特開 2023-57640 情報伝送システム、情報伝送方法、端末プログラムおよび基地局プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023057640

(43)【公開日】2023-04-24

(54)【発明の名称】情報伝送システム、情報伝送方法、端末プログラムおよび基地局プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/26 20060101AFI20230417BHJP

   H04W 72/02 20090101ALI20230417BHJP

   H04J 3/06 20060101ALI20230417BHJP

【ＦＩ】

H04L27/26 310

H04W72/02

H04L27/26 410

H04J3/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021167219

(22)【出願日】2021-10-12

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 太田真衣、藤井威生、安達宏一及び田久修、「パケット型インデックス変調方式における干渉回避法の一検討」、２０２１年 電子情報通信学会総合大会 通信講演論文集１、Ｂ－１７－２８、４９１頁、電子情報通信学会、令和３年２月２３日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 鈴木康介及び安達宏一、「パケット型インデックス変調における適応的ビットマッピング手法の検討」、２０２１年 電子情報通信学会通信ソサイエティ大会 通信講演論文集１、Ｂ－５－７７、２８０頁、電子情報通信学会、令和３年８月３１日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度 総務省「環境ダイナミクスを活用したフレキシブルＬＰＷＡの研究開発」委託研究 産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504133110

【氏名又は名称】国立大学法人電気通信大学

(74)【代理人】

【識別番号】100205350

【弁理士】

【氏名又は名称】狩野 芳正

(74)【代理人】

【識別番号】100117617

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭策

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康介

(72)【発明者】

【氏名】安達 宏一

(72)【発明者】

【氏名】藤井 威生

(72)【発明者】

【氏名】太田 真衣

(72)【発明者】

【氏名】田久 修

【テーマコード（参考）】

5K028

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K028BB04

5K067DD17

5K067EE02

5K067EE10

(57)【要約】

【課題】ＰＬＩＭ方式でパケット衝突を抑制する。
【解決手段】論理インデックス決定部は、論理周波数チャネルを表す論理周波数チャネルインデックスと、論理時間スロットを表す論理時間スロットインデックスとを決定する。物理インデックス算出部は、使用可能な物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックスと、使用可能な物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックスとを算出する。送信部は、パケットを、物理周波数チャネルを用いて、物理時間スロットの間に送信する。物理インデックス検出部は、物理周波数チャネルインデックスと、物理時間スロットインデックスとを検出する。論理インデックス算出部は、論理周波数チャネルインデックスと論理時間スロットインデックスを算出する。情報結合部は、パケットと、論理周波数チャネルインデックスと、論理時間スロットインデックスとを結合して送信データを復元する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信データをパケットとしてＰＬＩＭ（Ｐａｃｋｅｔ－Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｄｅｘ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パケット型インデックス変調）方式で送信する端末と、
前記パケットを受信する基地局と
を備え、
前記端末は、
前記送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックスと、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックスとを決定する論理インデックス決定部と、
前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスと、前記パケットに含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを前記第１ビット数以上の第３ビット数で表す物理周波数チャネルインデックスと、使用可能な物理時間スロットを前記第２ビット数以上の第４ビット数で表す物理時間スロットインデックスとを算出する物理インデックス算出部と、
前記パケットを、前記物理周波数チャネルを用いて、前記物理時間スロットの間に送信する送信部と
を備え、
前記基地局は、
前記パケットを受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、前記受信周波数を含む前記物理周波数チャネルを表す前記物理周波数チャネルインデックスと、前記受信時刻を含む前記物理時間スロットを表す前記物理時間スロットインデックスとを検出する物理インデックス検出部と、
前記物理周波数チャネルインデックスと、前記物理時間スロットインデックスと、前記パケットの前記パケットヘッダ情報とに基づいて、前記論理周波数チャネルインデックスと前記論理時間スロットインデックスを算出する論理インデックス算出部と、
前記パケットと、前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスとを結合して前記送信データを復元する情報結合部と
を備える
情報伝送システム。

【請求項2】

請求項１に記載の情報伝送システムにおいて、
前記端末とは非同期で動作する別の端末
をさらに備える
情報伝送システム。

【請求項3】

請求項２に記載の情報伝送システムにおいて、
前記物理インデックス算出部は、前記端末を識別するためのデバイスアドレスと、前記パケットを識別するパケットカウンタとにさらに基づいて前記物理周波数チャネルインデックスおよび前記物理時間スロットインデックスを算出し、
前記論理インデックス算出部は、前記パケットヘッダ情報に含まれる前記デバイスアドレスおよび前記パケットカウンタにさらに基づいて前記論理周波数チャネルインデックスおよび前記論理時間スロットインデックスを算出する
情報伝送システム。

【請求項4】

請求項３に記載の情報伝送システムにおいて、
前記物理インデックス算出部は、前記パケットカウンタの最大値にさらに基づいて前記物理周波数チャネルインデックスおよび前記物理時間スロットインデックスを算出し、
前記論理インデックス算出部は、前記パケットカウンタの前記最大値にさらに基づいて前記論理周波数チャネルインデックスおよび前記論理時間スロットインデックスを算出する
情報伝送システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一項に記載の情報伝送システムにおいて、
前記物理インデックス算出部は、使用が禁止されている禁止周波数チャネルの情報を含むリソースマップにさらに基づいて前記物理周波数チャネルインデックスおよび前記物理時間スロットインデックスを算出し、
前記論理インデックス算出部は、前記端末と共有している前記リソースマップにさらに基づいて前記論理周波数チャネルインデックスおよび前記論理時間スロットインデックスを算出する
情報伝送システム。

【請求項6】

端末が送信データをパケットとしてＰＬＩＭ方式で送信することと、
基地局が前記パケットを受信することと
を含み、
前記送信することは、
前記送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックスと、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックスとを決定することと、
前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスと、前記パケットに含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを前記第１ビット数以上の第３ビット数で表す物理周波数チャネルインデックスと、使用可能な物理時間スロットを前記第２ビット数以上の第４ビット数で表す物理時間スロットインデックスとを算出することと、
前記パケットを、前記物理周波数チャネルを用いて、前記物理時間スロットの間に送信することと
を含み、
前記受信することは、
前記パケットを受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、前記受信周波数を含む前記物理周波数チャネルを表す前記物理周波数チャネルインデックスと、前記受信時刻を含む前記物理時間スロットを表す前記物理時間スロットインデックスとを検出することと、
前記物理周波数チャネルインデックスと、前記物理時間スロットインデックスと、前記パケットの前記パケットヘッダ情報とに基づいて、前記論理周波数チャネルインデックスと前記論理時間スロットインデックスを算出することと、
前記パケットと、前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスとを結合して前記送信データを復元することと
を含む
情報伝送方法。

【請求項7】

実行することによって端末が送信データをパケットとしてＰＬＩＭ方式で送信する処理を実現するための端末プログラムであって、
前記処理は、
前記送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックスと、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックスとを決定することと、
前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスと、前記パケットに含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックスと、使用可能な物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックスとを算出することと、
前記パケットを、前記物理周波数チャネルを用いて、前記物理時間スロットの間に送信することと
を含む
端末プログラム。

