WO2018020868A1 - Ｔｄｍａ通信装置、ｔｄｍａ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】他局の送信スロットの選択区間を推定する。 【解決手段】ＴＤＭＡ通信装置は、受信部、推定情報取得部、および、選択区間推定部を備える。受信部は、所定の時間間隔に基づいて設定される選択区間にある複数の受信スロットのいずれかで通信データを他局から受信する。推定用情報取得部は、他局から受信した通信データに基づいて、当該他局の推定選択区間の推定用情報を取得および算出する。選択区間推定部は、推定用情報を用いて、推定選択区間を推定する。

Description

ＴＤＭＡ通信装置、ＴＤＭＡ通信方法

　本発明は、送信を実行するスロットを複数の局がそれぞれに予約し、当該予約したスロットを用いて各局が通信データを送信するＴＤＭＡ通信装置およびＴＤＭＡ通信方法に関する。

　ＴＤＭＡ通信方式では、予め設定された時間長からなる１フレームは、複数のスロットによって時分割されている。ＴＤＭＡ通信を行う各局は、スロット単位で通信データを送受信する。ＴＤＭＡ通信方式では、システムによって各種の詳細なプロトコルが規定されており、例えば、特許文献１，２に示すＳＯＴＤＭＡ通信方式を用いたＡＩＳ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）では、次に示すような規定が設けられている。

　図１０は、ＡＩＳで規定されている送信スロットの決定のプロトコルを説明するための図である。図１０に示す各枠はスロットを示している。図１０に示すように、フレームは、時系列に並ぶ複数のスロットによって構成されている。

　このＴＤＭＡ通信方式で送信を行う局は、略一定の周期で送信を行うために、図１０に示すように、送信スロットＳｔの選択区間ＳＩを一定の時間間隔ＮＩで設定する。より具体的には、選択区間ＳＩは、連続する所定数のスロットによって設定されている。選択区間ＳＩの中心スロットＮＳは、一定の時間間隔ＮＩで設定されている。なお、図１０に示すように、初回の選択区間の中心スロットＮＳはＮＳＳと呼ばれ、ＴＤＭＡ通信装置の起動時に設定される。局は、初回の中心スロットＮＳＳを含む選択区間ＳＩにおいては、選択区間ＳＩを構成する複数のスロットの内の１つを送信スロットＳｔに選択して、当該送信スロットＳｔにおいて通信データを送信する。

　この時、次回の選択区間ＳＩ内における送信スロットＳｔの位置を決めて、通信データと共に送信する（送信スロットの予約）。以降の選択区間ＳＩでは同様に送信スロットＳｔにおいて、次回の送信スロットの位置を含むスロット予約情報を通信データと共に送信する。このように自局の次回の送信スロットの位置を他局に通知することで、自局の送信スロットと他局の送信スロットとの衝突を回避している。

特許第４４８６４８３号明細書 特許第４０１４５１７号明細書

　しかしながら、上述のＴＤＭＡ通信方式では、自局が次回の送信スロットの位置を決定する際に、他局からのスロット予約情報を利用できない場合がある。例えば、単純に、他局からのスロット予約情報を受信できない場合がある。また、他局からのスロット予約情報を受信できていても、これをスロットマップに反映させる処理が遅れ、自局の送信スロットの位置の設定に間に合わない場合もある。

　このような他局のスロット予約情報を利用できない場合、次に示すような課題を有する。図１１は、従来技術に示したＴＤＭＡ通信方式での課題を説明するための図である。図１１では、自局（ｓ）と他局（ａ）との送信スロットの選択状態を示している。図１１において、ＳＩｓは自局（ｓ）の選択区間を示し、ＮＳｓは選択区間ＳＩｓの中心スロットを示す。ＳＩａは他局（ａ）の選択区間を示し、ＮＳａは選択区間ＳＩａの中心スロットを示す。

　図１１に示すように、自局（ｓ）と他局（ａ）が同じフレームで送信を行っている状況では、自局（ｓ）の時間間隔ＮＩｓ、他局（ａ）の時間間隔ＮＩａ、および、自局（ｓ）の前回の送信スロットと他局（ａ）の前回の送信スロットの位置関係によって、今回の予約に利用する自局（ｓ）の選択区間ＳＩｓと他局（ａ）の選択区間ＳＩａとは、少なくとも部分的に重複しまうことがある。

　このような重複区間が存在すると、この重複区間から送信スロットを設定する際、自局（ｓ）の送信スロットと他局（ａ）の送信スロットとが衝突して（重なって）しまう可能性がある。

