは、どのノードがどのクラスタに含まれるか、クラスタ内のＩＤ番号はいくつか、ポーリングパケットが送信されるタイミングがいつかという情報を示すためにシンクノードから全ノードに対してブロードキャストされる情報である。シンクノードは、Ｓ９０１でスーパーフレームであることを示すビーコンパケットを送信した直後に、Ｓ９０２でビーコンパケットのペイロード１・４０８内に、ブロードキャストアドレス宛にデータパケットを送信し、そのデータパケット内にクラスタマップが含まれるようにする。クラスタマップは、基本的にはノード構成が変わった後一度送信すれば良いが、受信失敗の時を考慮して複数回送信したり、５分に一度等の定期的な間隔で送信したりしても良い。
【００５６】
クラスタマップに含まれるデータの一例について図１０を参照しながら説明する。必要な情報は、どのクラスタ番号１００１にどのノード番号１００４のノードが属していて、これらのノードがどのようなクラスタ内ＩＤ１００３を与えられていて、そのクラスタのポーリング周期１００５がどのくらいで、フレームオフセット１００６がいくつに設定されているかである。
【００５７】
クラスタ内ＩＤは、ノードがポーリングパケットを受信した後に送信する際にどのプリアンブルを付加して送るかを決めるために使用される。そのため、クラスタ内ＩＤ１００３はクラスタ内のノードに対してユニークに与えられなければならない。ポーリング周期１００５とフレームオフセット１００６とは、そのクラスタに対するポーリングパケットがどのフレームで送信されるかを知るために使用される。フレーム番号０が基準となり、１回目のポーリングがフレームオフセット１００６後のフレームに送信され、以降ポーリング周期１００５間隔でポーリングパケットが送信される。具体的には、ポーリング周期が１０ｓ、フレームオフセットが１の場合、フレーム番号１、２００１、４００１、…に対象のクラスタに対してポーリングパケットが送信される。また、ポーリング周期が１００ｓ、フレームオフセットが５の場合は、フレーム番号５、２０００５、４０００５、…に対象のクラスタに対してポーリングパケットが送信される。フレームオフセットを使用することで特定のフレームで多くのクラスタに対してポーリングパケットを送信する状態を減らすことが可能となる。１つのフレームで多くのクラスタに対してポーリングを行う場合、後の方にポーリングされるクラスタに含まれるノードが目的のポーリングパケットを待つまでの長い間、受信部を動作させる必要があり、若干であるが消費電力が増えてしまう。フレームオフセットを使用して１フレームでポーリングするクラスタを減らすことでノードの消費電力を低減する事が可能となる。
【００５８】
クラスタマップへのデータの格納方法は特に限定されない。予め決められた領域にデータを格納しても、Ｃ言語の構造体のような可変領域に格納しても良いが、シンクノードとセンサノードとの間で予め決められている事が望ましい。
【００５９】
次に、シンクノードは送信したクラスタマップに従って、各クラスタに対してポーリングを行う。この様子を図１１に示す。図１１では、クラスタ１からクラスタ３に対して３回ポーリングする場合の説明を行う。シンクノードはコンテンションフリー期間が開始されるのを待った後、Ｓ１１０１でクラスタ１へのポーリングパケットを送信する。クラスタ１へのポーリングパケットを受信したクラスタ１に含まれるノード群は、ガードスロットを１つあけた後にＳ１１０２でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時、クラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。シンクノードはクラスタ内の各ノードから同時に送信されたデータパケットを受信する。データの復調方法については後述する。
【００６０】
シンクノードはクラスタ１に含まれるノード群から送信されたデータパケットを受信した後、ガードスロットを１つあけた後に、Ｓ１１０３でクラスタ２に対するポーリングパケットを送信する。クラスタ２へのポーリングパケットを受信したクラスタ２に含まれるノード群は、ガードスロットを一つあけた後にＳ１００４でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時もクラスタ１と同様にクラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。シンクノードはクラスタ２に含まれるノード群から送信されたデータパケットを受信した後、ガードスロットを１つあけた後にＳ１１０５でクラスタ３に対するポーリングパケットを送信する。クラスタ３へのポーリングパケットを受信したクラスタ３に含まれるノード群は、ガードスロットを一つあけた後にＳ１００６でシンクノードに対して同時にデータパケットを送信する。この時もクラスタ１と同様にクラスタ内の各ノードは割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したプリアンブルを使用してデータパケットを送信する。
【００６１】
以上に示した手順により、コンテンション期間、コンテンションフリー期間の通信が行われる。
【００６２】
続いてセンサノードの構成の一例、シンクノードの構成の一例を示し、どのようにデータパケットの送受信を行うかについて説明する。
【００６３】
