JP5143228B2 - 無線端末および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、データの送信タイミング制御を行う無線端末および通信システムに関する。

国の重点施策としてＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）を用いた交通事故死者数削減がうたわれており、なかでも車と車が無線通信を用いてお互いの位置情報、速度等の情報を直接交換することにより事故を未然に防ぐ車々間通信システムの実現が期待されている。国内の車々間通信は現在ＩＴＳ情報通信システム推進会議（ＩＴＳ Forum）にて規格化作業中であり、車々間通信車載器を搭載した車両は、自車の位置情報，速度情報，ブレーキ情報，ウィンカー情報等を１つのパケット（パケット長固定）に集約し、同一周波数で、ある一定の送信周期に基づき繰り返し送信するシステムが提案されている。パケットを受信した車両は、パケット解析を行い、自車の安全を脅かす車両が周囲に存在すると判断した場合には、たとえばカーナビのディスプレイ上に警告を表示する、または必要に応じて介入制御（たとえば強制ブレーキ）を行う、などの動作を行うことが想定される。

しかしながら、何も考えずに全車両が同一周波数を用いて、同一のパケット長、同一の送信周期で繰り返しパケットを送信する場合、ある一定の確率に基づき、車両台数が少ないにもかかわらずパケットの送信タイミングが完全に一致してしまい、永遠にパケット衝突が続くデッドロック状態が発生する可能性がある。また、各車両はデッドロック状態の発生を検出する手段がなく、これを回避することができないという問題がある。このデッドロック状態を回避するためには、たとえば、自車両の送信タイミングと同じタイミングで他の車両が送信していることを検出（キャリアセンス）する必要があるが、自車両の送信タイミングと同時にキャリアセンスを行うと、自信号をキャリアセンスしてしまうこととなり意味を成さない。

一方、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.)）８０２．１１ａなどの無線ＬＡＮシステムでは、パケット衝突を回避するためにバックオフ制御が用いられている。バックオフ制御とは、キャリアセンスを行って他端末のキャリアが検出されなかった場合にも、即座にパケットを送信するわけではなく、規定のＣＷ（Contention Window）範囲内で乱数を発生させ、その乱数値に基づいたランダム時間（バックオフ時間）を送信開始までの待ち時間として加味する方式である。

たとえば、上述の車々間通信のように、各端末が同一周波数を用いて同一のパケット長かつ同一の送信周期で繰り返しパケットを送信するようなアプリケーションの場合、各端末の送信タイミングが完全に一致し、互いにキャリアセンスが不可能となるデッドロック状態が発生する可能性がある。バックオフ制御は、パケットを送信する度にバックオフ時間をランダムに設定するため、このようなデッドロック状態を自律的に回避できる手段として有効である。

また、たとえば、下記特許文献１では、パケットの衝突を回避するために、変調信号に拡散符号を乗算して送信を行うと同時に、同周波数チャネルの観測を行い、逆拡散を行うことで干渉信号の電力を検出する方式が提案されている。本方式においては干渉信号電力値を用いて当該パケットの衝突有無について判定し、衝突ありと判定した場合にバックオフ時間送信を停止した後に次のパケットの送信を行う。

特開平９−６４８８４号公報

しかしながら、上記従来のバックオフ制御の技術によれば、キャリアセンスを行って他端末のキャリアが検出されなかった場合にもバックオフ時間を加味して送信を行う。そのため、これまでパケットが衝突していなかったにもかかわらず、ランダムなバックオフ時間が加わることにより衝突が発生してしまい、パケット損失が発生してしまう可能性がある、という問題があった。

また、上記特許文献１に記載の方式では拡散符号を用いるため、多くの端末を収容するためには拡散符号長を大きな値に設定する必要がある。そのため、１チャネルあたりの周波数帯域幅が増大してしまう、という問題があった。また、拡散・逆拡散処理を行う必要があるため、端末の変復調部の回路規模が増大する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックオフ制御で見られるような制御方法に起因したパケットの損失を回避しつつ、比較的少ない周波数帯域の確保のみにより、パケット送信タイミングのデッドロック状態を回避できる無線端末および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の周波数を用いて固定パケット長の送信データを固定周期で送信する無線端末であって、自端末が送信データを送信中であることを示すビジー信号を、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で生成するビジー信号生成手段と、システムを構成する他の無線端末から受信した信号に含まれる前記第２の周波数の信号を検出するビジー信号抽出手段と、前記ビジー信号抽出手段の検出結果に基づいて送信データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、を備え、前記ビジー信号を前記送信データの送信中に送信することを特徴とする。