【請求項8】

実行することによって、端末からＰＬＩＭ方式で送信されたパケットを基地局が受信する処理を実現するための基地局プログラムであって、
前記処理は、
前記パケットを受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、前記受信周波数を含む物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックスと、前記受信時刻を含む物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックスとを検出することと、
前記端末が前記パケットとして送信した送信データに基づいて前記端末が決定した論理周波数チャネルインデックスおよび論理時間スロットインデックスを、前記物理周波数チャネルインデックスと、前記物理時間スロットインデックスと、前記パケットのパケットヘッダ情報とに基づいて算出することと、
前記パケットと、前記論理周波数チャネルインデックスと、前記論理時間スロットインデックスとを結合して前記送信データを復元することと
を含む
基地局プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は情報伝送システム、情報伝送方法、端末プログラムおよび基地局プログラムに関し、例えば、無線通信を行う端末および基地局を用いる情報伝送システムと、この情報伝送システムが用いる情報伝送方法と、この端末が用いる端末プログラムと、この基地局が用いる基地局プログラムとに関する。

【背景技術】

【0002】

多数のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ：モノのインターネット）端末から、それぞれ比較的少量のデータを、単独の基地局へ伝送する需要がある。例えば、それぞれの端末がセンサ装置で検出したセンサデータを基地局やゲートウェイなどに集約することで、それぞれのセンサデータのデータ量は比較的少なくても、集約した基地局では有意な統計的データが得られる。

【0003】

このようなＩｏＴ端末は、消費電力が少なく、かつ、長距離の伝送が可能である必要がある。そこで、ＬＰＷＡＮ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：省電力広域ネットワーク）無線通信の規格として、ＬｏＲａＷＡＮ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などが開発されている。ＬｏＲａＷＡＮは、簡易なＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：メディアアクセス制御）層アクセスプロトコルを利用し、低消費電力で長距離伝送が可能であることが知られている。

【0004】

しかしながら、同じ無線通信システムにおいて限られた数の周波数帯域を共用する端末の総数が増大すればするほど、パケット衝突が発生する可能性が高くなる場合がある。また、これらの端末が属する無線通信システムが使用する周波数帯域の一部が、別の無線通信システムによって占有され、占有された周波数帯域において無線通信システムを跨いでパケット衝突が発生する場合がある。

【0005】

上記に関連して、非特許文献１（ＬｏＲａ Ａｌｌｉａｎｃｅ，Ｉｎｃ．、“ＬｏＲａＷＡＮ（ＴＭ） １．０．３ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”、２０１８年、インターネット＜ＵＲＬ：https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-07/lorawan1.0.3.pdf＞）には、ＬｏＲａＷＡＮの仕様書第１．０．３版が開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】ＬｏＲａ Ａｌｌｉａｎｃｅ，Ｉｎｃ．、“ＬｏＲａＷＡＮ（ＴＭ） １．０．３ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”、２０１８年、インターネット＜ＵＲＬ：https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-07/lorawan1.0.3.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記状況に鑑み、本開示は、パケット衝突を抑制する情報伝送システム、情報伝送方法、端末プログラムおよび基地局プログラムを提供することを目的の１つとする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0009】

一実施の形態によれば、情報伝送システム（１）は、送信データをパケット（Ｐ）としてＰＬＩＭ（Ｐａｃｋｅｔ－Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｄｅｘ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パケット型インデックス変調）方式で送信する端末（２）と、パケットを受信する基地局（３）とを備える。端末（２）は、論理インデックス決定部（２１６）と、物理インデックス算出部（２１７）と、送信部（２１８）とを備える。論理インデックス決定部（２１６）は、送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを決定する。物理インデックス算出部（２１７）は、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）と、パケット（Ｐ）に含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを第１ビット数以上の第３ビット数で表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、使用可能な物理時間スロットを第２ビット数以上の第４ビット数で表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを算出する。送信部（２１８）は、パケット（Ｐ）を、物理周波数チャネルを用いて、物理時間スロットの間に送信する。基地局（３）は、物理インデックス検出部（３１２）と、論理インデックス算出部（３１３）と、情報結合部（３１４）とを備える。物理インデックス検出部（３１２）は、パケット（Ｐ）を受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、受信周波数を含む物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、受信時刻を含む受信時間スロットを表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを検出する。論理インデックス算出部（３１３）は、物理周波数チャネルインデックスと、物理時間スロットインデックスと、パケット（Ｐ）のパケットヘッダ情報とに基づいて、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と論理時間スロットインデックス（ｑ’）を算出する。情報結合部（３１４）は、パケット（Ｐ）と、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを結合して送信データを復元する。

【0010】

一実施の形態によれば、情報伝送方法は、端末（２）が送信データをパケット（Ｐ）としてＰＬＩＭ方式で送信することと、基地局（３）がパケット（Ｐ）を受信することとを含む。送信することは、送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを決定すること（Ｓ１０４）を含む。送信することは、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）と、パケット（Ｐ）に含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを第１ビット数以上の第３ビット数で表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、使用可能な物理時間スロットを第２ビット数以上の第４ビット数で表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを算出すること（Ｓ１０５）をさらに含む。送信することは、パケット（Ｐ）を、物理周波数チャネルを用いて、物理時間スロットの間に送信すること（Ｓ１０６）をさらに含む。受信することは、パケット（Ｐ）を受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、受信周波数を含む物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、受信時刻を含む物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを検出すること（Ｓ１０８）を含む。受信することは、物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、物理時間スロットインデックス（ｑ）と、パケット（Ｐ）のパケットヘッダ情報とに基づいて、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と論理時間スロットインデックス（ｑ’）を算出すること（Ｓ１０９）をさらに含む。受信することは、パケット（Ｐ）と、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを結合して送信データを復元すること（Ｓ１１０）をさらに含む。

【0011】

一実施の形態によれば、端末プログラムは、実行することによって、端末（２）が送信データをパケットとしてＰＬＩＭ方式で送信する処理を実現するためのものである。この処理は、送信データの一部をそれぞれ抽出して、論理周波数チャネルを第１ビット数で表す論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットを第２ビット数で表す論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを決定すること（Ｓ１０４）を含む。この処理は、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）と、パケットに含まれるパケットヘッダ情報とに基づいて、使用可能な物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、使用可能な物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを算出すること（Ｓ１０５）をさらに含む。この処理は、パケット（Ｐ）を、物理周波数チャネルを用いて、物理時間スロットの間に送信すること（Ｓ１０６）をさらに含む。

【0012】

一実施の形態によれば、基地局プログラムは、実行することによって、端末（２）からＰＬＩＭ方式で送信されたパケット（Ｐ）を基地局（３）が受信する処理を実現するためのものである。この処理は、パケット（Ｐ）を受信した受信周波数と受信時刻とに基づいて、受信周波数を含む物理周波数チャネルを表す物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、受信時刻を含む物理時間スロットを表す物理時間スロットインデックス（ｑ）とを検出すること（Ｓ１０８）を含む。この処理は、端末（２）がパケット（Ｐ）として送信した送信データに基づいて端末（２）が決定した論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）および論理時間スロットインデックス（ｑ’）を、物理周波数チャネルインデックス（ｋ）と、物理時間スロットインデックス（ｑ）と、パケット（Ｐ）のパケットヘッダ情報とに基づいて算出すること（Ｓ１０９）をさらに含む。この処理は、パケット（Ｐ）と、論理周波数チャネルインデックス（ｋ’）と、論理時間スロットインデックス（ｑ’）とを結合して送信データを復元すること（Ｓ１１０）をさらに含む。

【発明の効果】

【0013】

一実施の形態によれば、パケット衝突を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、ＰＬＩＭ方式について説明するための図である。

