JP6967896B2

JP6967896B2 - Communication equipment and programs

Info

Publication number: JP6967896B2
Application number: JP2017135471A
Authority: JP
Inventors: 博之森川; 椿豪廖; 誠鈴木; 壮太郎大原; 桂兵朱
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2021-11-17
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: WO2019013245A1; JP2019021956A

Description

本発明は、通信装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to communication devices and programs.

近年、低消費電力型の広域ネットワーク技術の一つであるＬｏＲａ（Long Range）が注目されている。しかし、現状では、ＬｏＲａネットワークは、シングルホップのスター・トポロジで構成されており、用途が限定されている。このため、ＬｏＲａネットワークをマルチホップネットワークとして構成することが望まれている。 In recent years, LoRa (Long Range), which is one of the low power consumption type wide area network technologies, has been attracting attention. However, at present, the LoRa network is composed of a single-hop star topology, and its use is limited. Therefore, it is desired to configure the LoRa network as a multi-hop network.

なお、ＬｏＲａとは異なるが、ZigBeeと呼ばれる近接通信規格（IEEE802.15.4）を用いて同時的伝送（ＣＴ：Concurrent Transmission）を行い、マルチホップネットワークを構成する例が、非特許文献１に開示されている。 Although different from LoRa, an example of configuring a multi-hop network by performing simultaneous transmission (CT: Concurrent Transmission) using a proximity communication standard (IEEE802.15.4) called ZigBee is disclosed in Non-Patent Document 1. ing.

F. Ferrari, et al., “Efficient network flooding and time synchronization with Glossy,” in Proc. ACM/IEEE IPSN’11, pp.73-84, April 2011.F. Ferrari, et al., “Efficient network flooding and time synchronization with Glossy,” in Proc. ACM / IEEE IPSN’11, pp.73-84, April 2011.

しかしながらＬｏＲａネットワークにおいて、同時的伝送をそのまま適用すると、内容が同一の信号間で衝突が発生し、伝送に支障があることがわかってきた。 However, in the LoRa network, it has been found that if simultaneous transmission is applied as it is, collisions occur between signals having the same content, which hinders transmission.

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、ＬｏＲａネットワークにおいてマルチホップネットワークを構成できる通信装置及びプログラムを提供することを、その目的の一つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of the objects thereof is to provide a communication device and a program capable of configuring a multi-hop network in a LoRa network.

上記従来例の問題点を解決する本発明の一態様は、マルチホップ通信を行う通信装置であって、送信の対象となる情報を取得する取得手段と、前記取得した情報を表す送信対象信号を送信する送信手段と、前記送信手段を制御し、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから前記送信対象信号を送信開始させる送信制御手段と、を含むものである。 One aspect of the present invention that solves the problems of the above-mentioned conventional example is a communication device that performs multi-hop communication, and obtains an acquisition means for acquiring information to be transmitted and a transmission target signal representing the acquired information. It includes a transmission means for transmitting and a transmission control means for controlling the transmission means to delay transmission by a delay time determined by a predetermined method and then start transmission of the transmission target signal.

本発明の通信装置によれば、ＬｏＲａの規格に基づく通信を行う際に、信号間での衝突を抑制して、マルチホップネットワークを構成することができる。 According to the communication device of the present invention, it is possible to form a multi-hop network by suppressing collisions between signals when performing communication based on the LoRa standard.

本発明の実施の形態に係る通信装置１の構成、及び当該通信装置１を含むシステムの例を表すブロック図である。It is a block diagram which shows the configuration of the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention, and the example of the system which includes the communication apparatus 1. 本発明の実施の形態に係る通信装置１の例を表す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the example of the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置１による通信タイミングの例を表すタイミングチャート図である。It is a timing chart diagram which shows the example of the communication timing by the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置１の動作例を表すフローチャート図である。It is a flowchart which shows the operation example of the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る通信装置１による通信タイミングの別の例を表すタイミングチャート図である。It is a timing chart diagram which shows another example of the communication timing by the communication apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る通信装置１は、図１に例示するように、制御部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、を含んで構成され、他の通信装置１との間でマルチホップ通信を行って信号を送受する。すなわち、図１の例では、通信装置１ａがイニシエーターとして動作し、外部（例えば図示しないパーソナルコンピュータＰＣ等）から取得した情報を、当該通信装置１ａから通信可能な他の通信装置１ｂ，１ｃに対して送信する。また、通信装置１ｂ，１ｃは、それぞれ、通信装置１ａから受信した情報を、さらに他の通信装置１ｄ，１ｅ…に送信し…というように、各通信装置１が順次、他の通信装置１に情報を送信する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As illustrated in FIG. 1, the communication device 1 according to the embodiment of the present invention includes a control unit 11, a storage unit 12, and a communication unit 13, and is located between the other communication devices 1. Multi-hop communication is performed with to send and receive signals. That is, in the example of FIG. 1, the communication device 1a operates as an initiator, and information acquired from the outside (for example, a personal computer PC (not shown)) is transferred to other communication devices 1b, 1c capable of communicating from the communication device 1a. Send to. Further, the communication devices 1b and 1c each transmit the information received from the communication device 1a to the other communication devices 1d, 1e ..., And so on, and so on, each communication device 1 sequentially sends to the other communication device 1. Send information.