図１２はセンサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。符号１２０１は電波の送受信を行うためのアンテナ部、１２０２は制御部１２０７からの指示でアンテナ部１２０１の接続先をＲＦ受信部１２０３とＲＦ送信部１２１２との間で切り替える切替部、符号１２０３は受信した電波から必要な帯域を取り出し、ＲＳＳＩ（Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｅｉｃａｔｉｏｎ）を測定すると共にベースバンド信号に変換するＲＦ受信部、符号１２０４はベースバンド信号からプリアンブルを、相関器を利用して検出し、シンクノードから送信されるパケットの種類とタイミングをプリアンブルの系列判定する事で測定し、またシンクノードとセンサノード間の伝搬路特性（伝達関数）を測定する伝搬路推定部、符号１２０５は伝搬路推定部１２０４で測定されたパケットタイミングと伝搬路情報を利用してベースバンド信号の復調を行う復調部、符号１２０６は制御部からの指示と、伝搬路推定部で測定したパケットのタイミングを利用し、復調部１２０５の復調出力のＣＲＣを計算するＣＲＣ検出部、符号１２０７は受信時にはＲＳＳＩによる他ノード送信確認、パケットの受信タイミングを利用したシンクノードとの同期、受信するパケットのＣＲＣ判定、受信データを外部に出力する動作をし、送信時には送信バケットの構成、付加するプリアンブルの選択、送信電力制御を行う制御部、符号１２０８は制御部１２０７で構成された送信パケットにＣＲＣを付加するＣＲＣ付加部、符号１２０９は制御部１２０７の指示で送信時に付加するプリアンブルを選択するプリアンブル選択部、符号１２１０はＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加された送信パケットに１２０８で選択されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部、符号１２１１はプリアンブルが付加された送信パケットを変調し、ベースバンド信号に変換する変調部、符号１２１２はベースバンド信号を送信に必要な周波数帯域に変換し、制御部１２０７から指示された電力に増幅するＲＦ送信部である。
【００６４】
センサノードはビーコンパケットを受信すると、伝搬路推定部１２０４がビーコンパケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣとが等しかった場合、ビーコンパケットの受信が正常に行われたものとし、先に入力されたプリアンブルの到来タイミングをフレーム先頭の時間として以降の動作を行う。ビーコンパケットを復調した結果、ペイロード１長が０で無かった場合は、後続のデータがあるので、適宜、ＣＲＣ検出部１２０６を初期化しながら後続のデータを受信する。クラスタマップもこの後続のデータの一種として受信される。また、ビーコンパケット中にはシンクノードの送信電力が含まれており、ＲＳＳＩと比較することでシンクノードとセンサノード間のパスロスを測定することができる。シンクノードにおいて予め決められた受信強度を得るために、制御部１２０７は、パスロスを考慮した送信電力をＲＦ送信部１２１２に対して設定する。
【００６５】
センサノードがコンテンション期間にデータを送信する場合、制御部１２０７はＲＳＳＩを確認して他のノードが送信していないことを確認し、更にデータの送信がコンテンション期間に終了することを確認した後に、プリアンブル選択部１２０９にコンテンション期間用プリアンブルを選択させ、切替部１２０２をＲＦ送信部１２１２側に切り替え、ＣＲＣ付加部１２０８に対し構成した送信パケットを出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１２１０でコンテンション期間用プリアンブルが付加され、変調部１２１１で変調され、ＲＦ送信部１２１２で送信に必要な帯域に変換されアンテナ部１２０１より送信される。送信が終了したら制御部１２０７は切替部１２０２をＲＦ受信部１２０３側に切り替える。
【００６６】
センサノードが確認応答パケットを受信する場合、伝搬路推定部１２０４が確認応答パケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣが等しかった場合、確認応答パケットの受信が正常に行われたものとし受信した確認応答パケットに対応するデータパケットの送信が成功したものと判断する。
【００６７】
センサノードがポーリングパケットを受信した場合、伝搬路推定部１２０４がポーリングパケットのプリアンブルを検出し、制御部１２０７にプリアンブルの到来タイミングを伝える。プリアンブルの後に続くデータは復調部１２０５で復調され、ＣＲＣ検出部１２０６で計算されたＣＲＣと共に制御部１２０７に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと、計算したＣＲＣが等しかった場合、ポーリングパケットの受信が正常に行われたものとし、ポーリングパケット中に指定されているクラスタＩＤが自ノードを含むクラスタであるかどうか判断し、該当した場合はコンテンションフリー期間のデータ送信を行う。
【００６８】
センサノードがコンテンションフリー期間のデータ送信を行う場合、制御部１２０７は送信して良い時間であることを確認した後に、プリアンブル選択部１２０９に自ノードに割り当てられたクラスタ内ＩＤに対応したコンテンションフリー期間用プリアンブルを選択させ、切替部１２０２をＲＦ送信部１２１２側に切り替え、ＣＲＣ付加部１２０８に対し構成した送信パケットを出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１２０８でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１２１０でコンテンション期間用プリアンブルが付加され、変調部１２１１で変調され、ＲＦ送信部１２１２で送信に必要な帯域に変換されアンテナ部１２０１より送信される。送信が終了したら制御部１２０７は切替部１２０２をＲＦ受信部１２０３側に切り替える。