【図2】図２は、論理インデックスと物理インデックスとの違いについて説明するための図である。

【図3】図３は、論理インデックスから使用可能な物理インデックスへの変換について説明するための図である。

【図4】図４は、論理インデックスから使用が禁止されていない物理インデックスへの変換について説明するための図である。

【図5】図５は、一実施の形態による情報伝送システムの一構成例を示す図である。

【図6】図６は、一実施の形態による端末の一構成例を示すブロック回路図である。

【図7】図７は、一実施の形態による基地局の一構成例を示すブロック回路図である。

【図8】図８は、一実施の形態による情報伝送方法の一構成例を示すフローチャートである。

【図9】図９は、一実施の形態による情報伝送方法の一部の一構成例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、一実施の形態による論理インデックスの一例を示す図である。

【図11】図１１は、一実施の形態による物理インデックスの一例を示す図である。

【図12】図１２は、一実施の形態による情報伝送方法の一部の一構成例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、一実施の形態による情報伝送方法のシミュレーション諸元の一例を示す表である。

【図14】図１４は、一実施の形態による情報伝送方法の、スループットに対する禁止周波数チャネル数の影響に係るシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

【図15】図１５は、一実施の形態と関連技術とによる情報伝送方法の、リソースマップを格納するために発生するデータのオーバーヘッドに対する周波数チャネル数の影響に係るシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

添付図面を参照して、本開示による情報伝送システム、情報伝送方法、端末プログラムおよび基地局プログラムを実施するための形態を以下に説明する。

【0016】

（関連技術）
一実施の形態の課題をよりよく理解するために、まず、関連技術について説明する。関連技術では、ＰＬＩＭ（Ｐａｃｋｅｔ－Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｄｅｘ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パケット型インデックス変調）方式を用いて情報の伝送を行う。

【0017】

図１は、ＰＬＩＭ方式について説明するための図である。図１において、横軸は時間ｔを表し、縦軸は周波数ｆを表す。時間ｔは、それぞれが所定のフレーム長を有する複数の時間フレームに分割されている。１つの時間フレームは、それぞれが所定のスロット長を有する複数の時間スロットに分割されている。周波数ｆは、それぞれが所定の周波数幅を有する複数の周波数チャネルに分割されている。

【0018】

ＰＬＩＭ方式では、１つの送信機から、１つの時間フレームの間に１つまでのパケットＰが送信される。このとき、パケットＰは、この時間フレームに含まれる複数の時間スロットのうちのいずれか１つの時間スロットの間に、使用可能な複数の周波数チャネルのうちのいずれか１つの周波数チャネルを用いて送信される。より詳細には、送信機は、送信したいデータを、周波数チャネルを表す周波数チャネルインデックスと、時間スロットを表す時間スロットインデックスと、パケットＰに含まれるパケットデータとに分割する。送信機は、このようにして得られた時間スロットインデックスおよび周波数チャネルインデックスにそれぞれ対応する時間スロットおよび周波数チャネルを用いて、パケットＰの送信を行う。また、ＰＬＩＭ方式では、受信機は、このパケットＰを受信した時間スロットに対応する時間スロットインデックスと、このパケットＰを受信した周波数チャネルに対応する周波数チャネルインデックスとを検出する。受信機は、時間スロットインデックスと、周波数チャネルインデックスと、このパケットＰに含まれるパケットデータとに基づいて、元のデータを復元する。ＰＬＩＭ方式では、こうすることで、既存の通信規格を変更することなく、伝送容量を増加させることが可能である。なお、ＰＬＩＭ方式を使用する送信機と受信機とは、周波数チャネルと周波数チャネルインデックスとの対応関係と、時間スロットと時間スロットインデックスとの対応関係とを表す変換式および逆変換式を共有している。

【0019】

１つの時間フレームに含まれる複数の時間スロットのそれぞれには、互いに異なる時間スロットインデックスが割り当てられている。時間スロットインデックスは、一方ではその時間スロットインデックスが表す時間スロットを、その時間スロットが含まれる時間フレームの中で識別するための識別番号であり、他方では送信したいデータから所定のビット数を抽出した部分データである。この所定のビット数を時間スロットビット数と呼ぶ。この部分データは、時間スロットビット数で表現可能な全ての値を取り得るので、この識別番号が取り得る値も２の時間スロットビット数乗の種類に渡ることが好ましい。図１の例では、１つの時間フレームに含まれる時間スロットの総数は２の４乗以上、かつ、２の５乗未満であり、したがって時間スロットインデックスが論理的に取り得る値の総数「Ｑ」は１６であり、その時間スロットビット数は４である。ただし、１つの時間フレームに含まれて物理的に使用可能な時間スロットの総数「Ｑ￣」（正確には、バー記号「￣」は「Ｑ」の上にある）は、Ｑより大きい場合があることに注目されたい。

【0020】

同様に、それぞれの周波数チャネルには、互いに異なる周波数チャネルインデックスが割り当てられている。周波数チャネルインデックスは、一方ではその周波数チャネルインデックスが表す周波数チャネルを識別するための識別番号であり、他方では送信したいデータから所定のビット数を抽出した部分データである。この所定のビット数を周波数チャネルビット数と呼ぶ。この部分データは、周波数チャネルビット数で表現可能な全ての値を取り得るので、この識別番号が取り得る値も２の周波数チャネルビット数乗の種類に渡ることが好ましい。図１の例では、使用可能な周波数帯域に含まれる周波数チャネルの総数は２の１乗以上、かつ、２の２乗未満であり、したがって周波数チャネルが論理的に取り得る値の総数「Ｋ」は２であり、その周波数チャネルビット数は１である。ただし、使用可能な周波数帯域に含まれて物理的に使用可能な周波数チャネルの総数「Ｋ￣」（正確には、バー記号「￣」は「Ｋ」の上にある）は、Ｋより大きい場合があることに注目されたい。

【0021】

以降、時間スロットインデックスが論理的に取り得る値の総数「Ｑ」を「論理時間スロット数Ｑ」と呼ぶ。また、物理的に使用可能な時間スロットの総数を「物理時間スロット数Ｑ￣」（正確には、バー記号「￣」は「Ｑ」の上にある）と呼ぶ。同様に、周波数チャネルインデックスが論理的に取り得る値の総数「Ｋ」を「論理周波数チャネル数Ｋ」と呼ぶ。また、物理的に使用可能な周波数チャネルの総数を「物理周波数チャネル数Ｋ￣」（正確には、バー記号「￣」は「Ｋ」の上にある）と呼ぶ。さらに、説明を簡単にするために、図２に示すように、論理時間スロット数Ｑが４であり、物理時間スロット数Ｑ￣が５であり、論理周波数チャネル数Ｋが２であり、物理周波数チャネル数Ｋ￣が３である例を用いて説明を続ける。

【0022】

ＰＬＩＭ方式では、時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせのうち、論理的に取り得る組み合わせが、物理的に使用可能な組み合わせより少ない場合がある。以降、論理的な取り得る時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせを論理インデックスと呼ぶ。同様に、物理的に使用可能な時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせを物理インデックスと呼ぶ。図２の例では、物理インデックスに含まれ、かつ、論理インデックスに含まれない組み合わせ、すなわち、物理的に使用可能でありながら論理的に選択され得ない組み合わせを、斜線のハッチングで示している。図２の例では、物理インデックスの総数は物理時間スロット数Ｑ￣および物理周波数チャネル数Ｋ￣を掛け算した１５であり、論理インデックスの総数は論理時間スロット数Ｑおよび論理周波数チャネル数Ｋを掛け算した８であり、使用可能な組み合わせの半分近くがパケットの送信に有効活用できない。パケット衝突は、複数の送信機が同じ時間スロットに同じ周波数チャネルでパケットを送信するときに発生するので、もし、物理インデックスに含まれ、かつ、論理インデックスに含まれない組み合わせのうちの一部だけでもパケットの送信に活用できれば、パケット衝突が抑制される。ここで、物理インデックスの集合をリソースマップと呼ぶ。