　また、他局の通信状況を詳細に把握する場合、他局から頻繁に通信状況に関する通信データを送信してもらわなければならない。

　しかしながら、このように詳細な通信状況を送信してもらう場合、局毎によるスロットの利用頻度が単純に多くなり、複数の局間（例えば、他局と自局）で、送信スロットは、より衝突しやすくなってしまう。ここで、例えば、ＡＩＳでは、送信スロットの選択区間と、この選択区間の時間間隔とは、局（船舶等）の移動速度に依存する。そして、各局は、一般的に移動速度に応じて通信状況を変化させている。このため、他局の送信スロットの選択区間を推定すれば、他局の詳細な通信状況を把握することも可能である。これは、他局のスロット予約情報を利用できる状況であっても、他局のスロット予約情報を利用できない状況であっても同じである。

　したがって、本発明の目的は、他局の送信スロットの選択区間を推定するＴＤＭＡ通信装置およびＴＤＭＡ通信方法を提供することにある。

　この発明のＴＤＭＡ通信装置は、受信部、推定情報取得部、および、選択区間推定部を備える。受信部は、所定の時間間隔に基づいて設定される選択区間にある複数の受信スロットのいずれかで通信データを他局から受信する。推定用情報取得部は、他局から受信した通信データに基づいて、当該他局の推定選択区間の推定用情報を取得および算出する。選択区間推定部は、推定用情報を用いて、推定選択区間を設定する。

　この構成では、他局から受信した通信データを用いて、他局の送信スロットの選択区間に応じた推定用情報が得られる。

　この発明によれば、ＴＤＭＡ通信方式において他局の送信スロットの選択区間を推定できる。

本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置の機能ブロック図 本発明の第１の実施形態に係る選択区間の推定概念を説明するための図 本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における推定選択区間を設定するフローチャート 本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における推定選択区間を設定する別のフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置の機能ブロック図 本発明の第２の実施形態に係る衝突の可能性の検出方法および衝突回避方法の概念を説明するための図 本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における送信スロットを選択するフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における衝突確率を算出するフローチャート ＡＩＳで用いるＳＯＴＤＭＡのスロット予約概念を説明するための図 ＡＩＳで規定されている送信スロットの決定のプロトコルを説明するための図 従来技術に示したＴＤＭＡ通信方式での課題を説明するための図

　本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置およびＴＤＭＡ通信方法について、図を参照して説明する。なお、以下では、船舶に対するＡＩＳで利用されるＴＤＭＡ通信の場合を示すが、これと同じ送信スロットの予約方式を用いる他のＴＤＭＡ通信にも、本実施形態の構成を適用することができる。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置の機能ブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る他局の選択区間の推定概念を説明するための図である。図２に示す各枠はスロットを示している。

　ＴＤＭＡ通信装置１０は、アンテナ１００、受信部２０、推定用情報取得部３１、および、選択区間推定部３２を備える。ＴＤＭＡ通信装置１０が利用するＴＤＭＡ（時分割多元接続）通信では、所定の時間長からなるフレームを複数のスロットで分割し、１つのフレームが終了すると次のフレームに移行していく。各局は、スロット単位で送信の予約を行い、予約したスロットを送信スロットとして、通信データを送信する。

　受信部２０は、アンテナ１００で受信した通信信号（通信データ）に対して受信処理を行い、推定用情報取得部３１に出力する。受信処理は、例えば、フィルタ処理、増幅処理、および復調処理である。受信部２０は、復調した通信データを推定用情報取得部３１に出力する。

　推定用情報取得部３１は、通信データから、送信元（他局）の送信に関する推定用情報を取得する。具体的には、推定用情報取得部３１は、通信データの受信時刻から、受信スロットの位置（受信スロットの時間軸上での位置）を、推定用情報として取得する。推定用情報取得部３１は、通信データを受信する毎に、受信スロットの位置を取得する。

　また、推定用情報取得部３１は、通信データから推定用情報を算出する。具体的には、推定用情報取得部３１は、推定用情報として、通信データを受信する間隔、すなわち、受信スロットの間隔から、送信レートを算出する。また、推定用情報取得部３１は、船速が通信データに含まれていれば、船速から送信レートを算出する。送信レートは、図２に示す選択区間の時間間隔ＮＩに対応する。

　推定用情報取得部３１は、送信レートから、システムによって定められた時間間隔（本発明の「所定の時間間隔」に対応する。）ＮＩ、および、選択区間ＳＩの時間長を算出する。推定用情報取得部３１は、送信レートが算出できる場合には、送信レートから時間間隔ＮＩを算出する。推定用情報取得部３１は、この算出された時間間隔ＮＩから規定の選択区間ＳＩの時間長を算出する。この際、推定用情報取得部３１は、システムによって定められた時間間隔ＮＩと選択区間ＳＩの時間長との関係を利用する。例えば、ＡＩＳでは、選択区間ＳＩの時間長は、時間間隔ＮＩの０．２倍に規定されているので、推定用情報取得部３１は、この関係を用いて、規定の選択区間ＳＩの時間長を算出する。