各通信装置１（以下、通信装置１ａ，１ｂ…をそれぞれ区別しないときは総称して通信装置１と表記する）の制御部１１は、ＣＰＵ等のプログラム制御デバイスであり、記憶部１２に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態では、この制御部１１は、送信の対象とする情報を取得し、当該取得した情報を通信部１３に出力して、所定の方法で符号化した送信対象信号を生成させる。 The control unit 11 of each communication device 1 (hereinafter, collectively referred to as communication device 1 when the communication devices 1a, 1b ... Are not distinguished) is a program control device such as a CPU, and is stored in the storage unit 12. It works according to the program. In the present embodiment, the control unit 11 acquires information to be transmitted, outputs the acquired information to the communication unit 13, and generates a transmission target signal encoded by a predetermined method.

またこの制御部１１は、通信部１３を制御して、所定の方法で決定した遅延時間だけ遅延してから送信対象信号の送信を開始させる。この制御部１１の詳しい動作については後に説明する。 Further, the control unit 11 controls the communication unit 13 to delay the transmission of the transmission target signal by a delay time determined by a predetermined method. The detailed operation of the control unit 11 will be described later.

記憶部１２は、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリデバイス等であり、制御部１１によって実行されるプログラムを保持する。このプログラムは、コンピュータ可読、かつ非一時的な記録媒体に格納されて提供され、この記憶部１２に格納されたものであってもよい。また、この記憶部１２は、制御部１１のワークメモリとして動作するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでもよい。 The storage unit 12 is a memory device such as EEPROM, and holds a program executed by the control unit 11. This program is provided by being stored in a computer-readable and non-temporary recording medium, and may be stored in the storage unit 12. Further, the storage unit 12 may include a RAM (Random Access Memory) that operates as a work memory of the control unit 11.

通信部１３は、制御部１１から入力される指示に従って、他の通信装置宛に信号を送出する。本実施の形態では、この通信部１３は、制御部１１から入力される送信対象情報を、３以上の信号点を有する周波数シフトキーイング、すなわちM-ary FSK（Frequency Shift Keying）により変調し、さらにアップチャープして、ＬｏＲａネットワークの規格で定められた送信対象信号を得る。この送信対象信号は、複数シンボル分の信号を符号化して連結して得たパケットである。なお、このパケットには、プリアンブルや、ヘッダ、フッタなどがさらに含まれてもよい。通信部１３は、制御部１１から入力される指示に従い、当該送信対象信号を送出する。 The communication unit 13 sends a signal to another communication device according to an instruction input from the control unit 11. In the present embodiment, the communication unit 13 modulates the transmission target information input from the control unit 11 by frequency shift keying having three or more signal points, that is, M-ary FSK (Frequency Shift Keying), and further. Up-chirp to obtain the transmission target signal defined by the LoRa network standard. This transmission target signal is a packet obtained by encoding and concatenating signals for a plurality of symbols. Note that this packet may further include a preamble, a header, a footer, and the like. The communication unit 13 transmits the transmission target signal according to the instruction input from the control unit 11.

本実施の形態では、この通信部１３は、後に説明するように、制御部１１から送信対象信号の送信タイミングを表す指示を受けて、当該指示により表される送信タイミングで送信対象信号を送信する。この通信部１３の動作例については後に述べる。 In the present embodiment, as will be described later, the communication unit 13 receives an instruction indicating the transmission timing of the transmission target signal from the control unit 11 and transmits the transmission target signal at the transmission timing represented by the instruction. .. An operation example of the communication unit 13 will be described later.

またこの通信部１３は、他の通信装置１から受信する送信対象信号を復調して送信対象情報を得て、当該送信対象情報を制御部１１に出力する動作を行ってもよい。ここで通信部１３は、送信側でチャープ変調が行われている場合は、受信したダウンチャープし、さらに送信対象信号を復調して送信対象情報を得て、当該送信対象情報を制御部１１に出力する。 Further, the communication unit 13 may perform an operation of demodulating the transmission target signal received from the other communication device 1 to obtain the transmission target information and outputting the transmission target information to the control unit 11. Here, when the transmission side is performing chirp modulation, the communication unit 13 performs the received down chirp, further demodulates the transmission target signal to obtain transmission target information, and transfers the transmission target information to the control unit 11. Output.

本実施の形態では、制御部１１は、機能的には、図２に例示するように、情報取得部２１と、送信制御部２２と、送信処理部２３と、を含んで構成されている。 In the present embodiment, the control unit 11 is functionally configured to include an information acquisition unit 21, a transmission control unit 22, and a transmission processing unit 23, as illustrated in FIG.

情報取得部２１は、イニシエーターとして機能する通信装置１においては、外部（例えば図示しないパーソナルコンピュータＰＣ等）から通信部１３等を介して送信の対象となる送信対象情報を取得する。また、この情報取得部２１は、イニシエーターとは異なる通信装置１（以下、リレーとなる通信装置１と呼ぶ）においては、通信部１３が他の通信装置１から受信した送信対象信号を復号して送信の対象となる送信対象情報を取得する。 In the communication device 1 that functions as an initiator, the information acquisition unit 21 acquires transmission target information to be transmitted from the outside (for example, a personal computer PC or the like (not shown)) via the communication unit 13 or the like. Further, in the communication device 1 different from the initiator (hereinafter referred to as the communication device 1 serving as a relay), the information acquisition unit 21 decodes the transmission target signal received from the other communication device 1 by the communication unit 13. Acquires the transmission target information to be transmitted.