【００６９】
続いて、図１３にシンクノードの構成例を示す。符号１３０１から１３０４まではＲＦ信号を受信するためのアンテナ１からアンテナ４、符号１３０５から１３０８までは受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換するＲＦ受信部１からＲＦ受信部４までであり、符号１３０９はＲＦ受信部１（１３０５）からＲＦ受信部４（１３０８）までからそれぞれ出力されるベースバンド信号からプリアンブルを相関器を利用して検出し、センサノードから送信されるパケットの種類とタイミングをプリアンブルの系列判定する事で測定し、センサノードとシンクノード間の伝搬路特性（伝達関数）を測定する伝搬路推定部である。
【００７０】
また、符号１３１０は伝搬路推定部１３０９で測定したパケットタイミングと、伝搬路情報を利用してベースバンド信号の復調を行う復調部、符号１３１１は制御部からの指示と、伝搬路推定部で測定したパケットのタイミングを利用し、復調部１３１０の復調出力のＣＲＣを計算するＣＲＣ検出部、符号１３１２はフレームの時間管理を行い、受信時には伝搬路推定部の出力を利用した受信信号の選択、復調方法の選択、受信するパケットのＣＲＣ判定、受信データを外部に出力する動作をし、送信時には送信バケットの構成、付加するプリアンブルの選択を行う制御部、符号１３１３は制御部１３１２で構成された送信パケットにＣＲＣを付加するＣＲＣ付加部、符号１３１４は制御部１３１２の指示で送信時に付加するプリアンブルを選択するプリアンブル選択部、符号１３１５はＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加された送信パケットに１３１４で選択されたプリアンブルを付加するプリアンブル付加部、符号１３１６はプリアンブルが付加された送信パケットを変調し、ベースバンド信号に変換する変調部、符号１３１７はベースバンド信号を送信に必要な周波数帯域に変換し、予め決められている電力に増幅するＲＦ送信部、符号１３１８はＲＦ送信部１３１７の出力信号を電波として送信する送信アンテナである。
【００７１】
シンクノードは、ビーコンパケットを送信する場合、制御部１３１２がビーコンパケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対してビーコンパケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５でビーコンパケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７２】
シンクノードがコンテンション期間にセンサノードから送信されるデータを受信すると、伝搬路推定部１３０９がコンテンション期間のデータパケットのプリアンブルを検出し、制御部１３１２に受信アンテナ１（１３０１）から受信アンテナ４（１３０４）で受信されたプリアンブルの到来タイミングと伝搬路特性を伝える。制御部１３１２はそれぞれのアンテナで得られたシンクノードとセンサノード間の伝搬路特性の中で、最も伝搬路の状態の良い受信アンテナ、例えば伝達関数の振幅の一番大きい受信アンテナを選択し、復調部１３１０に選択したアンテナの信号を復調するように設定する。
【００７３】
選択されたアンテナの信号のプリアンブル以降の信号は復調部１３１０で復調され、ＣＲＣ検出部で計算されたＣＲＣと共に制御部１３１２に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと計算したＣＲＣが等しかった場合、コンテンション期間のデータパケットの受信が正常に行われたものとし、送信元のノードに対して確認応答パケットの送信を行う。
【００７４】
シンクノードがコンテンション期間に確認応答パケットの送信を行う場合、制御部１３１２が確認応答パケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対して確認応答パケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５で確認応答パケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７５】
シンクノードがコンテンションフリー期間にポーリングパケットの送信を行う場合、制御部１３１２がポーリングパケットを送信するタイミングを確認し、プリアンブル選択部１３１４に対してポーリングパケット用プリアンブルを選択させ、構成した送信パケットをＣＲＣ付加部１３１３に対して出力する。送信パケットはＣＲＣ付加部１３１３でＣＲＣが付加され、プリアンブル付加部１３１５で確認応答パケット用プリアンブルが付加され、変調部１３１６で変調され、ＲＦ送信部で送信に必要な帯域に変換され、送信アンテナ１３１８より送信される。
【００７６】
シンクノードがコンテンションフリー期間にセンサノード群から送信されたデータパケットを受信する場合、制御部１３１２は受信するクラスタに含まれるノードが使用するクラスタ内ＩＤを伝搬路推定部１３０９と復調部１３１０に伝える。伝搬路推定部１３０９は各受信アンテナから受信された信号に含まれるセンサノード群から送信されたプリアンブルを検出し、信号の受信タイミングと、各センサノードと各受信アンテナ間の伝達関数を測定する。
【００７７】
【００７８】