この発明によれば、送信データ系列を送信する周波数と異なる周波数で自端末が送信中であることを示すビジー検出用信号を送信するようにしたので、バックオフ制御で見られるような制御方法に起因したパケットの損失を回避しつつ、比較的少ない周波数帯域の確保のみにより、パケット送信タイミングのデッドロック状態を回避できる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる無線端末の実施の形態１の機能構成例を示す図である。 図２は、デッドロック状態の概念を示す図である。 図３は、データ送信用周波数感知回路およびビジー検出用周波数感知回路の機能構成例を示す図である。 図４は、ビジー検出用信号の送信タイミングの一例を示す図である。 図５は、パケット送信タイミングの変更の一例を示す図である。 図６は、ビジー検出用周波数で送信する信号を無変調キャリア信号とした場合の周波数軸上の信号配置例を示す図である。 図７は、本発明にかかる無線端末の実施の形態２の機能構成例を示す図である。 図８は、ＯＦＤＭ伝送を用いた場合の周波数軸上の信号配置例を示す図である。 図９は、本発明にかかる無線端末の実施の形態３の送信タイミングの変更例を示す図である。

以下に、本発明にかかる無線端末および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる無線端末の実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の無線端末は、受信回路１と送信回路２を備える。

受信回路１は、受信信号からデータ送信用周波数の成分のみを抽出するデータ送信用周波数抽出フィルタ１１と、データ送信用周波数抽出フィルタ１１で抽出したデータ送信用周波数の成分を復調してデータ系列を再生するデータ復調部１２と、データ送信用周波数抽出フィルタ１１で抽出したデータ送信用周波数の成分を観測し、データ送信用周波数の信号有無について判定するデータ送信用周波数感知回路１３と、受信信号からビジー検出用周波数の成分のみを抽出するビジー検出用周波数抽出フィルタ１４と、ビジー検出用周波数抽出フィルタ１４で抽出したビジー検出用周波数の成分を観測し、ビジー検出用周波数の信号有無について判定するビジー検出用周波数感知回路１５と、データ送信用周波数感知回路１３とビジー検出用周波数感知回路１５より取得したそれぞれの周波数成分の有無に関する情報を用いて、自端末のパケット送信タイミングと他端末のパケット送信タイミングの関係から、次パケットの適切な送信タイミングを決定する送信タイミング決定回路１６と、で構成される。

また、送信回路２は、送信データ系列を変調し、データ送信用周波数を用いて送信パケットを作成するデータ送信用周波数送信パケット作成部１７と、自端末がデータ送信用周波数を用いてデータを含んだパケットの送信を行う時間帯を複数のタイムスロットに区切り、ビジー検出用周波数を用いて信号を送出するタイミングを当該複数タイムスロットの中からランダムに選択し、選択したタイミングに基づきビジー検出用周波数を用いた信号を作成するビジー検出用周波数送信信号作成部１８と、送信タイミング決定回路１６より取得した適切なパケット送信タイミングに基づき、次パケットの送信タイミングを変更する送信タイミング変更回路１９と、で構成される。

図２は、デッドロック状態の概念を示す図である。図２の送信周期Ｔは、固定の送信周期を示している。図２の端末Ａと端末Ｂは、同一の送信周期Ｔでデータを送信しており、また、図中の矩形で示したデータの送信タイミングが一致している。このように、各無線端末が同一周波数を用いて、同一のパケット長、同一の送信周期で繰り返しパケットを送信する場合に、各無線端末の送信タイミングが完全に一致してしまい、互いにキャリアセンスが不可能となった状態が、デッドロック状態である。本実施の形態では、このようなデッドロック状態を各無線端末が自律的に回避する。

つづいて、本実施の形態の動作について説明する。なお、ここでは、本実施の形態の無線端末と同様の無線端末が通信システムを構成し、その通信システム内の端末間で通信を行っていることとする。まず、受信動作について説明する。受信した信号は、まず、データ送信用周波数抽出フィルタ１１およびビジー検出用周波数抽出フィルタ１４に出力される。データ送信用周波数抽出フィルタ１１は、受信信号からデータ送信用周波数成分を抽出し、ビジー検出用周波数抽出フィルタ１４は受信信号からビジー検出用周波数成分を抽出する。