【0023】

そこで、本開示では、論理インデックスをいずれかの物理インデックスに変換することによって、パケット衝突を抑制する。また、受信機は、物理インデックスから論理インデックスへの逆変換を行うことによって、パケットを受信した物理時間スロットの物理時間スロットインデックスから論理時間スロットインデックスを算出し、パケットを受信した物理周波数チャネルの物理周波数チャネルインデックスから論理周波数チャネルインデックスを算出することが可能である。送信機および受信機は、これらの変換式および逆変換式を共有している。

【0024】

このような変換の結果として、図３に示すパケットＰ１、Ｐ３のように、図２の例では論理インデックスを用いて送信されるパケットが、論理インデックス以外の物理インデックスを用いて送信される可能性がある。また、図３に示すパケットＰ２のように、論理インデックスを用いて送信されるパケットＰ２が、別の論理インデックスを用いて送信される可能性もある。

【0025】

また、このような変換を行うとき、使用可能な周波数帯域のうち、何らかの理由によって使用が禁止されている周波数チャネルを避けてもよい。以降、使用が禁止されている周波数チャネルを含む物理インデックスを、禁止インデックスと呼ぶ。このような場合には、論理インデックスを、禁止インデックス以外の物理インデックスに限定して変換してもよい。このような変換の結果として、図４に示すパケットＰ１のように、図２の例では論理インデックスを用いて送信されるパケットが、物理的に使用可能であり、使用が禁止されておらず、かつ、論理的に選択され得ない組み合わせを用いて送信される可能性がある。また、図４に示すパケットＰ２、Ｐ３のように、論理インデックスを用いて送信されるパケットが、別の論理インデックスを用いて送信される可能性もある。

【0026】

（第１の実施の形態）
図５に示すように、一実施の形態による情報伝送システム１は、複数の端末２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと、基地局３とを備える。端末２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを区別しないとき、これらを端末２と総称する。端末２の総数は任意であり、一実施の形態を限定しない。

【0027】

それぞれの端末２は、互いに独立して情報を送信してもよい。言い換えれば、それぞれの端末２は情報を送信するときに互いに非同期で動作してもよい。基地局３は、端末２から送信された情報を受信する。

【0028】

図６に示すように、一実施の形態による端末２は、バス２０と、演算装置２１と、記憶装置２２と、通信装置２３と、センサ装置２４とを備える。演算装置２１、記憶装置２２、通信装置２３およびセンサ装置２４は、バス２０を介して通信可能に接続されている。

【0029】

演算装置２１は、受信部２１１と、リソースマップ更新部２１２と、データ生成部２１３と、情報分割部２１４と、パケット生成部２１５と、論理インデックス決定部２１６と、物理インデックス算出部２１７と、送信部２１８とを備える。演算装置２１は、端末プログラムを実行することによって、受信部２１１、リソースマップ更新部２１２、データ生成部２１３、情報分割部２１４、パケット生成部２１５、論理インデックス決定部２１６、物理インデックス算出部２１７および送信部２１８の機能をそれぞれ実現する。言い換えれば、受信部２１１、リソースマップ更新部２１２、データ生成部２１３、情報分割部２１４、パケット生成部２１５、論理インデックス決定部２１６、物理インデックス算出部２１７および送信部２１８は、演算装置２１と端末プログラムとが協働して所定の機能を実現する仮想的な機能部である。これらの機能部がそれぞれ実現する機能については、後述する。

【0030】

記憶装置２２は、端末プログラム記憶部２２１と、リソースマップ記憶部２２２とを備える。端末プログラム記憶部２２１は、端末プログラムを記憶する。リソースマップ記憶部２２２は、リソースマップを記憶する。リソースマップの詳細については後述する。端末プログラムと、リソースマップとは、外部の記録媒体２２０から読み出されてもよいし、通信装置２３を介して受信されてもよい。記録媒体２２０は、非一時的で有形の媒体（non-transitory and tangible media）であってもよい。

【0031】

通信装置２３は、基地局３との間で無線通信を行う。通信装置２３は、基地局３が受信するためのパケット情報を送信部２１８の制御下で送信し、また、基地局３から送信される情報を受信部２１１の制御下で受信する。

【0032】

センサ装置２４は、周囲の状態を表す所望のパラメータを計測し、この計測の結果を表す測定データを出力する。一例として、センサ装置２４は、周囲の気温を測定する気温センサ、周囲の湿度を測定する湿度センサ、周囲の二酸化炭素濃度を測定する二酸化炭素濃度センサ、などであってもよい。

【0033】

図７に示すように、一実施の形態による基地局３は、バス３０と、演算装置３１と、記憶装置３２と、通信装置３３とを備える。演算装置３１、記憶装置３２および通信装置３３は、バス３０を介して通信可能に接続されている。

【0034】

演算装置３１は、受信部３１１と、物理インデックス検出部３１２と、論理インデックス算出部３１３と、情報結合部３１４と、リソースマップ更新部３１５と、送信部３１６とを備える。演算装置３１は、基地局プログラムを実行することによって、受信部３１１、物理インデックス検出部３１２、論理インデックス算出部３１３、情報結合部３１４、リソースマップ更新部３１５および送信部３１６の機能をそれぞれ実現する。言い換えれば、受信部３１１、物理インデックス検出部３１２、論理インデックス算出部３１３、情報結合部３１４、リソースマップ更新部３１５および送信部３１６は、演算装置３１と基地局プログラムとが協働して所定の機能を実現する仮想的な機能部である。これらの機能部がそれぞれ実現する機能については、後述する。

【0035】

記憶装置３２は、基地局プログラム記憶部３２１と、リソースマップ記憶部３２２とを備える。基地局プログラム記憶部３２１は、基地局プログラムを記憶する。リソースマップ記憶部３２２は、リソースマップを記憶する。リソースマップの詳細については、後述する。基地局プログラムと、リソースマップとは、外部の記録媒体３２０から読み出されてもよいし、通信装置３３を介して受信されてもよい。記録媒体３２０は、非一時的で有形の媒体（non-transitory and tangible media）であってもよい。

【0036】

通信装置３３は、端末２との間で無線通信を行う。通信装置３３は、端末２から送信されるパケット情報を受信部３１１の制御下で受信し、また、端末２に送信する情報を送信部３１６の制御下で送信する。

【0037】

図８のフローチャートを参照して、一実施の形態による情報伝送方法の一構成例について説明する。図８のフローチャートは、ステップＳ１０１～ステップＳ１１０を含む。ステップＳ１０１～ステップＳ１０６は、端末２の演算装置２１が実行する端末プログラムに含まれる。ステップＳ１０７～ステップＳ１１０は、基地局３の演算装置３１が実行する基地局プログラムに含まれる。