なお、本実施の形態においては、リレーとなる通信装置１には、複数の他の通信装置１からの送信対象信号が到来することがあるが、情報取得部２１は、そのうち、信号電力が最大のものを選択的に受信することとする。このような受信の方法は、広く知られた方法を採用することができるので、ここでの詳しい説明は省略する。 In the present embodiment, the communication device 1 serving as a relay may receive signals to be transmitted from a plurality of other communication devices 1, but the information acquisition unit 21 has the maximum signal power. It is assumed that the thing is selectively received. As such a receiving method, a widely known method can be adopted, and detailed description thereof will be omitted here.

送信制御部２２は、送信対象信号の送信タイミングを決定する。具体的に、リレーとなる通信装置１において、この送信制御部２２は、通信部１３が生成する送信対象信号を送信するタイミングとして、所定の送信タイミングからの遅延時間を決定する。 The transmission control unit 22 determines the transmission timing of the transmission target signal. Specifically, in the communication device 1 serving as a relay, the transmission control unit 22 determines a delay time from a predetermined transmission timing as a timing for transmitting the transmission target signal generated by the communication unit 13.

送信処理部２３は、想定される送信対象信号の送信タイミングから送信制御部２２が決定した遅延時間が経過したタイミングで、送信対象信号を通信部１３に出力して１パケット分の信号の送信を指示する。 The transmission processing unit 23 outputs the transmission target signal to the communication unit 13 at the timing when the delay time determined by the transmission control unit 22 has elapsed from the transmission timing of the assumed transmission target signal, and transmits the signal for one packet. Instruct.

［動作］
本実施の形態の通信装置１は、以上の構成を備えており、次のように動作する。本実施の形態の一例として、リレーとなる通信装置１における送信制御部２２は、遅延時間を決定する所定の方法として、送信対象信号（パケット）の本来の送信開始のタイミングからランダムに遅延時間を決定する。ここでランダムな遅延時間は、予め定められたしきい値（ランダムに発行され得る値の最大値Ｒmax）を下回る値の一様乱数により定めればよい。 [motion]
The communication device 1 of the present embodiment has the above configuration and operates as follows. As an example of this embodiment, the transmission control unit 22 in the communication device 1 serving as a relay randomly determines the delay time from the original transmission start timing of the transmission target signal (packet) as a predetermined method for determining the delay time. decide. Here, the random delay time may be determined by a uniform random number having a value lower than a predetermined threshold value (maximum value Rmax of a value that can be randomly issued).

この例では、図３に例示するように、イニシエーターとして動作する通信装置１ａがパーソナルコンピュータＰＣから取得した送信対象情報を、ＬｏＲａネットワークの規格で定められた変調方式であるM-ary FSK（Frequency Shift Keying）により変調して送信対象信号を生成する。そしてこの通信装置１ａは当該送信対象信号を（チャープ変調して）無線にて送信する。図３では、１パケット分の信号（ＳＳ１ａ）が送信された状態を示している。本実施の形態では、各シンボルの信号を連結してパケットとしているので、シンボル長をＴｓとすると、１パケット分のパケット長Ｔｘは、このシンボル長Ｔｓの整数倍となる。図３における１パケット分の信号は、このパケット長Ｔｘの長さとなる。一般的にＴｘはＴｓの１０倍以上となるのが普通であるが、図３では、図示の都合上、Ｔｘの長さを極端に小さくして（例えばＴｘ＝Ｔｓの程度として）表記している。 In this example, as illustrated in FIG. 3, the transmission target information acquired from the personal computer PC by the communication device 1a operating as an initiator is M-ary FSK (Frequency), which is a modulation method defined by the LoRa network standard. Modulate by Shift Keying) to generate a signal to be transmitted. Then, the communication device 1a wirelessly transmits the transmission target signal (chirp-modulated). FIG. 3 shows a state in which a signal (SS1a) for one packet is transmitted. In the present embodiment, since the signals of each symbol are concatenated to form a packet, if the symbol length is Ts, the packet length Tx for one packet is an integral multiple of this symbol length Ts. The signal for one packet in FIG. 3 has the length of this packet length Tx. Generally, Tx is 10 times or more of Ts, but in FIG. 3, the length of Tx is extremely small (for example, as the degree of Tx = Ts) for convenience of illustration. There is.

一方、通信装置１ｂ，１ｃは、それぞれ遅延時間を表すランダム値τ1，τ2を発行しておく。そして通信装置１ａからの無線の信号が到来する範囲に在圏する通信装置１ｂ，１ｃは、それぞれ、通信装置１ａが送出した１パケット分の信号（ＳＳ１ａ）を受信する。 On the other hand, the communication devices 1b and 1c issue random values τ1 and τ2 representing the delay times, respectively. Then, the communication devices 1b and 1c located in the range where the radio signal from the communication device 1a arrives receive the signal (SS1a) for one packet transmitted by the communication device 1a, respectively.