本実施形態ではゼロフォーシング法による信号の分離を行うが、ＭＭＳＥ法等の他の方法を用いて信号の分離を行っても良い。復調部１３１０はこのように分離した信号を復調し、ＣＲＣ検出部１３１１に入力するＣＲＣ検出部で入力された信号のＣＲＣを計算し、ＣＲＣ検出部に入力された信号と共に制御部１３１２に入力される。復調したデータに含まれるＣＲＣと計算したＣＲＣが等しかった場合、データパケットの受信が正常に行われたものとして受信データを出力する。
【００７９】
以上に示したようにセンサノード、シンクノードが動作することで図７、図８、図９、図１１に示したフローを実現することができる。これにより送信持続時間が同程度のセンサノード群が同時にデータの送信を行うことで、空間多重度を落とさずに信号を有効に多重することが可能となる。
【００８０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、センサノードは固定のクラスを用いていたが、本実施形態では、クラスが動的に変化する場合を説明する。
【００８１】
センサノードが電池で動作している場合、電池の残量が多い場合は、多くのデータを高頻度で送信し、電池残量が減ってきたら少しのデータを低頻度で送信する場合のセンサノードの構成例と、動作について以下に記載する。
【００８２】
図１４は、センサノードの一構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態と同様のブロックについては同じ符号を付してその説明を省略する。符号１４０１は第１実施形態の制御部１２０７に相当する制御部であり、第１実施形態の制御部１２０７の機能と電池１４０２の残量を検出する機能とを持つ。符号１４０２は電池であり、残量を制御部１４０１に通知する機能を持つ。
【００８３】
制御部１４０１は、例えば、電池１４０２の残量が所定の値より大きいときは送信持続時間が１０ｍｓで送信間隔が１０ｓのクラスのセンサノードとして、残量が所定の値以下のときは送信データを減らし、送信持続時間が１ｍｓで送信間隔が１００ｓのクラスのセンサノードとして振る舞う。アソシエーション時に、その時の電池の残量に応じたクラスをシンクノードに通知すればよい。
【００８４】
通信開始時は電池の残量が所定の値より大きく、通信中に電池残量が所定の値以下となったときは、再度アソシエーションを行い、クラスの変更をシンクノードに通知する。この手順を図１５に示す。また、図１６は、電池容量多クラス（ａ）と、電池容量小クラス（ｂ）における間隔クラスと持続時間クラスとの関係を示す図である。
【００８５】
電源投入時には、電池残量が所定の値より大きいため、Ｓ１５０１のアソシエーション要求時には送信時持続時間が１０ｍｓで送信間隔が１０ｓのクラスとして通知する。シンクノードはＳ１５０２でアソシエーション応答を行い、通知されたクラスに従ってクラスタを構成する（図１６（ａ））。
【００８６】
その後、センサノードの電池残量が減ったことが検知されると、Ｓ１５０３でアソシエーション要求を行う。この時は、送信持続時間が１ｍｓで送信間隔が１００ｓのクラスとして通知する。シンクノードはＳ１５０４でアソシエーション応答を行い、通知されたクラスに従ってクラスタを再構成する（図１６（ｂ））。
【００８７】
以上のように動作させることで、センサノードの電池残量が減り、送信持続時間、ならびに送信間隔が変化しても、クラスタを再構成することでクラスタ内には同程度の送信持続時間のセンサノードが集め直されようにしたため、信号の多重度を有効に使用することが可能となる。
【００８８】
（第３実施形態）
本実施形態では、電源状態のクラスを追加し、電池残量による優先ポーリングを行う。受信時の消費電力の低減方法として受信動作を一定時間だけ止める方法が一般的に行われている。ポーリングによる制御を受ける場合、電源状態のクラスを追加し、電池残量多、電池残量少を表すクラスを更に追加する。センサノードはアソシエーション時に送信持続時間、送信間隔と共に電源状態のクラスをシンクノードに通知し、シンクノードはクラスタを構成する際に送信持続時間、送信間隔、電源状態によってクラスタを構成し、以降のポーリングパケット送信順を電池残量少のクラスを含むクラスタから行う。すると、以下のように制御される。
１）ポーリングをうけるまでは、ある程度の受信動作を行う必要があるため、電池残量が少ないセンサノードについては出来るだけ早くポーリングを行ってデータの送信を行う。
２）以降はできるだけ長い期間受信動作を止められるようにする。
これにより電池残量の少ないセンサノードの電力消費を減らすことが出来る。
【００８９】
上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００９０】
また、本実施の形態で説明した機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００９１】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【００９２】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また前記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、無線通信装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