【0038】

図８のフローチャートが開始する前に、端末２と基地局３との間でリソースマップの共有が行われてもよい。このとき、まず、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、リソースマップ更新部３１５の機能が実現する。リソースマップ更新部３１５は、リソースマップを生成または更新してリソースマップ記憶部３２２に格納する。その後、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、送信部３１６の機能が実現する。送信部３１６は、リソースマップ記憶部３２２からリソースマップを読み出し、通信装置３３を制御してリソースマップを端末２の受信部２１１に送信する。その一方で、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、受信部２１１の機能が実現する。受信部２１１は、通信装置２３を制御してリソースマップを受信し、受信したリソースマップをリソースマップ記憶部２２２に格納する。その後、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、リソースマップ更新部２１２の機能が実現する。リソースマップ更新部２１２は、リソースマップを更新する。より詳細には、リソースマップ記憶部２２２に格納されているリソースマップのうち、最も新しく受信したものを有効なリソースマップとして登録する。リソースマップ記憶部２２２に他のリソースマップが格納されている場合は、有効なリソースマップ以外のリソースマップを削除してもよい。

【0039】

図８のフローチャートが開始すると、ステップＳ１０１が開始する。ステップＳ１０１において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、データ生成部２１３の機能が実現する。データ生成部２１３は、基地局３に向けて送信するための送信データを生成する。データ生成部２１３は、センサ装置２４を制御して測定データを取得し、測定データを変換してデジタルデータとしての送信データを生成する。

【0040】

ステップＳ１０１の後、ステップＳ１０２が実行される。ステップＳ１０２において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、情報分割部２１４の機能が実現する。情報分割部２１４は、送信データの情報を分割して、第１ビット数の第１データと、第２ビット数の第２データと、残るビット数の第３データとを生成する。一例として、第１データは論理時間スロットインデックスとして使用され、第２データは論理周波数チャネルインデックスとして使用され、第３データはパケットデータとして使用される。

【0041】

ステップＳ１０２の後、ステップＳ１０３が実行される。ステップＳ１０３において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、パケット生成部２１５の機能が実現する。パケット生成部２１５は、端末２が基地局３に向けて送信するためのパケットを生成する。パケット生成部２１５が生成するパケットのうち、パケットデータには第３データが含まれる。また、パケット生成部２１５が生成するパケットのうち、パケットヘッダには、端末２を識別するための番号であるデバイスアドレスを表すデバイスアドレス情報と、今回生成したパケットを識別するための番号であるパケットカウンタを表すパケットカウンタ情報とを含む。

【0042】

ステップＳ１０３の後、ステップＳ１０４が実行される。ステップＳ１０４において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、論理インデックス決定部２１６の機能が実現する。論理インデックス決定部２１６は、第１データと第２データとに基づいて論理インデックスを決定する。より詳細には、第１データに基づいて論理時間スロットインデックスを決定し、第２データに基づいて論理周波数チャネルインデックスを決定する。ここで、論理時間スロットインデックスは第１データそのものであってもよい。同様に、論理周波数チャネルインデックスは第２データそのものであってもよい。

【0043】

ステップＳ１０４の後、ステップＳ１０５が実行される。ステップＳ１０５において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、物理インデックス算出部２１７の機能が実現する。物理インデックス算出部２１７は、論理インデックスと、パケットヘッダと、パケットカウンタの最大値を表す最大パケットカウンタ情報と、使用可能リソース数と、リソースマップとに基づいて、物理インデックスを算出する。ここで、使用可能リソース数は、物理周波数チャネルおよび物理時間スロットの組み合わせのうち、使用が禁止されていない組み合わせの総数であり、禁止周波数チャネル以外の物理周波数チャネルの総数と、物理時間スロット数Ｑ￣とを掛け算した積として、以下の式「数１」のように求められる。

【0044】

【数1】

ここで、「Ｒ」は使用可能リソース数を表し、「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表し、「Ｋ_ｐ」は禁止周波数チャネル数を表し、「Ｑ￣」は物理時間スロット数を表す。

【0045】

物理インデックス算出部２１７が算出する物理インデックスは、論理インデックスと一対一対応の関係にある。このことにより、後に基地局３の論理インデックス算出部３１３が物理インデックスに対応する論理インデックスを算出できる。言い換えれば、端末２の物理インデックス算出部２１７は論理インデックスに対応する物理インデックスを一義的に算出する処理は一種の変調処理または暗号化処理であり、基地局３の論理インデックス算出部３１３が物理インデックスに対応する論理インデックスを一義的に算出する手法は一種の復調または復号処理である。

【0046】

一実施の形態による端末２の物理インデックス算出部２１７が物理インデックスを算出する処理の具体例については、後述する。

【0047】

ステップＳ１０５の後、ステップＳ１０６が実行される。ステップＳ１０６において、端末２の演算装置２１が端末プログラムを実行することによって、送信部２１８の機能が実現する。送信部２１８は、物理時間スロットインデックスが表す物理時間スロットの間に、物理周波数チャネルインデックスが表す物理周波数チャネルを用いて、パケットを送信する。

【0048】

ステップＳ１０６の後、図８のフローチャートの処理は、端末２においてはステップＳ１０１に戻り、基地局３においてはステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、受信部３１１の機能が実現する。受信部３１１は、端末２から送信されたパケットを受信する。受信部３１１は、受信したパケットを記憶装置３２に格納する。

【0049】

ステップＳ１０７の後、ステップＳ１０８が実行される。ステップＳ１０８において、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、物理インデックス検出部３１２の機能が実現する。物理インデックス検出部３１２は、パケットを受信した物理時間スロットおよび物理周波数チャネルと、パケットヘッダと、最大パケットカウンタ情報と、使用可能インデックス数と、リソースマップとに基づいて、物理時間スロットインデックスと周波数チャネルインデックスとの組み合わせである物理インデックスを検出する。

【0050】

ステップＳ１０８の後、ステップＳ１０９が実行される。ステップＳ１０９において、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、論理インデックス算出部３１３の機能が実現する。論理インデックス算出部３１３は、物理インデックスと、デバイスアドレス情報と、パケットカウンタ情報とに基づいて、論理インデックスを算出する。このとき、論理インデックス算出部３１３は、記憶装置３２に格納されているパケットを参照して、このパケットのパケットヘッダに含まれるデバイスアドレス情報とパケットカウンタ情報とを読み出す。

【0051】

上記のステップＳ１０５に関連して説明したとおり、基地局３の論理インデックス算出部３１３は、物理インデックスに対応する論理インデックスを一義的に算出する。一実施の形態による基地局３の論理インデックス算出部３１３が論理インデックスを算出する処理の具体例については、後述する。

【0052】

ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０が実行される。ステップＳ１１０において、基地局３の演算装置３１が基地局プログラムを実行することによって、情報結合部３１４の機能が実現する。情報結合部３１４は、ステップＳ１０７～ステップＳ１０８で得られた情報を結合して送信データを復元する。より詳細には、情報結合部３１４は、論理時間スロットインデックスとして得られた第１データと、論理周波数チャネルインデックスとして得られた第２データと、受信したパケットに含まれるパケットデータとして得られた第３データとを結合して送信データを復元する。情報結合部３１４は、その後、送信データを記憶装置３２に格納する。

【0053】

さらにその後、送信部３１６が送信データを外部に出力してもよい。一例として、外部のサーバなどが、基地局３が複数の端末２からそれぞれ取得した複数の送信データを解析してもよい。

【0054】

ステップＳ１１０の後、図８のフローチャートの処理は終了する。ただし、基地局３の処理は次のパケットを受信するためにステップＳ１０７に戻ってもよい。

【0055】

（物理インデックスの算出）
図９のフローチャートを参照して、図８のフローチャートのステップＳ１０５で端末２の物理インデックス算出部２１７が行う処理の詳細について説明する。