　推定用情報取得部３１は、他局の時間間隔ＮＩ、選択区間ＳＩの時間長、および、受信スロットの時間軸上での位置（受信スロットの位置）を、選択区間推定部３２に出力する。これら他局の時間間隔ＮＩ、選択区間ＳＩの時間長、および、受信スロットの位置は、本発明の「他局の選択区間の推定用情報」に対応する。

　選択区間推定部３２は、複数回の受信スロットの位置、他局の時間間隔ＮＩ、および選択区間ＳＩの時間長を用いて、他局の送信スロットの推定選択区間を設定する。より具体的には、選択区間推定部３２は、図２に示す概念を用いて、他局の送信スロットの推定選択区間を設定する。

　選択区間推定部３２は、送信スロットの選択区間を推定する対象となる他局（特定の他局）を決める。選択区間推定部３２は、この特定の他局に対して、時間軸上で隣り合う第１受信スロットＳｒ（１）の位置と、第２受信スロットＳｒ（２）の位置とを取得する。ここで、時間軸上では、古い側から、第１受信スロットＳｒ（１）、第２受信スロットＳｒ（２）に並んでいる。第１受信スロットＳｒ（１）の位置が、本発明の「第１スロットの位置」に対応する。第２受信スロットＳｒ（２）の位置が、本発明の「第２スロットの位置」に対応する。

　選択区間推定部３２は、第１受信スロットの位置Ｓｒ（１）と選択区間ＳＩの時間長から、第１受信スロットに対する推定の選択区間ＳＩＥ（１）を設定する。より具体的には、選択区間推定部３２は、第１受信スロットの位置Ｓｒ（１）が選択区間ＳＩの最初のスロットであると仮定する暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１２）を設定する。この暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１２）が、本発明の「第１暫定スロット選択区間」に対応する。選択区間推定部３２は、第１受信スロットの位置Ｓｒ（１）が選択区間ＳＩの最後のスロットであると仮定する暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１１）を設定する。この暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１１）が、本発明の「第２暫定スロット選択区間」に対応する。

　選択区間推定部３２は、暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１１）と暫定スロット選択区間ＳＩＥ（１２）との少なくとも一方に属するスロットの範囲を、第１受信スロットに対する推定最大選択区間ＳＩＥ（１）に設定する。このように、推定最大選択区間ＳＩＥ（１）では、第１受信スロットが中心スロットであり、推定最大選択区間ＳＩＥ（１）の時間長は、規定の選択区間ＳＩの時間長よりも長い。

　選択区間推定部３２は、この第１受信スロットに対する推定最大選択区間ＳＩＥ（１）を、時間軸上において時間間隔ＮＩで遅延シフトさせ、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）を設定する。

　選択区間推定部３２は、第２受信スロットの位置Ｓｒ（２）と選択区間ＳＩの時間長から、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）を設定する。より具体的には、選択区間推定部３２は、第２受信スロットの位置Ｓｒ（２）が選択区間ＳＩの最初のスロットであると仮定する暫定スロット選択区間ＳＩＰＥ（２２）を設定する。この暫定スロット選択区間ＳＩＥ（２２）が、本発明の「第３暫定スロット選択区間」に対応する。選択区間推定部３２は、第２受信スロットの位置Ｓｒ（２）が選択区間ＳＩの最後のスロットであると仮定する暫定スロット選択区間ＳＩＰＥ（２１）を設定する。この暫定スロット選択区間ＳＩＥ（２１）が、本発明の「第４暫定スロット選択区間」に対応する。

　選択区間推定部３２は、暫定スロット選択区間ＳＩＰＥ（２１）と暫定スロット選択区間ＳＩＰＥ（２２）との少なくとも一方に属するスロットの範囲を、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）に設定する。このように、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）では、第２受信スロットが中心スロットであり、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）の時間長は、規定の選択区間ＳＩの時間長よりも長い。

　選択区間推定部３２は、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）と第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）とが重複するスロット（図２における斜線ハッチングのスロット）を、他局の推定選択区間ＳＩＥ（２）に設定する。

　このように、本実施形態の構成を用いることによって、特定の他局の時間軸上で隣り合う受信スロットの位置、規定の時間間隔ＮＩ、および、規定の選択区間ＳＩの時間長から、他局の送信スロットの推定選択区間を、容易且つ確実に推定することができる。なお、この送信スロットの推定選択区間の設定は、各局から受信した通信データのそれぞれに対して、言い換えれば、通信を行っている各局に対して行えばよい。

　なお、また、推定選択区間の設定に用いる複数の受信スロットは、時間軸上で隣り合っていなくてもよい。すなわち、時間軸上において１つ以上の受信スロットを挟んだ２つの受信スロットを選択してもよい。この場合、遅延シフトの時間は、選択された２つの受信スロットの時間差に応じて、時間間隔ＮＩを整数倍して設定すればよい。