通信装置１ｂ，１ｃは、予め定められた送信対象信号の基準送信タイミング（例えば、前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミング、あるいは当該タイミングから予め各通信装置１で共通に定められた時間Ｔｐだけ経過したタイミング。なお、ここで時間Ｔｐは、ランダムに発行され得る値の最大値Ｒmax以上としておいてもよい。図３の例では、前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミングとする）から、発行した値に対応する時間τ1，τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する（ＳＳ１ｂ，ＳＳ１ｃ）。以下、この通信装置１ｂ，１ｃは、続いて受信される送信対象信号（ＳＳ２，ＳＳ３…）についても、それぞれ受信完了のタイミングから、発行した値に対応する時間τ1，τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する。 The communication devices 1b and 1c are set to a predetermined reference transmission timing of the transmission target signal (for example, the timing at which the reception of the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage is completed, or the timing that is commonly determined by each communication device 1 in advance. The timing at which the time Tp has elapsed. Here, the time Tp may be set to be equal to or greater than the maximum value Rmax of a value that can be randomly issued. In the example of FIG. 3, the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage is used. The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted (SS1b, SS1c) after delaying by the time τ1 and τ2 corresponding to the issued value, respectively, from the timing when the reception is completed). Hereinafter, the communication devices 1b and 1c also delay the transmission target signals (SS2, SS3 ...) To be subsequently received by the times τ1 and τ2 corresponding to the issued values from the timing of the completion of reception, respectively. , The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted.

さらに、通信装置１ｄ，１ｅがそれぞれ、通信装置１ｂまたは通信装置１ｃが送出した１パケット分の送信対象信号（ＳＳ１ｂまたはＳＳ１ｃ）のうち、それぞれ信号強度が強い信号を受信する。図３の例では、通信装置１ｄは、通信装置１ｂの送信対象信号を受信し、通信装置１ｅは、通信装置１ｃの送信対象信号を受信するものとする。ここで通信装置１ｄ，１ｅは、それぞれ遅延時間を表すランダム値τ3，τ4を発行しているものとする。 Further, the communication devices 1d and 1e each receive a signal having a strong signal strength among the transmission target signals (SS1b or SS1c) for one packet transmitted by the communication device 1b or the communication device 1c, respectively. In the example of FIG. 3, the communication device 1d receives the transmission target signal of the communication device 1b, and the communication device 1e receives the transmission target signal of the communication device 1c. Here, it is assumed that the communication devices 1d and 1e issue random values τ3 and τ4 representing the delay times, respectively.

通信装置１ｄ，１ｅは、予め定められた送信対象信号の基準送信タイミング（ここでは前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミング）から、発行した値に対応する時間τ3，τ4だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号を送信する（ＳＳ１ｄ，ＳＳ１ｅ）。従って、ここでの例では、通信装置１ｄ，１ｅが送出する送信対象信号は、各通信装置１が前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミングですぐに送信対象信号を送出する場合に比べ、それぞれ時間τ1＋τ3，時間τ2＋τ4だけ遅延していることとなる。 The communication devices 1d and 1e have only the time τ3 and τ4 corresponding to the issued value from the predetermined reference transmission timing of the transmission target signal (here, the timing when the reception of the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage is completed). After each delay, the transmission target signal corresponding to the received transmission target signal is transmitted (SS1d, SS1e). Therefore, in the example here, the transmission target signal transmitted by the communication devices 1d and 1e immediately transmits the transmission target signal at the timing when each communication device 1 completes the reception of the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage. Compared to the case, the delay is time τ1 + τ3 and time τ2 + τ4, respectively.

なお、ここで送信制御部２２が発行するランダムな値の最大値Ｒmaxは、シンボル長Ｔｓに対応する値としておいてもよい。この場合、遅延時間は最大でも１シンボル分の時間となる。 Here, the maximum value Rmax of the random value issued by the transmission control unit 22 may be set as a value corresponding to the symbol length Ts. In this case, the delay time is at most one symbol's time.

［遅延時間の調整］
本実施の形態のここまでに説明した例では、ランダムに発行される値によっては、複数の経路で送信される同じ内容の信号が、互いに大きく異なる時刻に配信されることとなり得る。例えば上述の例において、τ1＞τ2、かつτ3＞τ4であると、τ1＋τ3＞＞τ2＋τ4となって、通信装置１ａ→通信装置１ｂ→通信装置１ｄの経路で送信される信号の遅延が、通信装置１ａ→通信装置１ｃ→通信装置１ｅの経路で送信される信号の遅延より著しく大きくなることがあり得る。 [Adjustment of delay time]
In the examples described so far in the present embodiment, depending on the randomly issued values, signals having the same content transmitted by a plurality of routes may be delivered at significantly different times from each other. For example, in the above example, if τ1> τ2 and τ3> τ4, then τ1 + τ3 >> τ2 + τ4, and the delay of the signal transmitted in the route of communication device 1a → communication device 1b → communication device 1d is the communication device. It may be significantly larger than the delay of the signal transmitted in the route of 1a → communication device 1c → communication device 1e.