データ送信用周波数成分には、他端末から送信されたパケット（情報）が含まれているとする。データ復調部１２は、抽出したデータ送信用周波数成分を用いてデータ復調を行い、他端末からの送信された情報であるデータ系列を得る。

データ送信用周波数感知回路１３は、次パケットの送信タイミングを決定するために、他端末のパケット送信周波数成分を観測する一般的なキャリアセンスの回路である。データ送信用周波数感知回路１３は、抽出されたデータ送信用周波数成分の信号検出を行う。

本実施の形態では、ビジー検出用周波数成分には、後述のように、その信号の送信元の端末が現在パケット送信中であることを示すビジー検出用信号が含まれていることとする。ビジー検出用周波数感知回路１５は、抽出されたビジー検出用周波数成分の観測を行い、ビジー検出用周波数の信号検出を行う。データ送信用周波数感知回路１３によるキャリアセンスでは、自端末パケット送信中には、自端末が送信した送信信号を観測してしまい、他端末から送信された信号を感知することができない。これに対し、ビジー検出用周波数感知回路１５を用いてビジー検出用周波数成分を観測すると、自端末パケットと他端末パケットの送信タイミングが完全に一致している場合にも、他端末のパケットの存在を把握することができる。なお、自端末がビジー検出用信号を送信している間は、ビジー検出用周波数感知回路１５は自信号をキャリアセンスしてしまうこととなり、他端末から送信された当該周波数成分の観測をすることができないため、それ以外の時間帯で観測を行う。

図３は、データ送信用周波数感知回路１３およびビジー検出用周波数感知回路１５の機能構成例を示す図である。データ送信用周波数感知回路１３とビジー検出用周波数感知回路１５は、観測する周波数は異なるが、機能構成は同様であり、図３に示すように、他端末より送信された各周波数成分の信号電力を算出する電力算出回路２１と、所定の閾値以上の信号電力が算出された場合には信号検出と判定し閾値未満であった場合には信号不検出と判定する閾値判定回路２２と、を備える。

送信タイミング決定回路１６は、データ送信用周波数感知回路１３の判定結果およびビジー検出用周波数感知回路１５の信号検出の結果に基づいて、以下の基準により次パケットの送信タイミングを決定する。データ送信用周波数感知回路１３がデータ送信用周波数成分を検出した場合には、パケット衝突を回避するため、当然のことながら送信指示を出さない。これは一般的なキャリアセンス回路を用いた場合の動作と同様である。また、自端末のパケット送信時間中にビジー検出用周波数感知回路１５がビジー検出用周波数成分の信号を検出した場合には、たとえば所定の時間分送信タイミングを変更するなど、次パケット以降の衝突を回避するために適切な送信タイミングを設定する。

つぎに送信動作について説明する。まず、送信回路２のデータ送信用周波数送信パケット作成部１７は、送信データ系列を変調し、送信パケットを作成する。一方で、ビジー検出用周波数送信信号作成部１８は、送信するビジー検出用信号を作成する。なお、ビジー検出用信号は自端末が現在送信中であることを他端末に通知するための信号であり、他端末が信号電力さえ検出できればよいことから、ビジー検出用周波数の信号であれば信号の中身は任意でよい。

ビジー検出用信号は自端末がパケットを送信している場合に送信するが、パケット送信時間中、常に送信し続けるわけではない。図４は、ビジー検出用信号の送信タイミングの一例を示す図である。図４に示すように、パケット送信時間を複数のタイムスロットに分割し（図中では一例として１０個のタイムスロットに分割）、その中からビジー検出用信号を送信するタイムスロットを選択する。この際、送信パケット毎に、ビジー検出用信号を送信するタイムスロットの位置（何番目のタイムスロットであるか）がランダムとなるように選択する。

図４の場合には、はじめ送信周期Ｔでは、６番目のスロットをビジー検出用信号送信スロットＳ１とし、パケットの送信が終わった時点から空き時間Ｌ（Ｌは送信周期Ｔからパケットの送信時間を減じた時間）の後に、次のパケットを送信するが、このときは、３番目のスロットをビジー検出用信号送信スロットＳ２としている。

このように、パケット送信時間中、ビジー検出用信号を常時送信しない構成とすることにより、ビジー検出用信号の送信時間中以外の時間に他端末のビジー検出用信号をキャリアセンスすることが可能となる。また、送信パケットごとに、複数のタイムスロットの中からビジー検出用信号を送信するタイムスロットをランダムに選択する構成とすることにより、完全なデッドロック状態を回避することが可能となる。