　上述の説明では、他局の送信スロットの推定選択区間の設定を、それぞれにＩＣ等のハードウェアからなる複数の機能部によって実行する態様を示したが、上述の送信スロットの推定選択区間の設定を、プログラム化して記憶部等に記憶しておき、コンピュータ、ＣＰＵ等のプロセッサで実行することも可能である。この場合、図３に示すフローチャートを用いればよい。図３は、本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における推定選択区間を設定するフローチャートである。

　プロセッサは、第１受信スロットの位置Ｓｒ（１）を検出する（Ｓ１０１）。プロセッサは、上述の方法を用いて、受信した通信データから、システムで規定された時間間隔ＮＩと選択区間ＳＩの時間長を取得する（Ｓ１０２）。プロセッサは、上述の方法を用いて、第１受信スロットの位置Ｓｒ（１）および選択区間ＳＩの時間長から、第１受信スロットに対する推定最大選択区間ＳＩＥ（１）を設定する（Ｓ１０３）。

　プロセッサは、第２受信スロットの時間軸上の位置Ｓｒ（２）を検出する（Ｓ１０４）。プロセッサは、上述の方法を用いて、第２受信スロットの位置Ｓｒ（２）および選択区間ＳＩの時間長から、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）を設定する（Ｓ１０５）。

　プロセッサは、上述の方法を用いて、第１受信スロットに対する推定最大選択区間ＳＩＥ（１）および時間間隔ＮＩから、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）を設定する（Ｓ１０６）。なお、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）の設定と、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）の設定は、この順でも逆でもよく、同時並行であってもよい。

　プロセッサは、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）と第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）との重複区間を、推定選択区間ＳＩＥ（２）に設定する（Ｓ１０７）。

　なお、上述の説明では、一度の重複区間の検出によって、推定選択区間を設定する態様を示している。次に示すように、重複区間の検出を繰り返し行って、更新していくことによって、推定選択区間ＳＩＥを、他局の真の選択区間ＳＩに漸近させることができる。図４は、本発明の第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における選択区間を推定する別のフローチャートである。なお、ステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３は、図３のフローチャートと同じであり、説明は省略する。

　プロセッサは、ステップＳ１０３の処理後に、ｋ＝２を設定する（Ｓ１４１）。

　プロセッサは、第ｋ受信スロットの位置Ｓｒ（ｋ）を検出する（Ｓ１４２）。プロセッサは、上述の方法を用いて、第ｋ受信スロットの位置Ｓｒ（ｋ）および選択区間ＳＩの時間長から、第ｋ受信スロットに対する第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（ｋ）を設定する（Ｓ１４３）。

　プロセッサは、上述の方法を用いて、第ｋ－１受信スロットに対する推定選択区間ＳＩＥ（ｋ－１）および時間間隔ＮＩから、第ｋ受信スロットに対する第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（ｋ）を設定する（Ｓ１４４）。この際、ｋ＝２ならば、推定最大選択区間ＳＩＥ（１）を用い、ｋ＞３ならば、直前の推定選択区間ＳＩＥ（ｋ－１）を用いる。また、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（ｋ）の設定と、第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（ｋ）の設定とは、この順でも逆でもよく、同時並行であってもよい。

　プロセッサは、第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（ｋ）と第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（ｋ）との重複区間を、推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）に設定する（Ｓ１４５）。

　プロセッサは、推定選択区間の設定の終了条件を満たしていなければ（Ｓ１４６：ＮＯ）、ｋ＝ｋ＋１の処理を実行し（Ｓ１５１）、ステップＳ１４２に戻る。

　以降、プロセッサは、ステップＳ１４４の第１推定選択区間ＳＩＰＥ'（ｋ）の設定には、直前の処理で得られた重複区間から設定される推定選択区間ＳＩＥ（ｋ－１）の時間長を用いる。

　例えば、第２受信スロットの推定選択区間ＳＩＥ（２）は、上述のように、第１受信スロットから得られる第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（２）と第２受信スロットから得られる第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（２）の重複区間を用いる。第３受信スロット（この第３受信スロットが本発明の「第３スロット」に対応する。）の推定選択区間ＳＩＥ（３）は、第２受信スロットに対する推定選択区間ＳＩＥ（２）を時間間隔ＮＩで遅延シフトした第１仮推定選択区間ＳＩＰＥ'（３）と、第３受信スロットと選択区間ＳＩの時間長とから得られる第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（３）との重複区間を用いる。すなわち、重複区間は、第３受信スロットの位置から算出される第２仮推定選択区間ＳＩＰＥ（３）と前回の推定選択区間とを用いて算出される。以下、同様の重複区間を検出する処理は繰り返され、重複区間は更新されていく。