そこで、このような経路間の遅延差が大きくなることが好ましくない場合があることを考慮して、本実施の形態の通信装置１は、次のように動作してもよい。すなわち本実施の形態の別の例に係る通信装置１（リレーとなる通信装置１）では、制御部１１が、送信対象情報に対して、発行した、遅延時間を表すランダムな値の情報を含める。つまり本実施の形態のここでの例では、リレーとなる通信装置１は、送信する信号に、当該信号の送信に係る遅延時間の情報を含める。 Therefore, considering that it may not be preferable that the delay difference between such routes becomes large, the communication device 1 of the present embodiment may operate as follows. That is, in the communication device 1 (communication device 1 serving as a relay) according to another example of the present embodiment, the control unit 11 includes information of a random value representing the delay time issued by the control unit 11 with respect to the transmission target information. .. That is, in the example here of the present embodiment, the communication device 1 serving as a relay includes information on the delay time related to the transmission of the signal in the signal to be transmitted.

またこの例の制御部１１は、前段の通信装置１から受信した送信対象信号を復調して得た送信対象情報に、遅延時間に係る情報が含まれるか否かを判断し、含まれる場合は、当該遅延時間に係る情報を用いて、自己が送信対象信号を送信する際の遅延時間を決定する。具体的にこの例の（リレーとなる通信装置１の）制御部１１は、図４に例示するように、前段の通信装置１から受信した送信対象信号を復調した送信対象情報を取得する（Ｓ１１）。 Further, the control unit 11 of this example determines whether or not the transmission target information obtained by demodulating the transmission target signal received from the communication device 1 in the previous stage includes information related to the delay time, and if it is included, the control unit 11 determines whether or not the information related to the delay time is included. , The delay time when the self transmits the transmission target signal is determined by using the information related to the delay time. Specifically, as illustrated in FIG. 4, the control unit 11 (of the communication device 1 serving as a relay) in this example acquires transmission target information obtained by demodulating the transmission target signal received from the communication device 1 in the previous stage (S11). ).

制御部１１は、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれているか否かを調べ（Ｓ１２）、含まれていなければ（Ｓ１２：Ｎｏ）、上述の例と同様に、予め定められたしきい値（ランダムに発行され得る値の最大値Ｒmax）を下回るランダムな値を発行して（Ｓ１３）、処理Ｓ１７に移行する。 The control unit 11 examines whether or not the acquired transmission target information includes information indicating the delay time (S12), and if it does not include the information (S12: No), the control unit 11 is predetermined as in the above example. A random value lower than the threshold value (maximum value Rmax of a value that can be randomly issued) is issued (S13), and the process proceeds to process S17.

また制御部１１は、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれていると判断したときには（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、予め送信対象信号を送信する時間として定められている時間Ｔ（実際に１パケット分の信号を送信するのに要する時間Ｔｘに、所定長のガードタイムを加算した時間。ここでガードタイムは、少なくとも、後に説明する遅延時間Ｔ′以上の時間、例えば遅延時間としてランダムに発行され得る値の最大値Ｒmaxに相当する時間としておく）から、処理Ｓ１１で取得した情報に含まれる遅延時間τpを差引きした時間Ｔ′を求める（Ｓ１４）。 Further, when the control unit 11 determines that the acquired transmission target information includes information indicating the delay time (S12: Yes), the time T (actually) determined as the time for transmitting the transmission target signal in advance. The time required to transmit a signal for one packet plus the guard time of a predetermined length. Here, the guard time is at least a time equal to or longer than the delay time T'described later, for example, at random as a delay time. The time T'is obtained by subtracting the delay time τp included in the information acquired in the process S11 from the time corresponding to the maximum value Rmax of the value that can be issued (S14).

制御部１１は、さらに、予め定められたしきい値（ランダムに発行され得る値の最大値Ｒmax）を下回るランダムな値を発行し（Ｓ１５）、このランダムな値が表す時間τc′と、処理Ｓ１４で求めた時間Ｔ′とを加算して、遅延時間τc＝τc′＋Ｔ′を求める（Ｓ１６）。 The control unit 11 further issues a random value below a predetermined threshold value (maximum value Rmax of a value that can be randomly issued) (S15), and processes the time τc'represented by this random value. The delay time τc = τc ′ + T ′ is obtained by adding the time T ′ obtained in S14 (S16).

制御部１１は、送信対象情報を生成する（Ｓ１７）。ここで送信対象情報は、処理Ｓ１２において、取得した送信対象情報に遅延時間を表す情報が含まれていないと判断されたときには、処理Ｓ１１で取得した送信対象情報に、処理Ｓ１３で発行した値に対応する遅延時間の情報を含めて、新たな送信対象情報として生成する。 The control unit 11 generates transmission target information (S17). Here, when it is determined in the process S12 that the acquired transmission target information does not include the information representing the delay time, the transmission target information is set to the value issued in the process S13 in the transmission target information acquired in the process S11. Generate as new transmission target information including information on the corresponding delay time.