送信タイミング変更回路１９は、送信タイミング決定回路１６が決定した送信タイミングに基づいて、次パケットの送信タイミングの変更が必要な場合には次パケットの送信タイミングを変更する。図５は、パケット送信タイミングの変更の一例を示す図である。図５に示すように、時刻ｔ１で衝突が発生した場合に、時間帯ｔ２の間で、端末Ａと端末Ｂは、ビジー検出用信号ＢＳを検出する。そして、端末Ａと端末Ｂは、図中の時間帯ｔ３に示すように、次パケットの送信周期内の送信タイミングを変更する。このように、送信周期内でどの程度送信タイミングを変更するかは、端末ごとに変えておけば、次パケット以降では衝突は発生しない。

このように、本実施の形態では、送信データ系列を送信する周波数と異なる周波数で自端末が送信中であることを示すビジー検出用信号を送信するようにした。このため、使用周波数、パケット長および送信周期が同一であることを想定した無線通信システムにおいて、バックオフ制御で見られるような制御方法に起因したパケットの損失を回避しつつ、若干の周波数帯域の増加のみによって各端末が自律的にデッドロック状態を回避することが可能となる。

なお、シングルキャリア伝送の場合には、ビジー検出用周波数で送信する信号を無変調キャリア信号とすることにより、ビジー検出用周波数で送信する周波数帯域幅を最小限に抑えることができる。図６は、ビジー検出用周波数で送信する信号を無変調キャリア信号とした場合の周波数軸上の信号配置例について示したものである。図中の抽出範囲Ｂ１は、データ送信用周波数帯Ｆ１を抽出するためのデータ送信用周波数抽出フィルタ１１の抽出範囲の例であり、抽出範囲Ｂ２は、ビジー検出用周波数帯Ｆ２を抽出するためのビジー検出用周波数抽出フィルタ１４の抽出範囲の例である。

また、本実施の形態では、データ送信用周波数で生成する信号とビジー検出用周波数で生成する信号とを別々に２本のアンテナから送信する場合の構成について説明したが、それら信号を合成する機能部を追加し、合成した信号を１つのアンテナから送信する構成にしてもよい。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる無線端末の実施の形態２の機能構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態の無線端末は、受信回路１ａと送信回路２ａを備える。本実施の形態では、無線端末は、たとえばＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送のように、複数のサブキャリアを束ねて通信を行うこととする。

本実施の形態の受信回路１ａは、受信信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行い周波数信号に変換して、周波数信号からデータ送信用サブキャリアとビジー検出用サブキャリアを抽出するＦＦＴ部３１と、ＦＦＴ部３１が抽出したデータ送信用サブキャリアをデマッピングしてデータ系列を再生するデータ送信用サブキャリアデマッピング部３２と、ＦＦＴ部３１が抽出したデータ送信用サブキャリアを観測し、データ送信用サブキャリアの信号有無について判定するデータ送信用サブキャリア感知回路３３と、
ＦＦＴ部３１が抽出したビジー検出用サブキャリアの成分を観測し、ビジー検出用サブキャリアの信号有無について判定するビジー検出用サブキャリア感知回路３４と、データ送信用サブキャリア感知回路３３の検出結果とビジー検出用サブキャリア感知回路３４の検出結果に基づいて、次パケットの適切な送信タイミングを決定する送信タイミング決定回路１６ａと、で構成される。

また、本実施の形態の送信回路２ａは、送信データ系列を変調し、データ送信用サブキャリアとしてマッピングするデータ送信用サブキャリアマッピング部３５と、自端末がパケットの送信を行う時間帯を複数のタイムスロットに区切り、ビジー検出用サブキャリアを用いて信号を送出するタイミングを当該複数タイムスロットの中からランダムに選択し、選択したタイミングに基づきビジー検出用サブキャリア信号を作成するビジー検出用サブキャリア信号作成部３６と、マッピングされたデータ送信用サブキャリアに対してＩＦＦＴ部３７と、実施の形態１と同様に送信タイミングを変更する送信タイミング変更回路１９と、で構成される。