Ａ…無線通信システム、１０１…シンクノード、１０２…センサノード、２０１…ビーコン、２０２…コンテンション期間、２０３…コンテンションフリー期間、３０１…コンテンションフリー期間開始時間、３０２…ポーリングパケット、３０３…パケット、３０４…ポーリングパケット、３０５…パケット、３０６…ポーリングパケット、３０７…パケット、３０８…ポーリングパケット、３１０…コンテンションフリー期間終了時間、４０１…プリアンブル、４０２…シンクノードのアドレス、４０３…現在のフレーム番号、４０４…コンテンションフリー開始スロット番号、４０５…シンクノードの送信電力、４０７…後続のデータペイロード１のペイロード１長、１２０１…アンテナ、１２０２…切替部、１２０３…ＲＦ受信部、１２０４…伝搬路推定部、１２０５…復調部、１２０６…ＣＲＣ検出部、１２０７…制御部、１２０８…ＣＲＣ付加部、１２０９…プリアンブル選択部、１２１０…プリアンブル付加部、１２１１…変調部、１２１２…ＲＦ送信部、１４０１…制御部、１４０２…電池。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、
前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置。
【請求項２】
前記クラスの割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることを特徴とする請求項１に記載の移動局装置。
【請求項３】
前記クラスの割り当て基準として、更に装置の電源状態を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動局装置。
【請求項４】
前記クラスに基づいたクラスタが指定されたポーリングパケットを受信したときにデータの送信を行うことを特徴とする請求項１か項３までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項５】
通信先の基地局装置が初めて通信を行う相手であった場合に、割り当てられた前記クラスを前記通信先の基地局装置に通知することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項６】
無線通信装置の電源状態によって、割り当てられた前記クラスを変更することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項７】
割り当てられたクラスが変更されたときに、変更後のクラスを前記基地局装置に通知することを特徴とする請求項６に記載の移動局装置。
【請求項８】
少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける基地局装置であって、
前記移動局装置に割り当てられたクラスに基づくクラスタの割り当て基準として１回のデータ送信における送信持続時間を用いることを特徴とする基地局装置。
【請求項９】
前記クラスに基づくクラスタの割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることを特徴とする請求項８に記載の基地局装置。
【請求項１０】
前記クラスに基づくクラスタの割り当て基準として、更に自己の電源状態を用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の基地局装置。
【請求項１１】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を、同じクラスタに割り当てるようにクラスタを構成することを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１２】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を同一のクラスタに割り当てを試みたときに、クラスタ内の移動局装置が所定の数を超える場合に、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を複数のクラスタに割り当てる事を特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１３】
前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１４】
ポーリングパケットを送信した前記複数の移動局装置から同時に送信される信号を受信する請求項１３に記載の基地局装置。
【請求項１５】
初めて通信する移動局装置との間で、該移動局装置が割り当てられているクラスの通知を受けることを特徴とする請求項８から１４までのいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１６】
前記移動局装置からクラスの変更を通知された際に、クラスタへの割り当てをやり直すことを特徴とする請求項８から１５までのいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１７】
電源状態の良くないクラスの移動局装置が含まれるクラスタから順番にポーリングパケットを送信することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の移動局装置。
【請求項１８】
送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含み、
前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当て、
前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１９】
送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含む無線通信方法であって、
前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当てるステップと、
