特開 2023-64014 通信システム及び通信方法

(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】P2023064014

(43)【公開日】2023-05-10

(54)【発明の名称】通信システム及び通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20230428BHJP

【ＦＩ】

H04J99/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174200

(22)【出願日】2021-10-25

【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、戦略的情報通信研究開発推進事業における委託研究、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】598015084

【氏名又は名称】学校法人福岡大学

(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】100136180

【弁理士】

【氏名又は名称】羽立 章二

(72)【発明者】

【氏名】太田 真衣

(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】田久 修

(57)【要約】

【課題】 フレーム同期を必要としないパケット型インデックス変調方式による通信を可能にする通信システム等を提供する。
【解決手段】 通信システム１において、送信機３と受信機５は、パケット型インデックス変調方式を用いて通信を行う。送信機３は、受信機５に対して、ｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットを送信する。受信機５は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７と、受信制御部２９と、受信部２５を備える。受信機５において、受信部２５がｃ－１番目及びｃ番目のパケットを受信すると、受信制御部２９は、受信したｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットのそれぞれの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cを取得して、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cからＰＬＩＭ伝送データを復調する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パケット型インデックス変調方式を用いる通信システムであって、
送信機と受信機を備え、
前記受信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部と、受信制御部と、受信部を備え、
前記送信機は、前記受信機に対して、ｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットを、ＰＬＩＭ伝送データを変調して送信し、
前記受信機において、前記受信部がｃ－１番目及びｃ番目のパケットを受信すると、
前記受信制御部は、受信したｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットのそれぞれの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cを取得し、
前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cからＰＬＩＭ伝送データを復調する、通信システム。

【請求項2】

前記送信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部と、送信制御部と、送信部を備え、
前記送信機において、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、
ｃ－１番目のパケットを送信するときに使用した周波数チャネルインデックスｋ_c-1及びＰＬＩＭ伝送データの一部を利用して、ｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、
ｃ－１番目のパケットを送信するときに使用した時間スロットインデックスｑ_c-1及びＰＬＩＭ伝送データの残りを利用して、ｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定する、
請求項１記載の通信システム。

【請求項3】

前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、
周波数チャネルインデックスｋ_c-1とＰＬＩＭ伝送データの一部の加算を利用してｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、
時間インデックスｑ_c-1とＰＬＩＭ伝送データの残りの部分の加算を利用してｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定し、
前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_cと＾ｋ_c-1の差分及び受信時刻＾ｔ_cと＾ｔ_c-1の差分からＰＬＩＭ伝送データを復調する、請求項２記載の通信システム。

【請求項4】

ｃ番目のパケットのＰＬＩＭ伝送データＤ_cは、一部であるＤ_α,cと、残りであるＤ_β,cの組み合わせであり、
前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、式(eq1)により、
ＰＬＩＭ伝送データの一部Ｄ_α,cとｃ－１番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_c-1の加算に対してフレームＦの周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行ってｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、
ＰＬＩＭ伝送データの残りであるＤ_β,cとｃ－１番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_c-1の加算に対して時間スロット数Ｑの剰余演算を行ってｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定し、
前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、式(eq2)により、
ｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ_cからｃ－１番目のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1を減算した値に対して、負でない場合には周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行って、負の場合には周波数チャネル数Ｋを加算後周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行って、ｃ番目のパケットの受信ＰＬＩＭデータの一部である＾Ｄ_α,cを決定し、
ｃ番目の受信パケットの時刻＾ｔ_cからｃ－１番目のパケットの受信時間＾ｔ_c-1を減算した値を時間スロット長Ｔ_slotで除算したものに対してフレームＦの時間スロット数Ｑの剰余演算を行って時間スロットインデックス＾ｑ_cを算出することでｃ番目のパケットのＰＬＩＭ伝送データの残りである＾Ｄ_β,cを決定する、請求項１から３のいずれかに記載の通信システム。

【数1】

【請求項5】

前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、ｃ番目のパケットを送信するタイミングについて、直前のパケットを送信した時刻から当該直前のパケットの時間フレームが経過するまで待ち、さらにｃ番目のパケットの時間スロットインデックス分の時間を待って送信する、請求項１から４のいずれかに記載の通信システム。