【0056】

図８のフローチャートのステップＳ１０３が実行されると、図９のフローチャートが開始してステップＳ２０１が実行される。ステップＳ２０１において、物理インデックス算出部２１７が引数を用意する。一例として、この引数は、論理インデックスに含まれる論理時間スロットインデックスと、論理インデックスに含まれる論理周波数チャネルインデックスと、パケットヘッダに含まれるデバイスアドレス情報と、パケットヘッダに含まれるパケットカウンタ情報と、最大パケットカウンタ情報と、使用可能リソース数と、禁止周波数チャネルのリストを含むリソースマップとを含む。

【0057】

ステップＳ２０１の後、ステップＳ２０２が実行される。ステップＳ２０２において、物理インデックス算出部２１７が、注目している論理インデックスに対応する論理番号Ｘ’を算出する。論理番号Ｘ’は、論理時間スロットインデックスと論理周波数チャネルインデックスとの組み合わせである論理インデックスを一義的に表す番号である。論理番号Ｘ’は、例えば、以下の式「数２」のように定義される。

【0058】

【数2】

ここで、「Ｘ’」は論理番号を表す。「ｋ’」は論理周波数チャネルインデックスを表す。「Ｑ」は論理時間スロット数を表す。「ｑ’」は論理時間スロットインデックスを表す。

【0059】

ステップＳ２０２の後、ステップＳ２０３が実行される。ステップＳ２０３において、物理インデックス算出部２１７が疑似乱数Ｘ_ｐを算出する。疑似乱数Ｘ_ｐは、パケット衝突を抑制するために、異なる端末２が同じ時間フレームに同じ送信データを送信する場合でも論理番号Ｘ’が互いに異なるようにデバイスアドレスを用いて算出される。また、疑似乱数Ｘ_ｐは、パケット衝突が発生した後、同じ端末２が次の時間フレームに同じ送信データを送信する場合に再度のパケット衝突が発生しないように、連続する時間フレームで論理番号Ｘ’が変化するようにパケットカウンタを用いて算出される。疑似乱数Ｘ_ｐは、例えば、以下の式「数３」のように定義される。

【0060】

【数3】

ここで、「Ｘ_ｐ」は疑似乱数を表す。「ａ」はデバイスアドレスを表す。「ｃ」はパケットカウンタを表す。

【0061】

ステップＳ２０３の後、ステップＳ２０４が実行される。ステップＳ２０４において、物理インデックス算出部２１７が物理番号Ｘを算出する。物理番号Ｘは、物理時間スロットインデックスと物理周波数チャネルインデックスとの組み合わせである物理インデックスを一義的に表す番号である。物理番号Ｘは、例えば、以下の式「数４」のように定義される。

【0062】

【数4】

ここで、「Ｘ」は物理番号を表す。「ｍｏｄ」は、第１の引数を第２の引数で割り算した余を出力する関数を表す。「Ｘ’」は論理番号を表す。「Ｘ_ｐ」は疑似乱数を表す。「Ｒ」は使用可能リソース数を表す。

【0063】

ステップＳ２０４の後、ステップＳ２０５が実行される。ステップＳ２０５において、物理インデックス算出部２１７が物理インデックスを算出する。より詳細には、物理インデックス算出部２１７が、物理インデックスに含まれる物理時間スロットインデックスおよび物理周波数チャネルインデックスを算出する。ここで、物理時間スロットインデックスを表現するために必要な第３ビット数は、論理時間スロットインデックスｑ’を表現するために必要な第１ビット数以上であってもよい。また、物理周波数チャネルインデックスを表現するために必要な第４ビット数は、論理周波数チャネルインデックスｋ’を表現するために必要な第２ビット数以上であってもよい。物理時間スロットインデックスｑと、物理周波数チャネルインデックスｋとは、例えば、以下の式「数５」、「数６」のように求められる。

【0064】

【数5】

【数6】

ここで、「ｋ」は物理周波数チャネルインデックスを表す。「ｑ」は物理時間スロットインデックスを表す。「Ｘ」は物理番号を表す。「Ｑ」は論理時間スロット数を表す。「ｍｏｄ」は、第１の引数を第２の引数で割り算した余を出力する関数を表す。

【0065】

ステップＳ２０５の後、図９のフローチャートは終了し、処理は図８のフローチャートのステップＳ１０５に戻り、その後、ステップＳ１０６へ進む。

【0066】

以上に説明したように、一実施の形態によれば、論理インデックスに一対一対応する物理インデックスを算出することによって、基地局３の論理インデックス算出部３１３は、物理インデックスに基づいて論理インデックスを一義的に算出することができる。また、論理時間スロットに含まれない物理時間スロットと、論理周波数チャネルに含まれない物理周波数チャネルとを有効活用することによってパケット衝突を抑制することができる。さらに、疑似乱数Ｘ_ｐを導入することによって、パケット衝突をさらに抑制することができる。

【0067】

一例として、図１０に示す論理インデックスＡ１～Ａ７に基づいて、図１１に示す物理インデックスＢ１～Ｂ７がそれぞれ算出される。図１０の例では、時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせのうち、論理インデックスとして選択され得ない組み合わせを斜線のハッチングで示している。また、図１１の例では、時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせのうち、禁止周波数チャネルを含む物理インデックスを斜線のハッチングで示している。物理インデックスが使用可能であるかどうかを表すリソースマップは、図１１に示すような、物理インデックスのそれぞれについて使用の是非を定義する情報を含んでもよい。また、リソースマップは、物理周波数チャネルのそれぞれについて使用の是非を定義する情報だけを含んでもよい。

【0068】

（論理インデックスの算出）
図１２に示すフローチャートを参照して、図８のフローチャートのステップＳ１０９で基地局３の論理インデックス算出部３１３が行う処理について説明する。

【0069】

図８のフローチャートのステップＳ１０９が実行されると、図１２のフローチャートが開始してステップＳ３０１が実行される。ステップＳ３０１において、論理インデックス算出部３１３が引数を用意する。一例として、この引数は、物理インデックスに含まれる物理時間スロットインデックスｑと、物理インデックスに含まれる物理周波数チャネルインデックスｋと、パケットヘッダに含まれるデバイスアドレス情報と、パケットヘッダに含まれるパケットカウンタ情報と、最大パケットカウンタ情報と、使用可能リソース数と、禁止周波数チャネルのリストを含むリソースマップとを含む。

【0070】

ステップＳ３０１の後、ステップＳ３０２が実行される。ステップＳ３０２において、論理インデックス算出部３１３が、パケットを受信した物理インデックスに対応する物理番号Ｘを算出する。物理番号Ｘは、パケットを受信した時刻を含む物理時間スロットインデックスｑと、パケットを受信した周波数帯域を含む物理周波数チャネルインデックスｋとの組み合わせである物理インデックスを一義的に表す番号である。物理番号Ｘは、例えば、以下の式「数７」のように求められる。

【0071】

【数7】

ここで、「Ｘ」は物理番号を表す。「ｋ」は物理周波数チャネルインデックスを表す。「Ｑ」は論理時間スロット数を表す。「ｑ」は物理時間スロットインデックスを表す。ここで、式「数７」が、上記の式「数５」および「数６」の逆変換式であることに注目されたい。

【0072】

ステップＳ３０２の後、ステップＳ３０３が実行される。ステップＳ３０３において、論理インデックス算出部３１３が、疑似乱数Ｘ_ｐを算出する。ステップＳ３０３の処理は、図９のフローチャートのステップＳ２０３と同様である。

【0073】

ステップＳ３０３の後、ステップＳ３０４が実行される。ステップＳ３０４において、論理インデックス算出部３１３が、論理番号Ｘ’を算出する。論理番号Ｘ’は、論理時間スロットインデックスと論理周波数チャネルインデックスとの組み合わせである論理インデックスを一義的に表す番号である。論理番号Ｘ’は、例えば、以下の式「数８」のように定義される。