また制御部１１は、処理Ｓ１２において、取得した情報に遅延時間を表す情報が含まれていると判断したときには、処理Ｓ１１で取得した送信対象情報のうち、遅延時間に係る情報（前段の通信装置１の遅延時間に係る情報）を除き、処理Ｓ１６で求めた遅延時間の情報を含めて、新たな送信対象情報とする。 Further, when the control unit 11 determines in the process S12 that the acquired information includes information indicating the delay time, among the transmission target information acquired in the process S11, the information related to the delay time (communication device in the previous stage). Except for the information related to the delay time of 1), the information of the delay time obtained in the process S16 is included as new transmission target information.

制御部１１は、さらに、予め定められたシンボルの基準送信タイミング（例えば前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミング）から、処理Ｓ１３で発行した値に対応する遅延時間、または処理Ｓ１７で求めた遅延時間だけ遅れた時間で、処理Ｓ１７で生成した送信対象情報を符号化して得た送信対象信号を送出する（Ｓ１８）。 Further, the control unit 11 further receives a delay time corresponding to the value issued in the process S13, or a process, from a predetermined reference transmission timing of the symbol (for example, a timing when the reception of the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage is completed). A transmission target signal obtained by encoding the transmission target information generated in the process S17 is transmitted at a time delayed by the delay time obtained in S17 (S18).

本実施の形態のここでの例によれば、図５に例示するように、イニシエーターとして動作する通信装置１ａがパーソナルコンピュータＰＣから取得した送信対象情報を、ＬｏＲａネットワークの規格で定められた変調方式であるM-ary FSK（Frequency Shift Keying）により変調して送信対象信号を生成する。そしてこの通信装置１ａは当該送信対象信号を（チャープ変調して）無線にて送信する。図５では、送信対象信号（ＳＳ１ａ）が送信された状態を示している。 According to the example here of the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the transmission target information acquired from the personal computer PC by the communication device 1a operating as the initiator is modulated by the standard of the LoRa network. The signal to be transmitted is generated by modulation by the method M-ary FSK (Frequency Shift Keying). Then, the communication device 1a wirelessly transmits the transmission target signal (chirp-modulated). FIG. 5 shows a state in which the transmission target signal (SS1a) is transmitted.

一方、通信装置１ａからの無線の信号が到来する範囲に在圏する通信装置１ｂ，１ｃは、それぞれ、通信装置１ａが送出した送信対象信号（ＳＳ１ａ）を受信する。ここで当該通信装置１ａが送出する送信対象信号が表す送信対象情報には、遅延時間に係る情報が含まれないので、通信装置１ｂ，１ｃは、受信した送信対象信号に対応する送信対象情報に、それぞれの遅延時間τ1，τ2を表す情報を含めた新たな送信対象情報を生成し、当該新たな送信対象情報を符号化して得た送信対象信号（ＳＳ１ｂ，ＳＳ１ｃ：遅延時間信号を含む送信対象信号）を生成する。そして通信装置１ｂ，１ｃはそれぞれ、予め定められた基準送信タイミング（ここでは前段の通信装置１ａから送信対象信号の受信が完了したタイミング）から、発行した値に対応する時間τ1，τ2だけそれぞれ遅延してから、生成した送信対象信号（ＳＳ１ｂ，ＳＳ１ｃ）を送出する。 On the other hand, the communication devices 1b and 1c located in the range where the radio signal from the communication device 1a arrives receive the transmission target signal (SS1a) transmitted by the communication device 1a, respectively. Here, since the transmission target information represented by the transmission target signal transmitted by the communication device 1a does not include information related to the delay time, the communication devices 1b and 1c include the transmission target information corresponding to the received transmission target signal. , Transmission target signals including information representing the respective delay times τ1 and τ2 are generated, and the transmission target signals obtained by encoding the new transmission target information (SS1b, SS1c: transmission target including the delay time signal). Signal) is generated. The communication devices 1b and 1c are delayed by the time τ1 and τ2 corresponding to the issued values from the predetermined reference transmission timing (here, the timing when the reception of the transmission target signal from the communication device 1a in the previous stage is completed). Then, the generated transmission target signals (SS1b, SS1c) are transmitted.

以下、この通信装置１ｂ，１ｃは、続いて受信される送信対象信号（ＳＳ２，ＳＳ３…）についても、それぞれ受信完了のタイミングから、発行した値に対応する時間τ1，τ2だけそれぞれ遅延してから、受信した送信対象信号に対応する送信対象信号（それぞれに遅延時間の情報を含んでもよい）を送信する。 Hereinafter, the communication devices 1b and 1c also delay the transmission target signals (SS2, SS3 ...) To be subsequently received by the times τ1 and τ2 corresponding to the issued values from the timing of the completion of reception, respectively. , The transmission target signal corresponding to the received transmission target signal (may include delay time information for each) is transmitted.

さらに、通信装置１ｄ，１ｅがそれぞれ、通信装置１ｂまたは通信装置１ｃが送出した送信対象信号（ＳＳ１ｂまたはＳＳ１ｃ）のうち、それぞれ信号強度が強い送信対象信号を受信する。図５の例では、通信装置１ｄは、通信装置１ｂの送信対象信号を受信し、通信装置１ｅは、通信装置１ｃの送信対象信号を受信するものとする。 Further, the communication devices 1d and 1e each receive the transmission target signal (SS1b or SS1c) having a strong signal strength among the transmission target signals (SS1b or SS1c) transmitted by the communication device 1b or the communication device 1c, respectively. In the example of FIG. 5, it is assumed that the communication device 1d receives the transmission target signal of the communication device 1b, and the communication device 1e receives the transmission target signal of the communication device 1c.