【請求項6】

パケット型インデックス変調方式を用いる通信システムにおける通信方法であって、
前記通信システムは、送信機と受信機を備え、
前記受信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部と、受信制御部と、受信部を備え、
前記送信機が、前記受信機に対して、ｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットを、ＰＬＩＭ伝送データを変調して送信する送信ステップと、
前記受信機において、前記受信部がｃ－１番目及びｃ番目のパケットを受信する受信ステップを含み、
前記受信ステップにおいて、
前記受信制御部は、受信したｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットのそれぞれの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時間＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cを取得し、
前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cからＰＬＩＭ伝送データを復調する、通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信システム及び通信方法に関し、特に、パケット型インデックス変調方式を用いる通信システム等に関する。

【背景技術】

【0002】

近時、ＩｏT（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）に注目が集まっている。ＩｏTは、莫大な端末数によりネットワークが構成され、周期的な通信とイベント検知型の通信が存在する。また、ＩｏTは、電池駆動でメンテナンスフリーが望ましい。そのため、低電力、広域通信が可能なＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）の適用が期待されている。

【0003】

ＬＰＷＡでは、Ｄｕｔｙ Ｃｙｃｌｅ（ＤＣ）を特徴とする。ＤＣは、１つの送信機が通信により周波数チャネルを占有できる時間割合である。例えばＤＣ＝１％の場合、通信時間が１秒であれば、１００秒間のうち９９秒の待機時間が必要となる。

【0004】

ＤＣにより、通信に利用する時間に対し、絶対に通信できない時間が存在する。周波数チャネルが空いていたとしても、自由に通信できない。そこで、ＤＣを活かした変調方式として、パケット型インデックス変調方式（ＰＬＩＭ：Ｐａｃｋｅｔ－Ｌｅｖｅｌ Ｉｎｄｅｘ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が提案されている（非特許文献１参照）。

【0005】

図６は、ＰＬＩＭの一例を示す（非特許文献１参照）。図６（ａ）は、用語を説明するための図である。時間は、複数の時間スロットＴＳ（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ）に分けられている。パケットは、インデックス（ＩＤＸ）により指定された周波数チャネルと時間スロットを利用して送信される。１つのパケットを送信したり受信したりする際に使用することができる周波数チャネルと時間スロットの組み合わせの全体をフレームＦという。

【0006】

図６（ｂ）にあるように、ＰＬＩＭでは伝送ビットを表すインデックスに対応する周波数チャネルと時間スロットを用いてパケットを送信する。具体的には、パケット番号ｃに対して、ＰＬＩＭ伝送ビット（Ｄ_c）の上位ビットを周波数インデックス（ｋ_c）で、下位ビットを時間スロットインデックス（ｑ_c）へと割り当てるものとする。このように、パケット番号ｃのパケットのＰＬＩＭ伝送ビットにより、パケット番号ｃのパケットの周波数インデックスｋ_cと時間スロットインデックスｑ_cが決定される。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】K. Adachi, et al., “Packet-Level Index Modulation for LoRaWAN,” IEEE Access, 2021.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ＰＬＩＭの利点は、従来のパケットによる伝送容量に加え、ＤＣを満たしつつインデックス変調により伝送量を増加できることである。

【0009】

しかしながら、ＰＬＩＭでは、時間スロットインデックスを検出するために送受信機間でフレーム同期が必要である。

【0010】

一般的に送信機となる端末は安価であることが予想され、発振器の精度が低い。そのため、クロックドリフトにより生じるフレーム同期ずれによる時間スロットインデックスの検出誤りが発生する。

【0011】

よって、本発明は、フレーム同期を必要としないパケット型インデックス変調方式による通信を可能にする通信システム等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本願発明の第１の側面は、パケット型インデックス変調方式を用いる通信システムであって、送信機と受信機を備え、前記受信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部と、受信制御部と、受信部を備え、前記送信機は、前記受信機に対して、ｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットを、ＰＬＩＭ伝送データを変調して送信し、前記受信機において、前記受信部がｃ－１番目及びｃ番目のパケットを受信すると、前記受信制御部は、受信したｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットのそれぞれの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cを取得し、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに、受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cから算出した時間スロットインデックス＾ｑ_cに基づきＰＬＩＭ伝送データを復調する。ここで、「＾ｋ_c」は、「ｋ_c」の上に「＾」を付したものを意味する。他の「＾」に関する記載も同様である。