　なお、前回の推定選択区間としては、第３受信スロットの直前の受信スロットを用いたものに限らず、より前の時刻に得られた複数の推定選択区間ＳＩＥの少なくとも１つを用いてもよい。この場合、この処理に用いた推定選択区間の時刻と第３受信スロットの時刻との時間差に応じて、推定選択区間の遅延シフト時間を設定すればよい。この際、遅延シフト時間は、時間間隔ＮＩに基づいて設定する。

　ここで、終了条件は、例えば、ｋが所定値になったこと、推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）の時間長が推定選択区間ＳＩＥ（ｋ－１）の時間長に対して短くならない回数が所定回数に達したこと等によって設定されている。なお、終了条件の設定はこれらに限るものではなく、推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）の推定精度、推定速度に応じて適宜設定することができる。

　なお、図示を省略しているが、送信レート（すなわち、時間間隔ＮＩと選択区間ＳＩの時間長）が推定選択区間ＳＩＥの算出中に変化した場合は、推定選択区間は初期化され、新しい時間間隔ＮＩと選択区間ＳＩの時間長を利用して、上述の処理を実行する。

　プロセッサは、終了条件を満たしていれば（Ｓ１４６：ＹＥＳ）、設定した推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）を採用する（Ｓ１４７）。

　このような処理を用いることによって、他局の選択区間内における送信スロットの時間位置（自局には受信スロットの時間位置）が全ての送信で同じでない限り、推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）を、他局の真の選択区間ＳＩを最小範囲として漸近させることができる。これにより、推定選択区間ＳＩＥ（ｋ）の推定精度が向上する。

　次に、本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置およびＴＤＭＡ通信方法について、図を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置の機能ブロック図である。本実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置１０Ａは、第１の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置１０に対して、および、送信制御部５０を追加したものである。また、受信部２０に替えて、送受信部４０を備える。

　送信制御部５０には、選択区間推定部３２で設定された他局の推定選択区間ＳＩＥが入力される。送信制御部５０は、他局の推定選択区間ＳＩＥと自局の選択区間との時間軸上の位置関係から、自局の送信スロットと他局の送信スロットの衝突の可能性を検出する。送信制御部５０は、他局の送信スロットとの衝突を回避するように、自局の送信スロットを設定する。送信制御部５０は、設定された送信スロットを用いて、自局の通信データ（通信信号）を、送受信部４０およびアンテナ１００を介して、他局に送信する。

　次に、ＴＤＭＡ通信装置１０Ａにおける衝突の可能性の検出方法および衝突回避方法について、より具体的に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る衝突の可能性の検出方法および衝突回避方法の概念を説明するための図である。図６（Ａ）は、他局が１局の場合を示し、図６（Ｂ）は、他局が２局の場合を示す。なお、図６（Ａ）、図６（Ｂ）において、ＮＩｓは自局の選択区間ＳＩｓの時間間隔である。選択区間ＳＩｓ（ｊ）は、直前の選択区間ＳＩｓ（ｊ－１）と時間間隔ＮＩｓによって決定される。

　送信制御部５０は、選択区間推定部３２から他局の推定選択区間ＳＩＥａ（ｉ）を取得すると、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）との重複の有無を検出する。送信制御部５０は、自局の送信を行う事前処理として、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）における現時点での他局の推定選択区間ＳＩＥと重複していないスロットから、次回の送信スロットを設定する。

　図６（Ａ）の場合、他局の推定選択区間ＳＩＥａ（ｉ）と自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）とは、スロット２つ分で重複しており（重複区間ＯＬ（ｊ））、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）の他のスロットは重複していない（非重複区間ＮＯＬ（ｊ））。

　送信制御部５０は、選択区間ＳＩｓ（ｊ）内の非重複区間ＮＯＬ（ｊ）から１つのスロットを選択して、送信スロットに設定する。これにより、自局の送信スロットが他局の送信スロットに重複することを抑制できる。

　図６（Ｂ）の場合、自局の選択区間ＳＩｓは、他局１の推定選択区間ＳＩＥａ１（ｉ）と自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）との重複区間ＯＬ１（ｊ）と、他局２の推定選択区間ＳＩＥａ２（ｋ）と自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）との重複区間ＯＬ２（ｊ）と、いずれにも重複しない非重複区間ＮＯＬ（ｊ）を有する。

　送信制御部５０は、選択区間ＳＩｓ（ｊ）内の非重複区間ＮＯＬ（ｊ）から１つのスロットを選択して、送信スロットに設定する。これにより、自局の送信スロットが他局の送信スロットに重複することを抑制できる。

　送信制御部５０は、非重複区間ＮＯＬが無い場合、すなわち、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）の全てのスロットが、他局の推定選択区間ＳＩＥと重なっている場合、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）内の各スロットに対する衝突確率Ｃｐを算出する。