【0074】

【数8】

ここで、「ｍｏｄ」は、第１の引数を第２の引数で割り算した余を出力する関数を表す。「Ｘ」は物理番号を表す。「Ｘ_ｐ」は疑似乱数を表す。「Ｒ」は使用可能リソース数を表す。

【0075】

なお、「ｍｏｄ」は、以下の「数９」式で定義される。

【0076】

【数9】

ここで、「ｍ」は任意の整数を表す。「ｎ」は０を除く任意の整数を表す。このとき、「ｍ」および／または「ｎ」が負の整数であっても、余が定義される。

【0077】

ステップＳ３０５において、論理インデックス算出部３１３が、論理インデックスを算出する。より詳細には、論理インデックス算出部３１３が、論理インデックスに含まれる論理時間スロットインデックスｑ’および論理周波数チャネルインデックスｋ’を算出する。論理時間スロットインデックスｑ’と、論理周波数チャネルインデックスｋ’とは、例えば、以下の式「数１０」、「数１１」のように求められる。

【0078】

【数10】

【数11】

ここで、「ｋ’」は論理周波数チャネルインデックスを表す。「Ｘ’」は論理番号を表す。「Ｑ」は論理時間スロット数を表す。「ｑ’」は論理時間スロットインデックスを表す。「ｍｏｄ」は、第１の引数を第２の引数で割り算した余を出力する関数を表す。

【0079】

ステップＳ３０５の後、図１２のフローチャートは終了し、処理は図８のフローチャートのステップＳ１０９に戻り、その後、ステップＳ１１０に進む。

【0080】

以上に説明したように、一実施の形態によれば、物理インデックスに一対一対応する論理インデックスを、基地局３の論理インデックス算出部３１３が一義的に算出することができる。

【0081】

一実施の形態による情報伝送システム１は、以上に説明したような情報伝送方法を実現することによって、パケット衝突を抑制することができる。

【0082】

（シミュレーション結果、その１）
図１３と図１４とを参照して、一実施の形態による情報伝送方法の特性を評価したシミュレーション結果について説明する。

【0083】

図１３は、一実施の形態による情報伝送方法のシミュレーション諸元の一例を示す表である。図１３の例において、端末２の数を表す端末数Ｎが１から１００００までの範囲に含まれるいずれかの整数を選択する。論理周波数チャネル数Ｋは、１６である。論理時間スロット数Ｑは、１６である。パケットの情報量を表すパケットサイズＤは、１０バイトである。時間フレームの長さである端末２の送信周期Ｔは、１２０秒である。禁止周波数チャネル数Ｋ_ｐは、０から１５までの範囲に含まれるいずれかの整数を選択する。

【0084】

その他、以下の条件に基づいてシミュレーションを行った。すなわち、全ての端末２が同一の送信周期でパケットを送信する。端末２は互いに非同期でパケットを送信する。パケットを送信するたびに論理インデックスをランダムに決定する。スループットＳの理論値は、以下の式「数１２」のように定義される。

【0085】

【数12】

ここで、「Ｓ」はスループットを表し、その単位はビット毎秒である。「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表す。「Ｋ_ｐ」は禁止周波数チャネル数を表す。「Ｑ￣」は物理時間スロット数を表す。「Ｎ」は端末２の総数を表す。「Ｄ」はパケットのサイズを表し、その単位はビットである。「Ｔ」は各端末２がパケットを送信する送信周期であり、その単位は秒である。

【0086】

図１４は、一実施の形態による情報伝送方法の、スループットＳに対する禁止周波数チャネル数Ｋ_ｐの影響に係るシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、横軸は禁止周波数チャネル数Ｋ_ｐを表し、縦軸はスループットＳをビット毎秒で表す。図１４に含まれる２つのグラフのうち、第１のグラフＧ１１は関連技術による情報伝送方法のシミュレーション結果を表し、第２のグラフＧ１２は一実施の形態による情報伝送方法のシミュレーション結果を表す。なお、図１４の例では、端末数Ｎは１００である。

【0087】

関連技術による情報伝送方法では、論理インデックスを物理インデックスに変換することなく、論理インデックスをそのまま物理インデックスとして使用する。その結果として、図１４に示すように、一実施の形態による情報伝送方法におけるスループットＳは、関連技術のスループットよりも向上している。ただし、禁止周波数チャネル数Ｋ_ｐが０、８、１２、１４または１５であるとき、言い換えれば、使用可能な物理周波数チャネルの総数が１、２、４、８または１６であるとき、一実施の形態による情報伝送方法におけるスループットＳは、関連技術のスループットに等しい。これは、使用可能な物理周波数チャネルの総数（＝Ｋ￣－Ｋ_ｐ）が２の累乗であり、かつ、物理時間スロット数Ｑ￣が２の累乗である場合には、論理インデックスの総数と物理インデックスの総数が等しいからである。言い換えれば、物理インデックスに含まれ、かつ、論理インデックスに含まれない、余剰となる時間スロットおよび周波数チャネルの組み合わせが存在しないからである。反対に、物理時間スロット数Ｑ￣が２の累乗でなければ、禁止周波数チャネル数Ｋ_ｐに関係無く常に、一実施の形態による情報伝送方法におけるスループットＳは、関連技術のスループットよりも向上する。

【0088】

（シミュレーション結果、その２）
図１５を参照して、一実施の形態と関連技術とによる情報伝送方法の特性を評価したシミュレーション結果について説明する。なお、関連技術は、一実施の形態と比較すると、論理周波数チャネルをそのまま物理周波数チャネルとして用い、論理時間スロットをそのまま物理時間スロットとして用いる点が異なる。

【0089】

図１５は、一実施の形態と関連技術とによる情報伝送方法の、リソースマップを格納するために発生するデータのオーバーヘッドに対する周波数チャネル数の影響に係るシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図１５のグラフにおいて、横軸は周波数チャネル数を表し、縦軸はデータのオーバーヘッドをビットで表している。なお、横軸の周波数チャネル数は、関連技術においては論理周波数チャネル数Ｋを表し、一実施の形態においては物理周波数チャネル数Ｋ￣を表す。

【0090】

図１５に含まれる７つのグラフのうち、第１のグラフＧ２１は、論理時間スロット数Ｑが６４であるときに、端末２が全てのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。同様に、第２のグラフＧ２２は、論理時間スロット数Ｑが１６であるときに、端末２が全てのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。さらに、第３のグラフＧ２３は、論理時間スロット数Ｑが４であるときに、端末２が全てのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。

【0091】

第４のグラフＧ２４は、論理時間スロット数Ｑが６４であるときに、端末２が１つのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。同様に、第５のグラフＧ２５は、論理時間スロット数Ｑが１６であるときに、端末２が１つのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。さらに、第６のグラフＧ２６は、論理時間スロット数Ｑが４であるときに、端末２が１つのリソースマップを記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。

【0092】

第７のグラフＧ２７は、リソースマップのうち、それぞれの物理周波数チャネルが禁止周波数チャネルであるか否かを表す情報を、端末２が記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表す。

【0093】

第１のグラフＧ２１～第６のグラフＧ２６に関連して、禁止周波数チャネルを含む１つの論理インデックスあたりのメモリ使用量Ｄ_ｒｅｃ（Ｋ_ｐ）は、以下の式「数１３」のように求められる。