【0013】

本願発明の第２の側面は、第１の側面の通信システムであって、前記送信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部と、送信制御部と、送信部を備え、前記送信機において、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、ｃ－１番目のパケットを送信するときに使用した周波数チャネルインデックスｋ_c-1及びＰＬＩＭ伝送データの一部を利用して、ｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、ｃ－１番目のパケットを送信するときに使用した時間スロットインデックスｑ_c-1及びＰＬＩＭ伝送データの残りを利用して、ｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定する。

【0014】

本願発明の第３の側面は、第２の側面の通信システムであって、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、周波数チャネルインデックスｋ_c-1とＰＬＩＭ伝送データの一部の加算を利用してｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、時間スロットインデックスｑ_c-1とＰＬＩＭ伝送データの残りの加算を利用してｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定し、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_cと＾ｋ_c-1の差分及び受信時間＾ｔ_cと＾ｔ_c-1の差分から時間スロットインデックス＾ｑ_cを算出し、ＰＬＩＭ伝送データを復調する。

【0015】

本願発明の第４の側面は、第１から第３のいずれかの側面の通信システムであって、ｃ番目のパケットのＰＬＩＭ伝送データＤ_cは、一部であるＤ_α,cと、残りであるＤ_β,cの組み合わせであり、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、式(eq1)により、ＰＬＩＭ伝送データの一部Ｄ_α,cとｃ－１番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_c-1の加算に対して周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行ってｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cを決定し、ＰＬＩＭ伝送データの残りであるＤ_β,cとｃ－１番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_c-1の加算に対してフレームＦの時間スロット数Ｑの剰余演算を行ってｃ番目のパケットの時間スロットインデックスｑ_cを決定し、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、式(eq2)により、ｃ番目の受信パケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ_cからｃ－１番目の受信パケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1を減算した値に対して負でない場合には周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行って、負の場合には周波数チャネル数Ｋを加算後に周波数チャネル数Ｋの剰余演算を行ってｃ番目のパケットのＰＬＩＭ伝送データの一部である＾Ｄ_α,cを決定し、ｃ番目のパケットの受信時間＾ｔ_cからｃ－１番目のパケットの受信時間＾ｔ_c-1を減算した値を時間スロット長Ｔ_slotで除算したものに対してフレームＦの時間スロット数Ｑの剰余演算を行って時間スロットインデックス＾ｑ_cを算出することでｃ番目のパケットのＰＬＩＭ伝送データの残りである＾Ｄ_β,cを受信時刻から直接決定することができる。

【0016】

【数1】

【0017】

本願発明の第５の側面は、第１から第４のいずれかの側面の通信システムであって、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部は、ｃ番目のパケットを送信するタイミングについて、直前のパケットを送信した時刻から当該直前のパケットの時間フレームが経過するまで待ち、さらにｃ番目のパケットの時間スロットインデックス分の時間を待って送信する。

【0018】

本願発明の第６の側面は、パケット型インデックス変調方式を用いる通信システムにおける通信方法であって、前記通信システムは、送信機と受信機を備え、前記受信機は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部と、受信制御部と、受信部を備え、前記送信機が、前記受信機に対して、ｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットを、ＰＬＩＭ伝送データを変調して送信する送信ステップと、前記受信機において、前記受信部がｃ－１番目及びｃ番目のパケットを受信する受信ステップを含み、前記受信ステップにおいて、前記受信制御部は、受信したｃ－１番目のパケット及びｃ番目のパケットのそれぞれの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cを取得し、前記差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部は、周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び＾ｋ_c並びに受信時刻＾ｔ_c-1及び＾ｔ_cからＰＬＩＭ伝送データを復調する。

【発明の効果】

【0019】

本願発明の各側面によれば、受信機は、ｃ－１番目とｃ番目のパケットに関する情報を利用して差動的に動作して、ｃ番目のフレームのＰＬＩＭ伝送データを、ｃ－１番目とｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスと受信時間スロットインデックスから復調することにより、フレーム同期を必要とせずに復調処理を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本願発明の実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】送信機３の送信処理部１１の動作の一例を示すフロー図である。