　ここで、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）のスロットが他局の推定選択区間ＳＩＥに重複し、このスロットが他局の送信スロットに選択される確率は、他局の推定選択区間ＳＩＥのスロット数をＮａとすると、１／Ｎａとなる。

　したがって、自局の選択区間ＳＩｓ（ｊ）内にある１つのスロットが、推定選択区間ＳＩＥが重複する全ての他局において、送信スロットとして選択される確率は、衝突確率Ｃｐとし、次式で算出される。

　Ｃｐ＝１－Π｛（Ｎａ（ｉ）－１）／Ｎａ（ｉ）｝　　　－（式１）
　Ｎａ（ｉ）は、自局の選択区間ＳＩｓに重複する他局ｉの推定選択区間ＳＩＥ（ｉ）のスロット数である。

　送信制御部５０は、自局の選択区間ＳＩｓ内であって、他局の推定選択区間ＳＩＥに重複する各スロットに対して、（式１）を用いて衝突確率Ｃｐを算出する。

　このような算出を行うことによって、送信制御部５０は、自局の選択区間ＳＩｓの各スロットの衝突確率Ｃｐを算出することができる。この衝突確率Ｃｐは、小さいほど、他局の送信スロットに衝突する可能性が低くなり、大きいほど、他局の送信スロットに衝突する可能性が高くなることを意味する。したがって、送信制御部５０は、最も低い衝突確率Ｃｐを有するスロットを、自局の送信スロットに設定する。より現実的には、衝突確率Ｃｐの低いスロットを複数選択し、その中から送信スロットを設定する。この選択は、例えば、衝突確率Ｃｐに閾値を設けて、閾値以下の衝突確率Ｃｐの複数のスロットを選択する態様、衝突確率Ｃｐが低い順にソートし、低い側から所定の個数（複数）のスロットを選択する態様を利用できる。これにより、他局との送信スロットの衝突を抑制することができる。

　なお、他局毎の確率の対数値を加算した対数尤度値を、（式１）の衝突確率Ｃｐに替えて用いてもよい。これにより、自局の各スロットが他局の送信スロットに衝突する可能性を、より簡素な演算で比較できる。したがって、例えば、送信制御部５０のリソースの低減、自局の送信スロットの選択の高速化を実現することができる。

　なお、上述の説明では、他局の送信スロットとの衝突の可能性の検出を、送信制御部５０によって実行し、他局の送信スロットの選択区間の推定を他の機能部で実行する態様を示した。しかしながら、上述の他局の送信スロットの選択区間の推定と自局の送信スロットの選択とを、プログラム化して記憶部等に記憶しておき、コンピュータ、ＣＰＵ等のプロセッサで実行することも可能である。この場合、図７、図８に示すフローチャートを用いればよい。図７は、本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における送信スロットを選択するフローチャートである。図８は、本発明の第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信方法における衝突確率を算出するフローチャートである。

　図７に示すように、プロセッサは、他局の推定選択区間ＳＩＥを設定する（Ｓ２０１）。なお、他局の推定選択区間ＳＩＥの設定は、第１の実施形態に係る方法（図３、図４参照）を用いることができる。

　プロセッサは、初期の中心スロットＮＳＳと時間間隔ＮＩｓに基づいて、自局の選択区間ＳＩｓを算出する（Ｓ２０２）。プロセッサは、自局の選択区間ＳＩｓと他局の推定選択区間ＳＩＥとの重複を判定する（Ｓ２０３）。プロセッサは、重複しない区間があれば、言い換えれば、非重複区間があれば（Ｓ２０４：ＮＯ）、重複していないスロットを送信スロットに選択する（Ｓ２０７）。

　プロセッサは、全てのスロットが重複していれば、言い換えれば、非重複区間がなければ（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、自局の選択区間ＳＩｓの各スロットでの衝突確率Ｃｐを算出する（Ｓ２０５）。例えば、図８に示すように、プロセッサは、自局の選択区間ＳＩｓのスロット毎に、当該スロットに重複する他局の推定選択区間ＳＩＥのスロット数Ｎａを取得する（Ｓ３０１）。プロセッサは、重複する全ての他局ｉの推定選択区間ＳＩＥのスロット数Ｎａ（ｉ）から、上述の（式１）を用いて衝突確率Ｃｐを算出する（Ｓ３０２）。なお、この際も、衝突確率Ｃｐに、対数尤度値を用いてもよい。

　プロセッサは、衝突確率Ｃｐに基づいて、自局の送信スロットを決定する（Ｓ２０６）。

　上述のＴＤＭＡ通信における他局の選択区間の推定および他局の送信スロットとの衝突回避は、ＡＩＳでは次に示すように利用することができる。図９は、ＡＩＳで用いるＳＯＴＤＭＡのスロット予約概念を説明するための図である。図９（Ａ）は、スロットを予約するフレームが局Ａと局Ｂで異なる場合を示し、図９（Ｂ）は、スロットを予約するフレームが局Ａと局Ｂで同じ場合を示す。