通信装置１ｄが受信した送信対象信号に対応する送信対象情報には、通信装置１ｂによる遅延時間τ1を表す情報が含まれる。そこで通信装置１ｄは、遅延時間を表すランダムな値τ3を発行し、予め定められている時間Ｔｓ（ランダムな値として発行され得る値の最大値Ｒmaxが表す時間以上の時間としておく）から、上記受信したシンボルに含まれる情報で表される遅延時間τ1を差し引いて得た時間（Ｔｓ−τ1）に、発行したランダムな値が表す時間τ3を加算した遅延時間（（Ｔｓ−τ1）＋τ3）を得る。 The transmission target information corresponding to the transmission target signal received by the communication device 1d includes information representing the delay time τ1 by the communication device 1b. Therefore, the communication device 1d issues a random value τ3 representing the delay time, and from the predetermined time Ts (the time is set to be equal to or longer than the time represented by the maximum value Rmax of the value that can be issued as a random value). The delay time ((Ts-τ1) + τ3) obtained by subtracting the delay time τ1 represented by the information contained in the received symbol and adding the time τ3 represented by the issued random value to the time (Ts-τ1). obtain.

同様に、通信装置１ｅが受信した送信対象信号に対応する送信対象情報には、通信装置１ｃによる遅延時間τ2を表す情報が含まれる。そこで通信装置１ｅは、遅延時間を表すランダムな値τ4を発行し、予め定められている時間Ｔｓから、上記受信した送信対象信号に含まれる情報で表される遅延時間τ２を差し引いて得た時間（Ｔｓ−τ2）に、発行したランダムな値が表す時間τ４を加算した遅延時間（（Ｔｓ−τ2）＋τ4）を得る。 Similarly, the transmission target information corresponding to the transmission target signal received by the communication device 1e includes information representing the delay time τ2 by the communication device 1c. Therefore, the communication device 1e issues a random value τ4 representing the delay time, and subtracts the delay time τ2 represented by the information included in the received transmission target signal from the predetermined time Ts. The delay time ((Ts-τ2) + τ4) obtained by adding the time τ4 represented by the issued random value to (Ts-τ2) is obtained.

また通信装置１ｂ，１ｃが送出する送信対象信号が表す情報には、遅延時間に係る情報が含まれるので、通信装置１ｄ，１ｅは、受信した送信対象信号に対応する送信対象情報から当該遅延時間の情報を除き、それぞれが発行した遅延時間τ3，τ4を表す情報を含めた送信対象情報を生成し、これを符号化して送信対象信号（ＳＳ１ｄ，ＳＳ１ｅ：遅延時間信号を含む送信対象信号）を生成する。 Further, since the information represented by the transmission target signal transmitted by the communication devices 1b and 1c includes information related to the delay time, the communication devices 1d and 1e have the delay time from the transmission target information corresponding to the received transmission target signal. The transmission target information including the information representing the delay times τ3 and τ4 issued by each is generated, and this is encoded to obtain the transmission target signals (SS1d, SS1e: transmission target signals including the delay time signal). Generate.

そして通信装置１ｄ，１ｅは、それぞれ、前段の通信装置１ｂまたは通信装置１ｃから送信対象信号の受信が完了したタイミングから、上記の方法で得たそれぞれの遅延時間（（Ｔｓ−τ1）＋τ3），（（Ｔｓ−τ2）＋τ4）だけそれぞれ遅延してから、それぞれ生成した送信対象信号を送信する（ＳＳ１ｄ，ＳＳ１ｅ）。従って、ここでの例では、通信装置１ｄ，１ｅが送出する送信対象信号は、各通信装置１が前段の通信装置１から送信対象信号の受信が完了したタイミングですぐに送信対象信号を送出する場合に比べ、それぞれ時間τ1＋（Ｔｓ−τ1）＋τ3＝Ｔｓ＋τ3，時間τ2＋（Ｔｓ−τ2）＋τ4＝Ｔｓ＋τ4だけ遅延していることとなる。 Then, the communication devices 1d and 1e have their respective delay times ((Ts−τ1) + τ3) obtained by the above method from the timing when the reception of the transmission target signal from the communication device 1b or the communication device 1c in the previous stage is completed, respectively. After delaying by ((Ts−τ2) + τ4), the generated transmission target signals are transmitted (SS1d, SS1e). Therefore, in the example here, the transmission target signal transmitted by the communication devices 1d and 1e immediately transmits the transmission target signal at the timing when each communication device 1 completes the reception of the transmission target signal from the communication device 1 in the previous stage. Compared to the case, the time τ1 + (Ts−τ1) + τ3 = Ts + τ3 and the time τ2 + (Ts−τ2) + τ4 = Ts + τ4 are delayed, respectively.