【図3】受信制御部２９の動作の一例を示すフロー図である。

【図4】差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７の動作の一例を示すフロー図である。

【図5】図２、図３及び図４の動作を具体的に説明するための例である。

【図6】従来のＰＬＩＭの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例0022】

図１は、本願発明の実施の形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。

【0023】

通信システム１は、送信機３と、受信機５を備える。

【0024】

送信機３は、送信処理部１１と、送信情報記憶部１３と、送信部１５を備える。

【0025】

送信処理部１１は、例えばプロセッサであり、プログラムの制御によって動作する。送信処理部１１は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７と、送信制御部１９を備える。差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７は、送信するパケットのインデックスを、伝送するＰＬＩＭ伝送データと直前のパケットでのインデックスとを利用して生成する。送信制御部１９は、送信部１５に対して、生成されたインデックスを用いてパケットを送信させる。

【0026】

送信情報記憶部１３は、例えばメモリなどの記憶装置である。送信するパケットに関する情報などのデータベースを記憶する。

【0027】

送信部１５は、例えばアンテナなどの無線通信を実現する通信装置である。

【0028】

受信機５は、受信処理部２１と、受信情報記憶部２３と、受信部２５を備える。

【0029】

受信処理部２１は、例えばプロセッサであり、プログラムの制御によって動作する。受信処理部２１は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７と、受信制御部２９を備える。受信制御部２９は、受信部２５が受信したパケットの情報を取得する。差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、直前のパケットの周波数チャネルインデックスと時間スロットインデックスを利用して、受信したパケットのＰＬＩＭ伝送データを復調する。

【0030】

受信情報記憶部２３は、例えばメモリなどの記憶装置である。受信したパケットに関する情報などのデータベースを記憶する。

【0031】

受信部２５は、例えばアンテナなどの無線通信を実現する通信装置である。

【0032】

なお、送信機３において、送信処理部１１、送信情報記憶部１３及び送信部１５が、それぞれ、受信処理部２１、受信情報記憶部２３及び受信部２５と同様に動作し、受信機５において、受信処理部２１、受信情報記憶部２３及び受信部２５が、それぞれ、送信処理部１１、送信情報記憶部１３及び送信部１５と同様に動作することによって、送受信を実現することができる。

【0033】

図２は、送信機３の送信処理部１１の動作の一例を示すフロー図である。送信機３は、ノード番号がｍとする。

【0034】

送信処理部１１は、初期化処理を行う（ステップＳＴＡ１）。例えば、パケットカウンタｃを０に設定する。

【0035】

送信処理部１１は、最初のパケットを生成する（ステップＳＴＡ２）。

【0036】

差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７は、初期インデックスを設定する。初期インデックスは、周波数チャネルインデックスｋ₀と時間スロットインデックスｑ₀を含む。

【0037】

送信制御部１９は、初期インデックスで最初のパケットを送信する（ステップＳＴＡ３）。

【0038】

送信処理部１１は、送信情報記憶部１３に対して、最初のパケットを０番目として、この０番目のパケットに対応して、初期インデックス（ｋ₀，ｑ₀）を記憶させる。

【0039】

送信処理部１１は、ｃを１増加する（ステップＳＴＡ４）。

【0040】

送信処理部１１は、ｃ番目のパケットを生成する（ステップＳＴＡ５）。パケットのヘッダには、パケットカウンタｃと、ノード番号ｍの情報を含める。

【0041】

差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７は、ｃ－１番目のパケットを送信した周波数チャネルインデックスｋ_c-1と時間スロットインデックスｑ_c-1の情報を取得する（ステップＳＴＡ６）。

【0042】

差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７は、ＰＬＩＭ伝送データに基づいて、ｃ番目のパケットの周波数チャネルインデックスｋ_cと時間スロットインデックスｑ_cを決定する（ステップＳＴＡ７）。

【0043】

送信制御部１９は、送信部１５に対して、ｃ番目のパケットを、ｃ番目のフレームの周波数チャネルインデックスｋ_cと時間スロットインデックスｑ_cで送信させる（ステップＳＴＡ８）。

【0044】

送信処理部１１は、次のパケットがあるか否かを判断する（ステップＳＴＡ９）。次のパケットがあるならば、ステップＳＴＡ４に戻る。次のパケットがないならば、次のフレームでのパケット送信を回避し（ステップＳＴＡ１０）、フレーム時間を待機し（ステップＳＴＡ１１）、ネットワーク内に通信相手（受信機５）がいるか否かを判断して（ステップＳＴＡ１２）、いないならば処理を終了し、いるならばステップＳＴＡ９に戻る。