　ＡＩＳでは、送信スロットを予約する際に、タイムアウト値を設定する。ＡＩＳでは、このタイムアウト値に応じたフレーム数に応じて、未来のフレームの同じスロットが仮予約される。例えば、図９（Ａ）に示すように、局Ａがフレーム（ｍ＋３）においてタイムアウト値「７」を設定して、スロット（ｎ＋３）を予約すると、フレーム（ｍ＋４）以降の７つのフレームに亘って、スロット（ｎ＋３）が仮予約される。局Ａは、フレーム（ｍ＋４）以降は、フレーム毎にタイムアウト値を「１」ずつ減算しながら、スロット（ｎ＋３）の予約を行う。そして、局Ａは、タイムアウト値が「０」になると、次のフレームにおける送信スロットの位置を選択する。

　図９（Ａ）において、局Ｂは、この局Ａの予約状況を視て、局Ａに衝突しないように、送信スロットの予約を行う。例えば、フレーム（ｍ＋６）では、局Ａによるスロット（ｎ＋３）の予約が継続しているので、局Ｂは、スロット（ｎ＋３）を外して、スロット（ｎ＋５）を予約する。

　このように、通信を行っている複数の局のタイムアウト値が「０」になるスロットが時間的に離れている場合、各局は、他局の予約スロットを把握することができるので、衝突を回避することができる。

　ところが、図９（Ｂ）のフレーム（ｍ＋３）に示すように、局Ａのタイムアウト値が「０」になるスロットと局Ｂのタイムアウト値が「０」になるスロットが時間的に近い場合、局Ａと局Ｂは互いに次の予約スロットを把握することができない場合がある。このような場合、上述のように、選択区間を推定することによって、送信スロットの衝突の可能性を抑制することができる。

　なお、上述の説明では、他局の送信スロット予約情報を利用できない場合に、他局の送信スロットの選択区間を推定する態様を示した。しかしながら、他局の送信スロット予約情報を利用できる場合には、この送信スロット予約情報を用いて、他局の送信スロットの選択区間を推定することも可能である。

　この場合、ＴＤＭＡ通信装置１０は、次の処理を実行する。

　受信部２０は、アンテナ１００で受信した通信信号（通信データ）に対して受信処理を行い、推定用情報取得部３１に出力する。受信処理は、例えば、フィルタ処理、増幅処理、および復調処理である。通信データには、他局（送信元の局）のスロット予約情報が含まれており、通信データを復調することによって、他局のスロット予約情報を得ることができる。スロット予約情報には、他局の予約スロットの位置（時間軸上での位置）が含まれている。

　推定用情報取得部３１は、スロット予約情報から予約スロットの位置を検出する。推定用情報取得部３１は、予約スロットの位置の検出を経時的に繰り返す。推定用情報取得部３１は、互いに異なる時刻の２つの予約スロットの時間間隔から、規定の時間間隔ＮＩを算出する。推定用情報取得部３１の他の処理は、上述の第１の実施形態において説明した処理において、受信スロットの位置を予約スロットの位置に置き換えたものと同じである。

　選択区間推定部３２は、複数回の予約スロットの位置、他局の時間間隔ＮＩ、および選択区間ＳＩの時間長を用いて、他局の送信スロットの選択区間を推定する。他局の送信スロットの選択区間の推定は、上述の第１の実施形態における受信スロットの位置を予約スロットの位置に置き換えることによって実現される。

　このように、他局の予約スロットを検出できる状況であっても、他局の送信スロットの選択区間を、容易且つ確実に推定することができる。

　そして、このように、他局の送信スロットの選択区間を推定することによって、他局の詳細な通信状況を把握することができる。例えば、ＡＩＳでは、送信スロットの選択区間と、この選択区間の時間間隔とは、局（船舶等）の移動速度に依存する。そして、各局は、一般的に移動速度に応じて通信状況を変化させている。したがって、選択区間を推定することによって、他局の詳細な通信状況を把握することができる。

　また、この予約スロットを利用する構成を、第２の実施形態に係るＴＤＭＡ通信装置１０Ａに適用することもできる。

　また、上述の各実施形態に示したＴＤＭＡ通信方法においても、受信スロットを、予約スロットに置き換えることができる。これにより、上述の各実施形態に示したＴＤＭＡ通信方法と同じ作用効果を得ることができる。

１０，１０Ａ：ＴＤＭＡ通信装置
２０：受信部
３１：推定用情報取得部
３２：選択区間推定部
４０：送受信部
５０：送信制御部
１００：アンテナ

Claims (17)