前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１】
少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける移動局装置であって、
前記移動局装置を割り当てるクラスの割り当て基準として送信持続時間を用いる事を特徴とする移動局装置。
【請求項２】
前記クラスの割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることを特徴とする請求項１に記載の移動局装置。
【請求項３】
前記クラスの割り当て基準として、更に装置の電源状態を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動局装置。
【請求項４】
前記クラスに基づいたクラスタが指定されたポーリングパケットを受信したときにデータの送信を行うことを特徴とする請求項１か項３までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項５】
通信先の基地局装置が初めて通信を行う相手であった場合に、割り当てられた前記クラスを前記通信先の基地局装置に通知することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項６】
無線通信装置の電源状態によって、割り当てられた前記クラスを変更することを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項７】
割り当てられたクラスが変更されたときに、変更後のクラスを前記基地局装置に通知することを特徴とする請求項６に記載の移動局装置。
【請求項８】
少なくとも１の基地局装置と、複数の移動局装置と、を含み、マルチユーザＭＩＭＯを用いてデータの通信が行われる無線通信システムにおける基地局装置であって、
前記移動局装置に割り当てられたクラスに基づくクラスタの割り当て基準として１回のデータ送信における送信持続時間を用いることを特徴とする基地局装置。
【請求項９】
前記クラスに基づくクラスタの割り当て基準として、更に１回のデータ送信における送信間隔を用いることを特徴とする請求項８に記載の基地局装置。
【請求項１０】
前記クラスに基づくクラスタの割り当て基準として、更に自己の電源状態を用いることを特徴とする請求項８又は９に記載の基地局装置。
【請求項１１】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を、同じクラスタに割り当てるようにクラスタを構成することを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１２】
前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を同一のクラスタに割り当てを試みたときに、クラスタ内の移動局装置が所定の数を超える場合に、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスが同一である移動局装置を複数のクラスタに割り当てる事を特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１３】
前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１４】
ポーリングパケットを送信した前記複数の移動局装置から同時に送信される信号を受信する請求項１３に記載の基地局装置。
【請求項１５】
初めて通信する移動局装置との間で、該移動局装置が割り当てられているクラスの通知を受けることを特徴とする請求項８から１４までのいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１６】
前記移動局装置からクラスの変更を通知された際に、クラスタへの割り当てをやり直すことを特徴とする請求項８から１５までのいずれか１項に記載の基地局装置。
【請求項１７】
電源状態の良くないクラスの移動局装置が含まれるクラスタから順番にポーリングパケットを送信することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の移動局装置。
【請求項１８】
送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含み、
前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当て、
前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１９】
送信持続時間に基づいた複数のクラスの１つが割り当てられる複数の移動局装置と、前記移動局装置と通信する基地局装置とを含む無線通信方法であって、
前記基地局装置が、前記複数の移動局装置に割り当てられているクラスに基づき、前記複数の移動局装置を複数のクラスタに割り当てるステップと、
前記基地局装置が、前記割り当てたクラスタ単位で、前記複数の移動局装置にポーリングパケットを送信するステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−７８０４７（Ｐ２０１３−７８０４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７７０９（Ｐ２０１１−２１７７０９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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