複数のサブキャリアを束ねて通信を行うＯＦＤＭ伝送では、全サブキャリアのうち１つ、または少数のサブキャリアをビジー検出用サブキャリアとして割り当て、残りをデータ送信用サブキャリアとして割り当てることにより、データ送信用周波数とビジー検出用周波数との切り分けが可能となる。

図８は、ＯＦＤＭ伝送を用いた場合の周波数軸上の信号配置例について示したものである。図８に示すように、たとえば、Ｃ個のサブキャリアを用いる場合、（Ｃ−２）番目のサブキャリアをビジー検出用サブキャリアとする。そして、（Ｃ−２）番目以外のサブキャリをデータ送信用サブキャリアとする。

つづいて動作について説明する。まず、受信動作について説明する。受信回路１ａのＦＦＴ部３１は、受信した信号に対してＦＦＴを行い、データ送信用サブキャリア成分とビジー検出用サブキャリア成分を抽出する。データ送信用サブキャリアデマッピング部３２は、データ送信用サブキャリアをデマッピングして他端末から送信された送信データ系列を得る。

データ送信用サブキャリア感知回路３３は、ＦＦＴ部３１が抽出したデータ送信用サブキャリア成分を観測して、信号を検出する。データ送信用サブキャリア感知回路３３は、実施の形態１のデータ送信用周波数検知回路１３と同様に一般的なキャリアセンスの回路である。

また、ビジー検出用サブキャリア感知回路３４は、ＦＦＴ部３１が抽出したビジー検出用サブキャリア成分を観測して、信号を検出する。実施の形態１のビジー検出用周波数感知回路１５と同様に、自端末パケットと他端末パケットの送信タイミングが完全に一致している場合にも、他端末のパケットの存在を把握することができる。このとき、自端末がビジー検出用信号を送信している間は自信号をキャリアセンスしてしまうこととなり、他端末のビジー検出用サブキャリア成分を観測することができないため、それ以外の時間帯に観測を行うこととする。

データ送信用サブキャリア感知回路３３およびビジー検出用サブキャリア感知回路３４の構成は、実施の形態１で説明したデータ送信用周波数感知回路１３およびビジー検出用周波数感知回路１５と同様であり、たとえば、図３の構成とする。

送信タイミング決定回路１６ａは、以下の基準により次パケットの送信タイミングを決定する。データ送信用サブキャリア感知回路３３がデータ送信用サブキャリア成分を検出した場合には、パケット衝突を回避するため、当然のことながら送信指示を出すことはない。これは一般的なキャリアセンス回路と同様である。また、自端末パケット送信時間中にビジー検出用サブキャリア感知回路３４が他端末のビジー検出用サブキャリア成分を検出した場合には、実施の形態１の送信タイミング決定回路１６と同様に次パケット以降の衝突を回避するように適切な送信タイミングを設定する。

つぎに、送信回路２ａの動作について説明する。まず、データ送信用サブキャリアマッピング部３５が、送信データ系列を変調し、データ送信用サブキャリアとしてマッピングする。一方で、ビジー検出用サブキャリア信号作成部３６は、ビジー検出用信号を作成する。ビジー検出用信号はパケット送信時間中に常に送信し続けるわけではなく、実施の形態１と同様に、送信パケットごとに、ビジー検出用信号を送信するタイムスロットをランダムに選択する。なお、実施の形態１と同様に、ビジー検出用信号の中身は任意でよい。

そして、ＩＦＦＴ回路３７が、マッピングされた全データ送信用サブキャリア信号をＩＦＦＴすることにより、ＯＦＤＭ送信信号を作成する。送信タイミング変更回路１９は、実施の形態１と同様に、送信タイミング決定回路１６ａが決定したタイミングに基づいて、実施の形態１と同様に送信タイミングを変更する。

なお、本実施の形態では、ＯＦＤＭ方式を採用する場合について説明したが、これに限らず他のマルチキャリア方式を採用する場合に、同様にサブキャリアのうちの１つ以上をビジー信号用の周波数として用いるようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、使用周波数、パケット長、送信周期が同一であることを想定したＯＦＤＭ無線通信システムにおいて、サブキャリアのうちの１つをビジー検出用信号として用いるようにした。このため、ＯＦＤＭ方式を採用する場合にも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図９は、本発明にかかる無線端末の実施の形態３の送信タイミングの変更例を示す図である。本実施の形態の無線端末の機能構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の構成要素は、同一の符号を用いて説明する。また、本実施の形態の送信タイミング決定回路１６の動作以外の動作は実施の形態１の動作と同様である。