【0094】

【数13】

ここで、「Ｄ_ｒｅｃ（Ｋ_ｐ）」は禁止周波数チャネルを含む論理インデックスあたりのメモリ使用量を表し、その単位はビットである。「Ｋ_ｐ」は禁止周波数チャネル数を表す。「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表す。「Ｑ￣」は物理時間スロット数を表す。

【0095】

第４のグラフＧ２４～第６のグラフＧ２６に関連して、１つのリソースマップあたりのメモリ使用量Ｄ_ｍａｐ（Ｋ_ｐ）は、以下の式「数１４」のように求められる。

【0096】

【数14】

ここで、「Ｄ_ｍａｐ（Ｋ_ｐ）」は１つのリソースマップあたりのメモリ使用量を表し、その単位はビットである。「Ｋ_ｐ」は禁止周波数チャネル数を表す。「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表す。「Ｑ￣」は物理時間スロット数を表す。「Ｄ_ｒｅｃ（Ｋ_ｐ）」は禁止周波数チャネルを含む物理インデックスあたりのメモリ使用量を表し、その単位はビットである。

【0097】

第１のグラフＧ２１～第３のグラフＧ２３に関連して、全てのリソースマップを保持した場合のメモリ使用量Ｄ_{ｔｏｔａｌ}は、以下の式「数１５」のように求められる。

【0098】

【数15】

ここで、「Ｄ_{ｔｏｔａｌ}」は全てのリソースマップを保持した場合のメモリ使用量を表し、その単位はビットである。「Ｋ_ｐ」は禁止周波数チャネル数を表す。「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表す。「Ｄ_ｍａｐ（Ｋ_ｐ）」は１つのリソースマップあたりのメモリ使用量を表し、その単位はビットである。

【0099】

第７のグラフＧ２７に関連して、リソースマップのうち、それぞれの物理周波数チャネルが禁止周波数チャネルであるか否かを表す情報を、端末２が記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量Ｄ_ｐｒｏｐは、以下の式「数１６」のように求められる。

【0100】

【数16】

ここで、「Ｄ_ｐｒｏｐ」はリソースマップのうち、それぞれの物理周波数チャネルが禁止周波数チャネルであるか否かを表す情報を、端末２が記憶装置２２に格納するためのメモリ使用量を表し、その単位はビットである。「Ｋ￣」は物理周波数チャネル数を表す。

【0101】

図１５の例では、物理時間スロット数Ｑ￣が同じであるとき、第１のグラフＧ２１～第３のグラフＧ２３のメモリ使用量は、第４のグラフＧ２４～第６のグラフＧ２６のメモリ量以上である。また、第７のグラフＧ２７は、第１のグラフＧ２１～第６のグラフＧ２６のいずれよりも少ない。したがって、端末２の記憶装置２２におけるメモリ使用量を節約するためには、リソースマップのうち、それぞれの周波数チャネルについて使用が禁止されているか否かだけを表す情報を端末２と基地局３との間で共有することが好ましい。

【0102】

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。

【0103】

上記の実施の形態では、図８のフローチャートを開始する前に、更新されたリソースマップを基地局３が送信して端末２が受信することによってリソースマップの更新と共有を行う場合について説明した。一変形例として、基地局３は、他の通信システムの動作を含む無線環境の変化などに応じて、任意のタイミングでリソースマップを更新してもよいし、任意のタイミングでリソースマップを送信してもよい。また、端末２は、リソースマップが送信されたタイミングでリソースマップを受信してもよいし、リソースマップを受信したタイミングでリソースマップを記憶装置２２に格納してもよい。ただし、端末２と基地局３とが、更新されたリソースマップを有効なリソースマップとして登録するタイミングは、時間フレームが切り替わるときに実行される。

【0104】

上記の実施の形態では、図８のフローチャートのステップＳ１０３を実行した後にステップＳ１０４とステップＳ１０５とを実行する場合について説明しした。一変形例として、ステップＳ１０３を、ステップＳ１０４とステップＳ１０５との間に実行してもよいし、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５を実行した後に実行してもよいし、ステップＳ１０４および／またはステップＳ１０５と並行して実行してもよい。いずれの場合も、ステップＳ１０３は、ステップＳ１０２の後、かつ、ステップＳ１０６の前に実行される。

【0105】

上記の実施の形態では、図８のフローチャートのステップＳ１０４において、論理時間スロットインデックスｑ’が第１データそのものであり、論理周波数チャネルインデックスｋ’が第２データそのものである場合について説明した。ステップＳ１０４の一変形例として、論理時間スロットインデックスｑ’は、第１データを所定の変換法則によって変換して得られた値であってもよい。同様に、論理周波数チャネルインデックスｋ’は、第２データを所定の変換法則によって変換して得られた値であってもよい。ただし、この場合は、ステップＳ１０９において、基地局３の論理インデックス算出部３１３は、ステップＳ１０４の変換法則に対応する逆変換法則を用いて論理インデックスを算出する。

【0106】

上記の実施の形態では、図９のフローチャートにおいて、論理インデックスに一対一対応する物理インデックスを算出するために、式「数３」のように定義された疑似乱数Ｘ_ｐを使用する場合について説明した。一変形例として、疑似乱数Ｘ_ｐを以下の式「数１７」のように定義してもよい。

【0107】

【数17】

ここで、「Ｘ_ｐ」は疑似乱数を表す。「ｍｏｄ」は、第１の引数を第２の引数で割り算した余を出力する関数を表す。「ａ」はデバイスアドレスを表す。「ｃ」はパケットカウンタを表す。「Ｎ」は所定の整数を表す。整数Ｎは、例えば、デバイスアドレスを表現するために必要なビット数がｎであるとき、２のｎ乗であってもよい。

【0108】

なお、この場合は、図１２のフローチャートのステップＳ３０３において、上記の式「数１７」を用いて疑似乱数Ｘ_ｐを算出する。このとき、整数Ｎは端末２と基地局３との間で共有されている。

【符号の説明】

【0109】

１ 情報伝送システム
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 端末
２０ バス
２１ 演算装置
２１１ 受信部
２１２ リソースマップ更新部
２１３ データ生成部
２１４ 情報分割部
２１５ パケット生成部
２１６ 論理インデックス決定部
２１７ 物理インデックス算出部
２１８ 送信部
２２ 記憶装置
２２０ 記録媒体
２２１ 端末プログラム記憶部
２２２ リソースマップ記憶部
２３ 通信装置
２４ センサ装置
３ 基地局
３０ バス
３１ 演算装置
３１１ 受信部
３１２ 物理インデックス検出部
３１３ 論理インデックス算出部
３１４ 情報結合部
３１５ リソースマップ更新部
３１６ 送信部
３２ 記憶装置
３２０ 記録媒体
３２１ 基地局プログラム記憶部
３２２ リソースマップ記憶部
３３ 通信装置
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７ 論理インデックス
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７ 物理インデックス
Ｄ パケットサイズ
ｆ 周波数
Ｇ１１、Ｇ１２ グラフ
Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ２３、Ｇ２４、Ｇ２５、Ｇ２６、Ｇ２７ グラフ
ｋ 物理周波数チャネルインデックス
ｋ’ 論理周波数チャネルインデックス
Ｋ 論理周波数チャネル数
Ｋ￣ 物理周波数チャネル数
Ｋ_ｐ 禁止周波数チャネル数
Ｎ 端末数
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ パケット
ｑ 物理時間スロットインデックス
ｑ’ 論理時間スロットインデックス
Ｑ 論理時間スロット数
Ｑ￣ 物理時間スロット数
ｔ 時間
Ｔ 送信周期

【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】