1. 　所定の時間間隔に基づいて設定される選択区間にある複数の受信スロットのいずれかで通信データを他局から受信する受信部と、
   　前記他局から受信した前記通信データに基づいて、当該他局の推定選択区間の推定用情報を取得および算出する推定用情報取得部と、
   　前記推定用情報を用いて、前記推定選択区間を推定する選択区間推定部と、
   　を備える、ＴＤＭＡ通信装置。
2. 　請求項１に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記推定用情報は、前記選択区間を含む、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
3. 　請求項１または請求項２に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記推定用情報は、前記所定の時間間隔を含む、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
4. 　請求項２または請求項３に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記選択区間は、前記所定の時間間隔によって算出される、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
5. 　請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記推定用情報は、前記他局の第１スロットの位置および前記他局の第２スロットの位置を含み、
   　前記第１スロットの位置および前記第２スロットの位置は、それぞれに前記通信データを受信した受信スロットの位置であり、
   　前記所定の時間間隔は、前記第１スロットの位置と前記第２スロットの位置から算出される、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
6. 　請求項４に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記所定の時間間隔は、前記他局からの前記通信データに含まれる予約スロットの間隔によって算出される、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
7. 　請求項６に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記推定用情報は、前記他局の第１スロットの位置および前記他局の第２スロットの位置を含み、
   　前記第１スロットの位置および前記第２スロットの位置は、それぞれに前記通信データから取得した予約スロットの位置であり、
   　前記第１スロットの位置と前記第２スロットの位置とから前記予約スロットの間隔が算出される、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
8. 　請求項５または請求項７に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記選択区間推定部は、
   　前記第１スロットの位置、前記所定の時間間隔、および、前記選択区間を用いて、第１仮推定選択区間を設定し、
   　前記第２スロットの位置、および、前記選択区間を用いて、第２仮推定選択区間を設定し、
   　前記第１仮推定選択区間と前記第２仮推定選択区間との重複区間を、前記他局の推定選択区間に設定する、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
9. 　請求項８に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
   　前記選択区間推定部は、
   　前記第１スロットの位置を前記選択区間の最初のスロットに仮定して第１暫定スロット選択区間を設定し、
   　前記第１スロットの位置を前記選択区間の最後のスロットに仮定して第２暫定スロット選択区間を設定し、
   　前記第１暫定スロット選択区間と前記第２暫定スロット選択区間とのいずれかに含まれる区間を、前記第１スロットの推定最大選択区間に設定し、
   　前記推定最大選択区間を前記所定の時間間隔で遅延シフトさせることによって、前記第１仮推定選択区間を設定する、
   　ＴＤＭＡ通信装置。
10. 　請求項８または請求項９に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記選択区間推定部は、
    　前記第２スロットの位置を前記選択区間の最初のスロットに仮定して第３暫定スロット選択区間を設定し、
    　前記第２スロットの位置を前記選択区間の最後のスロットに仮定して第４暫定スロット選択区間を設定し、
    　前記第３暫定スロット選択区間と前記第４暫定スロット選択区間とのいずれかに含まれる区間を、前記第２仮推定選択区間を設定する、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
11. 　請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記選択区間推定部は、
    　前記第１スロットおよび前記第２スロットとは異なる第３スロットの位置をさらに用い、
    　前回までの少なくとも１つの前記他局の推定選択区間および前記第３スロットの位置から算出される第２仮推定選択区間と、を用いて、前記重複区間を更新し、
    　該更新された前記重複区間を用いて、前記他局の推定選択区間を設定する、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
12. 　請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記選択区間推定部によって推定された前記他局の推定選択区間と、自局の選択区間と、を用いて、前記自局の送信スロットを設定する送信制御部と、
    　をさらに備えた、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
13. 　請求項１２に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記送信制御部は、
    　前記他局の推定選択区間と前記自局の選択区間との重複の有無を検出し、重複しないスロットを前記自局の送信スロットに設定する、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
14. 　請求項１２に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記送信制御部は、
    　前記自局の選択区間の各スロットが前記他局の送信スロットに衝突する確率である衝突確率を、前記他局の推定選択区間と前記自局の選択区間とから算出し、
    　前記衝突確率の低いスロットを、前記自局の送信スロットに設定する、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
15. 　請求項１４に記載のＴＤＭＡ通信装置であって、
    　前記送信制御部は、前記衝突確率を対数値によって算出する、
    　ＴＤＭＡ通信装置。
16. 　所定の時間間隔に基づいて設定される選択区間にある複数の受信スロットのいずれかで通信データを他局から受信し、
    　前記他局から受信した前記通信データに基づいて、当該他局の推定選択区間の推定用情報を取得および算出し、
    　前記推定用情報を用いて、前記推定選択区間を推定する、
    　ＴＤＭＡ通信方法。
17. 　請求項１６に記載のＴＤＭＡ通信方法であって、
    　前記推定用情報は、前記他局の前記選択区間、および、前記所定の時間間隔を含む、
    　ＴＤＭＡ通信方法。

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