本実施の形態の送信タイミング決定回路１６は、実施の形態１と同様の動作を行うが、さらに、送信タイミング決定を行う際のビジー検出用周波数感知回路１５の検出結果が、自端末パケット送信時間中から、ある時間離れた位置に他端末のビジー検出用周波数成分を検出した場合についても、所定の条件を満たした場合には、次パケット送信時に当該時間帯にパケット送信タイミングを変更するよう指示をする。所定の条件としては、たとえば、他端末のビジー検出用周波数成分を検出した位置が自端末パケット送信時間に所定の間隔より近い位置にあり、かつ、次パケットを送信する送信周期のなかに変更前に送信を予定している時間帯より時間利用率の低い時間帯を発見した場合、とする。

たとえば、図９に示した例では、時間帯ｔ４では、端末Ａと端末Ｂの送信タイミングは完全には一致していないが、近い位置（所定の間隔以内）にあり、次パケットの送信周期Ｔ内には、どちらの端末の送信にも使われていない空き時間帯（送信周期内に所定の値以上の送信データが送られていない時間帯）が存在する。このような場合には、時間帯ｔ５のように、空いている時間帯に端末Ｂの送信タイミングを変更する。なお、この際、パケット送信タイミングが近い端末が両端末ともタイミングを変更してしまうと、目的の効果が得られないため、変更する際にどちらの端末がタイミングを変更するかを一意に決定できる規則（たとえば、２つの端末のうち、識別番号の若い方がタイミングを変更する、など）を決めておくようにすればよい。

なお、本実施の形態では、実施の形態１の送信タイミング決定回路１６が上述のような動作を行うようにしたが、実施の形態２の構成とし、送信タイミング決定回路１６ａが上述のような動作を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、他端末のビジー検出用周波数成分を自端末パケット送信タイミングと所定の間隔以内の位置に検出し、かつ、次パケットを送信する送信周期のなかに変更前に送信を予定している時間帯より時間利用率の低い時間帯を発見した場合にも次パケットの送信タイミングを変更するようにした。実施の形態１の効果に加え、さらに、無線端末内のクロックにジッタなどの誤差要因が発生し、送信タイミングに誤差が発生した状況下でも、パケットが衝突する可能性を低減することができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、実施の形態１で説明した送信タイミング決定回路１６が他端末のビジー検出用周波数成分を自端末パケット送信タイミングと所定の間隔以内の位置に検出した場合にも次パケットの送信タイミングを変更するようにした。本実施の形態では、無線端末の構成は実施の形態２と同様の構成とし、送信タイミング決定回路１６ａが実施の形態３の送信タイミング決定回路１６と同様の動作を行う。

送信タイミング決定回路１６ａは、実施の形態２と同様の動作を行うが、さらに、ビジー送信用サブキャリア感知回路３３の出力を用いて、実施の形態３と同様に、自端末パケット送信タイミングと、所定の間隔以内の位置に他端末のビジー検出用サブキャリア成分を検出した場合、かつ、次パケットを送信する送信周期のなかに変更前に送信を予定している時間帯より時間利用率の低い時間帯を発見した場合にも、次パケットの送信タイミングを変更するようにした。

このように、本実施の形態では、実施の形態２の構成の場合に、実施の形態３と同様に、他端末のビジー検出用周波数成分を自端末パケット送信タイミングと所定の間隔以内の位置に検出し、かつ、次パケットを送信する送信周期のなかに変更前に送信を予定している時間帯より時間利用率の低い時間帯を発見した場合にも次パケットの送信タイミングを変更するようにした。このため、ＯＦＤＭ方式を採用する場合にも、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる無線端末および通信システムは、データの送信タイミング制御を行う通信システムに有用であり、特に、パケットの衝突を避ける無線端末および通信システムに適している。

１，１ａ 受信回路
２，２ａ 送信回路
１１ データ送信用周波数抽出フィルタ
１２ データ復調部
１３ データ送信用周波数感知回路
１４ ビジー検出用周波数抽出フィルタ
１５ ビジー検出用周波数感知回路
１６ 送信タイミング決定回路
１７ データ送信用周波数送信パケット作成部
１８ ビジー検出用周波数送信信号作成部
１９ 送信タイミング変更回路
２１ 電力算出回路
２２ 閾値判定回路
３１ ＦＦＴ部
３２ データ送信用サブキャリアデマッピング部
３３ データ送信用サブキャリア感知回路
３４ ビジー検出用サブキャリア感知回路
３５ データ送信用サブキャリアマッピング部
３６ ビジー検出用サブキャリア信号作成部
３７ ＩＦＦＴ部
Ｓ１，Ｓ２ ビジー検出用信号送信スロット
Ｔ 送信周期
ｔ１ 時刻
ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５ 時間帯

