JP5078793B2 - 無線通信装置および中央制御無線通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、無線通信装置、特にＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式を用いた無線通信装置に関するものである。

映像、音声データを送信する無線通信装置とそのデータを受信する無線通信装置が、互いに１０メートル程度の近距離に配置された無線通信システムは、例えば、車両、船舶、航空機などの移動手段に搭載され、あるいは、家庭やオフィスなど屋内に設置され、使用できる。

上記の通信システムのように、１０メートル程度の近距離で映像、音声データの通信を行う場合に適している無線通信方式としては、近距離で高速伝送可能な超広帯域無線（ＵＷＢ）、その中でも特にＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅの規定するマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式がある。

ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式の無線通信システムにおける従来例としては、各無線通信装置間の通信を制御するためのビーコン情報の管理方法として、自己の送信したビーコン位置（ビーコンスロット）を基準として、その他の無線通信装置からのビーコン情報を管理する事で、各無線通信装置間の通信を制御したシステムがある。（特許文献１参照）

特開２００７―２４３７４９号公報（要約 第１５図）

一般に、映像、音声等のような大きなデータを無線で通信する通信システムでは、コーデックなどを用いたデータ符号化によりデータを圧縮して通信する。この無線通信システムを車両に搭載する場合など、通信環境が外乱等によって変化する環境で使用する場合や、要求されるデータレートが変化する場合には、それらの変化に合わせて、データの符号化に用いられるデータ圧縮率及び／又はデータレートを柔軟に変化させる必要がある。

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、データを送信する無線通信装置が、データの符号化に用いるデータ圧縮率及び／又はデータレートを柔軟に変化させることができる無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明における無線通信装置では、データの符号化を行う送信側無線通信装置に対し、ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅの規定するマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットにデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を含めて送信するようにした。

本発明における無線通信装置によれば、データの符号化に用いるデータ圧縮率及び／又はデータレートを柔軟に変化させることができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態における車両内マルチメディア無線通信システムを例示する図である。図において、点線の矢印は本実施の形態における無線通信装置間における映像／音声データの送信経路を示している。
図１において、車両内マルチメディア無線通信システムは、本実施の形態における無線通信装置として、中央制御ユニット１と、リアシートエンタテイメント（以降ＲＳＥと称す）２と、リアカメラ（以降ＣＭＲと称す）３と、モニタ４〜８とを備える。これら中央制御ユニット１、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３、およびモニタ４〜８は、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）のＷｉｍｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式を用いたビーコングループを形成し、当該ビーコングループ内で互いに無線通信する機能を有する。ビーコングループの詳細については後述する。本実施の形態においては、これら無線通信装置１、２、４〜８がビーコンスロット内にデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を含めて送信することにより、当該無線通信装置に対してデータを送信する送信側無線通信装置１〜３に対して、当該送信データの符号化に用いられるデータ圧縮率及び／又はデータレートを指定する。

中央制御ユニット１は、ＤＶＤやＣＤなどの映像／音声ソースを有し、それら映像／音声データを符号化してＲＳＥ２や前席モニタ４〜６に対して無線送信する。また、中央制御ユニット１は、ＣＭＲ３から無線送信されるＣＭＲ３における撮像映像を受信して、付属の表示デバイスに表示する機能を有する。ＲＳＥ２は当該中央制御ユニット１から無線送信される映像／音声データを中継して、符号化された映像／音声データを後席モニタ７および８に対して無線送信するとともに、ＲＳＥ２自身もＤＶＤやＣＤなどの映像／音声ソースを有し、それらの映像／音声データを符号化して、後席モニタ７および８に対して無線送信する機能を有する。中央制御ユニット１とＲＳＥ２はそれぞれ前席乗員と後席乗員が操作できるインターフェースを有し、これにより各乗員は好みのコンテンツを任意に選択できる。中央制御装置ユニット１とＲＳＥ２は互いに通信することにより、乗員の操作に応じた制御信号や当該制御信号に応じた映像／音声データを互いに無線送信し合う。

図２は、図１に示したモニタ４の構成を示すブロック図である。モニタ５〜８についても図２に示した構成と同様の構成を有する。図２において、モニタ４は、アンテナ２００、受信部２０１、復号化部２０２、映像／音声出力部２０３、符号化情報生成部２０４、通信環境指標値算出部２１０、送信部２０５から構成される。受信部２０１と送信部２０５によりＵＷＢ装置２０６を構成しており、このＵＷＢ装置２０６は後述するＵＷＢのＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式に対応した送受信を行うことが可能である。当該ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のＰＨＹとＭＡＣの構造は、例えば標準規格ＥＣＭＡ−３６８「High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard」に規定されている。アンテナ２００は、当該ＵＷＢ通信に好適な３ＧＨｚから１０ＧＨｚ帯までの使用認可されている周波数で送受信できるアンテナである。映像／音声出力部２０３は不図示の表示デバイス、スピーカなどに接続されている。