【0045】

ステップＳＴＡ７及びステップＳＴＡ８の処理について、具体的に説明する。

【0046】

Ｋは周波数チャネル数であり、ＱはフレームＦの時間スロット数である。

【0047】

ｃ番目のパケットのインデックスは、周波数チャネルインデックスｋ_cと、時間インデックスｑ_cを含む。

【0048】

フレーム長をＴ_frame,mとし、ｃ番目のパケットのフレームの番号をＴ_frame,m,cとする。

【0049】

ｃ番目のパケットの伝送データ（Ｄ－ＰＬＩＭデータ）Ｄ_cの上位ビットをＤ_α,c、下位ビットをＤ_β,cとする。

【0050】

初期インデックスは、例えば、ｋ₀＝０、ｑ₀＝０としたり、ランダムに決定したりする。

【0051】

差動型ＰＬＩＭ伝送データ送信処理部１７は、次の式に従って、ｃ番目のパケットの差動化インデックス（Ｄ－ＩＸ）を決定する（ステップＳＴＡ７参照）。

【0052】

【数2】

【0053】

送信制御部１９は、決定された差動化インデックスを用いて、ｃ－１番目のパケット送信からＱ－ｑ_c-1＋ｑ_c個の時間スロット分待機した後に、周波数チャネルｋ_cを用いてｃ番目のパケットを送信する（ステップＳＴＡ８参照）。

【0054】

図３及び図４は、受信機５の受信処理部２１の動作の一例を示すフロー図である。

【0055】

図３は、受信制御部２９の動作の一例を示すフロー図である。

【0056】

受信制御部２９は、受信部２５に対して、Ｋチャネルすべてで待機させる（ステップＳＴＢ１）。受信制御部２９は、パケットを受信したか否かを判断する（ステップＳＴＢ２）。パケットを受信するまで待機し、受信したならばステップＳＴＢ３に進む。

【0057】

ステップＳＴＢ３において、受信制御部２９は、受信したパケットを復調する。

【0058】

受信制御部２９は、受信したパケットのヘッダから、パケット番号ｃと、ノード番号ｍの情報を取得する（ステップＳＴＢ４）。

【0059】

受信制御部２９は、パケットを受信した周波数から周波数チャネル番号＾ｋ_cを取得し、受信時刻＾ｔ_cを取得する（ステップＳＴＢ５）。受信制御部２９は、受信情報記憶部２３に対して、ノード番号ｍと、パケット番号ｃ、周波数チャネル番号＾ｋ_c及び受信時刻＾ｔ_cを紐づけて記憶させる。

【0060】

受信制御部２９は、ネットワーク内に通信相手がいるか否かを判断する（ステップＳＴＢ６）。通信相手がいるならばステップＳＴＢ１に戻る。通信相手がいないならば処理を終了する。

【0061】

図４は、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７の動作の一例を示すフロー図である。

【0062】

差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、受信制御部２９によってパケットを受信したときの処理が行われたか否かを判断する（ステップＳＴＣ１）。パケットの受信処理が行われるまで待機し、受信処理が行われたならばステップＳＴＣ２に進む。

【0063】

ステップＳＴＣ２において、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、受信したパケットのパケット番号ｃが０であり、最初のパケットであるか否かを判断する（ステップＳＴＣ３）。最初のパケットであるならば、最初のパケットとしてＰＬＩＭ伝送データを復調してデータベースに出力してステップＳＴＣ１に戻る。最初のパケットでないならばステップＳＴＣ４に進む。

【0064】

ステップＳＴＣ４において、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、ノード番号ｍのｃ－１番目のパケットを受信しているか否かを判断する。受信していないならば、ステップＳＴＣ１に戻る。ノード番号ｍのｃ－１番目のパケットを受信しているならば、ステップＳＴＣ５に進む。

【0065】

ステップＳＴＣ５において、差動型ＰＬＩＭ伝送データ受信処理部２７は、ノード番号ｍのｃ－１番目のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ_c-1及び受信時刻＾ｔ_c-1を取得する。受信時刻＾ｔ_cと＾ｔ_c-1から時間スロットインデックス＾ｑ_cを算出して、ＰＬＩＭ伝送データを復調し（ステップＳＴＣ６）、受信情報記憶部２３に記憶させる（ステップＳＴＣ７）。そして、ステップＳＴＣ１に戻る。