Claims (10)

1. 第１の周波数を用いて固定パケット長の送信データを固定周期で送信する無線端末であって、
   自端末が送信データを送信中であることを示すビジー信号を、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で生成するビジー信号生成手段と、
   システムを構成する他の無線端末から受信した信号に含まれる前記第２の周波数の信号を検出するビジー信号抽出手段と、
   前記ビジー信号抽出手段の検出結果に基づいて送信データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、
   を備え、
   前記ビジー信号を前記送信データの送信中に送信することとし、
   前記送信タイミング決定手段は、自端末が送信データを送信中に、前記ビジー信号抽出手段がビジー信号を検出した場合に、端末ごとに定められた所定の時間だけ送信データの送信タイミングを変更することを特徴とする無線端末。
2. 第１の周波数を用いて固定パケット長の送信データを固定周期で送信する無線端末であって、
   自端末が送信データを送信中であることを示すビジー信号を、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で生成するビジー信号生成手段と、
   システムを構成する他の無線端末から受信した信号に含まれる前記第２の周波数の信号を検出するビジー信号抽出手段と、
   前記ビジー信号抽出手段の検出結果に基づいて送信データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、
   を備え、
   前記ビジー信号を前記送信データの送信中に送信することとし、
   前記送信データの１パケットの送信時間帯を複数のスロットに分割し、前記分割したスロットのうちの１つをパケットの送信ごとにランダムに選択し、選択したスロットで前記ビジー信号を送信することを特徴とする無線端末。
3. 第１の周波数を用いて固定パケット長の送信データを固定周期で送信する無線端末であって、
   自端末が送信データを送信中であることを示すビジー信号を、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で生成するビジー信号生成手段と、
   システムを構成する他の無線端末から受信した信号に含まれる前記第２の周波数の信号を検出するビジー信号抽出手段と、
   前記ビジー信号抽出手段の検出結果に基づいて送信データの送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段と、
   を備え、
   前記ビジー信号を前記送信データの送信中に送信することとし、
   前記送信タイミング決定手段は、さらに、自端末の送信データの送信タイミングと前記ビジー信号抽出手段がビジー信号を検出したタイミングとの差が第１のしきい値以内であった場合、かつ、送信周期内に、１パケットの送信時間以上の第２のしきい値以上送信データが送られていない期間である空き時間帯が存在する場合に、前記送信データの送信タイミングが前記空き時間帯内となるよう送信タイミングを変更することを特徴とする無線端末。
4. 前記送信データの１パケットの送信時間帯を複数のスロットに分割し、前記分割したスロットのうちの１つをパケットの送信ごとにランダムに選択し、選択したスロットで前記ビジー信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
5. 前記送信タイミング決定手段は、さらに、自端末の送信データの送信タイミングと前記ビジー信号抽出手段がビジー信号を検出したタイミングとの差が第１のしきい値以内であった場合、かつ、送信周期内に、１パケットの送信時間以上の第２のしきい値以上送信データが送られていない期間である空き時間帯が存在する場合に、前記送信データの送信タイミングが前記空き時間帯内となるよう送信タイミングを変更することを特徴とする請求項１、２または４に記載の無線端末。
6. 前記ビジー信号抽出手段は、
   他端末から送信された信号から所定の周波数成分の信号電力を算出する電力算出手段と、
   前記算出された信号電力が所定の閾値以上の場合に信号検出と判定し、前記算出された信号電力が閾値未満の場合に信号不検出と判定する閾値判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の無線端末。
7. 前記送信データをシングルキャリア方式で送信し、前記ビジー信号を無変調キャリア信号とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の無線端末。
8. 前記送信データをマルチキャリア伝送方式とし、前記第２の周波数をマルチキャリア伝送に用いる１つ以上のサブキャリアとすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の無線端末。
9. 前記マルチキャリア伝送方式をＯＦＤＭ伝送方式とすることを特徴とする請求項８に記載の無線端末。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の無線端末を複数備えることを特徴とする通信システム。

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