この例によると、通信装置１ｄ，１ｅが送出する送信対象信号の遅延時間の差は、高々｜τ4−τ3｜（ここで、｜ｘ｜はｘの絶対値を意味する）となり、前段までの遅延時間によらず、基準となる時間Ｔｓ（パケットの送信時間を含めれば、前段からの信号の受信後、Ｔｘ＋Ｔｓが基準時間となる）からの遅延時間で定められるので、伝搬経路によって遅延時間に大きな差が生じることがない。 According to this example, the difference in the delay time of the transmission target signals transmitted by the communication devices 1d and 1e is at most | τ4-τ3 | (where | x | means the absolute value of x) up to the previous stage. Regardless of the delay time, it is determined by the delay time from the reference time Ts (Tx + Ts becomes the reference time after receiving the signal from the previous stage if the packet transmission time is included), so the delay time depends on the propagation path. There is no big difference.

［実施形態の効果］
本実施の形態によると、同じ内容の送信対象情報を含む送信対象信号が複数のノードから送信される際に、一般にそれぞれ互いに異なる遅延時間だけ遅延されて送信されることで、干渉の可能性を低減できる。すなわち、本実施の形態の例のＬｏＲａネットワークの規格に基づく通信のようにM-ary FSKが用いられる場合に、同じ信号を送信する複数の通信装置１が出力する通信信号のエネルギー分布（１シンボル時間分の通信信号電力の累算値）間の比（ある通信装置１の信号を受信している間の、当該信号の信号強度と、他の通信装置１が送出している信号の信号強度との累算値の比）は、当該複数の通信装置１が一斉に（互いに遅延時間なく）信号を送出する際に比べて、遅延時間分だけずれていることで、相対的に大きくなり、特定の通信装置１からの信号を選択的に受信しやすくなる。 [Effect of embodiment]
According to the present embodiment, when transmission target signals containing the same transmission target information are transmitted from a plurality of nodes, they are generally delayed by different delay times from each other, thereby increasing the possibility of interference. Can be reduced. That is, when the M-ary FSK is used as in the communication based on the LoRa network standard of the example of the present embodiment, the energy distribution of the communication signal (1 symbol) output by the plurality of communication devices 1 that transmit the same signal. Ratio between (cumulative value of communication signal power for time) (signal strength of the signal while receiving the signal of one communication device 1 and signal strength of the signal transmitted by another communication device 1) The ratio of the cumulative values to and from) is relatively large because the plurality of communication devices 1 are deviated by the delay time as compared with the case where the signals are transmitted all at once (without delay time). It becomes easy to selectively receive the signal from the specific communication device 1.

これにより、ＬｏＲａネットワークの規格に基づく通信においても、効率的に、同時的伝送（ＣＴ：Concurrent Transmission）を行い、マルチホップネットワークを構成することが可能となる。 This makes it possible to efficiently perform simultaneous transmission (CT) and configure a multi-hop network even in communication based on the LoRa network standard.

１通信装置、１１制御部、１２記憶部、１３通信部、２１情報取得部、２２送信制御部、２３送信処理部。

1 communication device, 11 control unit, 12 storage unit, 13 communication unit, 21 information acquisition unit, 22 transmission control unit, 23 transmission processing unit.

Claims

A communication device that performs multi-hop communication.
An acquisition method for acquiring information to be transmitted,
A transmission means for transmitting a transmission target signal representing the acquired information, and a transmission means.
A transmission control means that controls the transmission means and delays the transmission target signal by a delay time determined by a predetermined method before starting the transmission.
Only including,
The transmission means takes a delay time signal representing a delay time determined by the transmission control means.
A communication device that transmits together with the obtained transmission target signal.

The communication device according to claim 1.
The transmission control means is a communication device that randomly determines the delay time as the predetermined method.

The communication device according to claim 1.
The acquisition means obtains a delay time determined in the other communication device from the other communication device.
The delay time signal to be represented and the transmission target signal to be transmitted are acquired, and the transmission target signal is acquired.
The transmission control means is determined based on the delay time represented by the acquired delay time signal.
After delaying from the reference time by the delay time determined by the predetermined method, before the transmission means.
Note A communication device that starts transmission of the signal to be transmitted.

A communication device that performs multi-hop communication.
An acquisition method for acquiring information to be transmitted,
A transmission means for transmitting a transmission target signal representing the acquired information, and a transmission means.
The transmission target is controlled, and the transmission target is delayed by a delay time determined by a predetermined method.
Transmission control means to start transmission of signals and
Including
The acquisition means acquires a delay time signal representing a delay time determined in the other communication device and a transmission target signal to be transmitted from another communication device.
The transmission control means delays the transmission target signal to the transmission means after delaying by the delay time determined by the predetermined method from the reference time determined based on the delay time represented by the acquired delay time signal. Let's get started
The transmission means is a communication device that transmits a delay time signal representing a delay time determined by the transmission control means together with the acquired transmission target signal.

The communication device according to any one of claims 1 to 4.
The transmission means is a communication device that modulates the transmission target signal by frequency shift keying having three or more signal points and transmits the signal.

A communication device that performs multi-hop communication,
An acquisition method for acquiring information to be transmitted,
A transmission means for transmitting a transmission target signal representing the acquired information, and a transmission means.
A transmission control means that controls the transmission means and delays the transmission target signal by a delay time determined by a predetermined method before starting the transmission.
To function as,
When functioning as the transmission means, a program for transmitting a delay time signal representing a delay time determined by the transmission control means together with the acquired transmission target signal.