【0066】

ステップＳＴＣ６の処理について、具体的に説明する。

【0067】

対象パケットのパケット番号をｃ（ｃ＞０）とし、周波数チャネルインデックスを＾ｋ_c、受信時刻を＾ｔ_cとする。ｃ－１番目のパケットの周波数チャネルインデックスを＾ｋ_c-1とし、受信時刻を＾ｔ_c-1とする。

【0068】

このとき、受信したＰＬＩＭ伝送データ＾Ｄ_cを、次の式で推定する。ここで、＾Ｄ_α,cは上位ビットであり、＾Ｄ_β,cは下位ビットである。ただし、（＾ｋ_c－＾ｋ_c-1）＜０の場合には剰余演算（ｍｏｄ）を行う前にＫを加算する。ここで、Ｔ_slotは、任意の時間スロット長である。

【0069】

【数3】

【0070】

パケットロスにより前のパケットを受信できていなかった場合には、次のｃ＋１番目の受信パケットまで待機し、連続パケットが受信できた時のみＰＬＩＭ伝送データを復調する。

【0071】

図５は、図２、図３及び図４の動作を具体的に説明するための例である。周波数チャネル数Ｋは４であり、時間スロット数Ｑは４である。ＣＨ₀～ＣＨ₃は、それぞれ、周波数チャネルインデックス０～３に対応するチャネルである。

【0072】

図５（ａ）は、送信機３における変調例である。

【0073】

最初のパケットＰ_s0は、ＰＬＩＭ伝送データＤ₀＝００００であり、初期インデックスである周波数チャネルインデックスｋ₀＝０、時間スロットインデックスｑ₀＝０にて送信する。

【0074】

次のパケットＰ_s1は、ＰＬＩＭ伝送データＤ₁＝０１０１（２進数表記）である。周波数チャネルインデックスｋ₁は、直前のパケットＰ_s0の周波数チャネルインデックスｋ₀＝０と上位データＤ_α,1＝０１（２進数表記。１０進数では１）を加算してＫ＝４の剰余演算を行い、１と決定する。時間スロットインデックスｑ₁は、直前のパケットＰ_s0の周波数チャネルインデックスｑ₀＝０と下位データＤ_β,1＝０１（２進数表記。１０進数では１）を加算してＱ＝４の剰余演算を行い、１と決定する。Ｐ_s1は、周波数チャネルｋ₁＝１を用いて、直前のパケットＰ_s0の送信から時間スロット５個分の時間が経過した後に送信される。すなわち、直前のパケットＰ_s0の送信からフレームが終了するまで時間スロットＱ－ｑ₀＝４個分の時間を待ち、さらに時間スロットｑ₁＝１個分の時間を待って送信する。

【0075】

次のパケットＰ_s2は、ＰＬＩＭ伝送データＤ₂＝１１００（２進数表記）である。周波数チャネルインデックスｋ₂は、直前のパケットＰ_s1の周波数チャネルインデックスｋ₁＝１と上位データＤ_α,2＝１１（２進数表記。１０進数では３）を加算してＫ＝４の剰余演算を行い、０と決定する。時間スロットインデックスｑ₂は、直前のパケットＰ_s1の時間スロットインデックスｑ₁＝１と下位データＤ_β,2＝００（２進数表記。１０進数では０）を加算してＱ＝４の剰余演算を行い、１と決定する。Ｐ_s2は、周波数チャネルインデックスｋ₂＝０により、直前のパケットＰ_s1の送信から４時間スロット後とする。すなわち、直前のパケットＰ_s1の送信からフレームが終了するまで時間スロットＱ－ｑ₁＝３個分の時間を待ち、さらに時間スロットｑ₂＝１個分の時間を待って送信する。

【0076】

次のパケットＰ_s3は、ＰＬＩＭ伝送データＤ₃＝１０１１（２進数表記）である。周波数チャネルインデックスｋ₃は、直前のパケットＰ_s2の周波数チャネルインデックスｋ₂＝０と上位データＤ_α,3＝１０（２進数表記。１０進数では２）を加算してＫ＝４の剰余演算を行い、２と決定する。時間スロットインデックスｑ₃は、直前のパケットＰ_s2の時間スロットインデックスｑ₂＝１と下位データＤ_β,3＝１１（２進数表記。１０進数では３）を加算してＱ＝４の剰余演算を行い、０と決定する。Ｐ_s3は、周波数チャネルインデックスｋ₃＝２（２進数表記では１０）により、直前のパケットＰ_s2の送信から３時間スロット後とする。すなわち、直前のパケットＰ_s2の送信からフレームが終了するまで時間スロットＱ－ｑ₂＝３個分の時間を待ち、時間スロットｑ₃＝０であるために直ちに送信する。

【0077】

図５（ｂ）は、受信機５における復調例である。ここでは、Ｔ_slot＝１としているが、その限りではない。

【0078】

最初のパケットＰ_r0は、カウンタ番号ｃ＝０であり、初期インデックスである周波数チャネルインデックス＾ｋ₀＝０、時刻＾ｔ₀＝０にて受信されている。

【0079】

次のパケットＰ_r1は、カウンタ番号ｃ＝１であり、周波数チャネルインデックス＾ｋ₁＝１（２進数表記で０１）、時刻＾ｔ₁＝５にて受信されている。

【0080】

上位データ＾Ｄ_α,1は、次のように求める。受信パケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₁＝１から直前のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₀＝０を減算すると１である。これは正であるから、これにＫ＝４の剰余演算を行い、上位データ＾Ｄ_α,1を１（２進数表記で０１）と決定する。

【0081】

下位データ＾Ｄ_β,1は、次のように求める。受信パケットの時刻＾ｔ₁＝５から直前のパケットの受信時刻＾ｔ₀＝０を減算すると５である。これをＴ_slot＝１で除算した後にＱ＝４の剰余演算を行い、下位データ＾Ｄ_β,1を１（２進数表記で０１）と決定する。

【0082】

次のパケットＰ_r2は、カウンタ番号ｃ＝２であり、周波数チャネルインデックス＾ｋ₂＝０（２進数表記で００）、時刻＾ｔ₂＝９にて受信されている。

【0083】

上位データ＾Ｄ_α,2は、次のように求める。受信パケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₂＝０から直前のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₁＝１を減算すると－１である。これは負であるから、これにＫ＝４を加えて３とする。これにＫ＝４の剰余演算を行い、上位データ＾Ｄ_α,2を３（２進数表記で１１）と決定する。

【0084】

下位データ＾Ｄ_β,2は、次のように求める。受信パケットの時刻＾ｔ₂＝９から直前のパケットの受信時刻＾ｔ₁＝５を減算すると４である。これをＴ_slot＝１で除算した後にＱ＝４の剰余演算を行い、下位データ＾Ｄ_β,2を０（２進数表記で００）と決定する。

【0085】

次のパケットＰ_r3は、カウンタ番号ｃ＝３であり、周波数チャネルインデックス＾ｋ₃＝２（２進数表記で１０）、時刻＾ｔ₃＝１２にて受信されている。

【0086】

上位データ＾Ｄ_α,3は、次のように求める。受信パケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₃＝２から直前のパケットの周波数チャネルインデックス＾ｋ₂＝０を減算すると２である。これは正であるから、これにＫ＝４の剰余演算を行い、上位データ＾Ｄ_α,3を２（２進数表記で１０）と決定する。

【0087】

下位データ＾Ｄ_β,3は、次のように求める。受信パケットの時刻＾ｔ₃＝１２から直前のパケットの受信時刻＾ｔ₂＝９を減算すると３である。これをＴ_slot＝１で除算した後にＱ＝４の剰余演算を行い、下位データ＾Ｄ_β,3を３（２進数表記で１１）と決定する。

【0088】

本願発明の差動型によるＰＬＩＭ伝送データの送受信によれば、パケットは、直前のパケットとの関係で変調及び復調が行われる。そのため、フレーム同期を必要とせず、送受信機間でのクロックドリフトによるフレーム同期のずれによる時間スロットインデックスの誤検出を抑制することができる。

【符号の説明】

【0089】

１ 通信システム、３ 送信機、５ 受信機、１１ 送信処理部、１３ 送信情報記憶部、１５ 送信部、１７ データ送信処理部、１９ 送信制御部、２１ 受信処理部、２３ 受信情報記憶部、２５ 受信部、２７ データ受信処理部、２９ 受信制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】