図３は、図１に示した中央制御ユニット１の構成を示すブロック図である。図３において、中央制御ユニット１は、アンテナ３００、受信部３０１、復号化部３０２、映像／音声入出力部３０３、符号化情報生成部３０４、通信環境指標値算出部３１０、符号化部３０５、制御部３０６、送信部３０８を有する。受信部３０１と送信部３０８からなるＵＷＢ装置３０９もモニタ４のＵＷＢ装置２０６と同様に、ＵＷＢのＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式に対応した送受信を行うことが可能である。映像／音声入出力部３０３は不図示の表示デバイス、スピーカなどに接続されているほか、ＤＶＤやＣＤなどの映像／音声ソースを有しており、中央制御ユニット１、モニタ４〜８、ＲＳＥ２などに設けられた不図示のユーザ操作部を介してユーザにより指示された映像／音声データを、符号化部３０５に対して出力する。以上が中央制御ユニット１の構成である。なお、ＲＳＥ２も中央制御ユニット１と同様の構成を有している。

図４は、図１に示したＣＭＲ３の構成を示すブロック図である。図において、ＣＭＲ３は、アンテナ４００、受信部４０１、カメラ部４０３、符号化部４０５、制御部４０６、送信部４０８を有する。受信部４０１と送信部４０８からなるＵＷＢ装置４０９もＵＷＢのＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式に対応した送受信を行うことが可能である。カメラ部４０３で撮像した車両後方の映像データは符号化部４０５において符号化され、送信部４０８およびアンテナ４００を介して中央制御ユニット１に対して送信される。

次に、図２〜図４に示したＵＷＢ装置２０６、３０９、４０９が行うＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式の送受信について説明する。当該無線通信方式では、図５に示す６５．５３６ｍｓｅｃ単位のスーパーフレームが規定されている。1つのスーパーフレームは２５６個のＭＡＳ（MediaAccessSlot）に細分化され、１ＭＡＳは２５６ｕsecの期間となる。２５６ＭＡＳのスロットのうち、ビーコンピリオドとして規定される前半の期間のスロットは、各無線通信装置がビーコンを送信するタイミングとして使用される。当該ビーコンを送信するための割り当て期間であるビーコンスロットは、85ｕsec期間と規定されており、１ＭＡＳには３スロットのビーコンスロットが割り当てられる。また、ビーコンピリオドは、周囲に存在するＵＷＢ無線通信装置数に依存して必要な長さの期間に設定され、最大９６スロットまで設定可能である。（言い換えれば、最大３２ＭＡＳまでがビーコンスロットとして使用可能である。）スーパーフレーム中のビーコンピリオド以外の期間はデータ送受信可能期間であり、その期間中のＭＡＳは、映像／音声等のデータの通信に使用される。

ＭＢ−ＯＦＤＭ方式におけるデータ通信の方式としてはＤＲＰ（Disdtributed Reservation Protocol）転送方式とＰＣＡ（Prioritized Contention Access）転送方式２種類がある。ＤＲＰ転送方式は、ビーコンピリオドにおいて各無線通信装置間でネゴシエーションを取りデータ送受信可能期間のＭＡＳをあらかじめ予約しておき、データ送受信可能期間に入ると、予約しておいたＭＡＳでデータを通信する通信方式である。一方、ＰＣＡ転送方式は、データ送受信可能期間の予約されていない、空いているＭＡＳを使用してデータを通信する通信方式である。

また、ＭＢ−ＯＦＤＭのＰＨＹフレーム構造は、図６に示すように固定長のＰＬＣＰ（PhysicalLayer Convergence Protocol）プリアンブルとＰＬＣＰヘッダと、可変長のＰＳＤＵ（ＰＨＹ Service Data Unit）から構成されている。ＰＬＣＰヘッダ内にあるＭＡＣヘッダのFrame Typeデータにビーコンフレーム情報が書かれている場合、Frame PayloadはBeacon Frame（Beacon Payload）となる。図６ではBeacon Payloadの一例として、Beacon ParameterとBPO（Beacon Period Occupancy）_IE（Information Elements）とＰＣＡ Availability_IEでの構成例を示している。なお、ＰＬＣＰヘッダ内にあるＭＡＣヘッダのFrame Typeデータにデータフレーム情報が書かれている場合、Frame PayloadはData Payloadとなる。

たとえば、ビーコンペイロードには、ビーコンを送信した機器の固有情報や使用するビーコンスロット番号やビーコンスロットの利用情報やＰＣＡの利用情報が含められ、これらの情報は当該ビーコンによって周辺にブロードキャストされる。図６の例では、ビーコンペイロードの例として、Beacon ParameterとBPO_IE（Beacon Period Occupancy Information Elements）とＰＣＡ Availability_IEを示したが、それ以外の情報要素ＩＥ（Information Elements）をビーコンペイロードに任意に追加/削除する事が可能である。

図２〜図４に示したような各ＵＷＢ装置２０６，３０９、４０９は、１装置に付き固有のビーコンスロットを１スロット又は複数スロット使用して、各種パラメータを周囲に存在するＵＷＢ装置に対してブロードキャストすることにより、互いに制御情報を通知している。各ＵＷＢ装置２０６，３０９、４０９は、スーパーフレーム中の同一のビーコン開始時間で互いに同期確立している。このように周辺の複数のＵＷＢ装置が同一のスーパーフレーム期間によって同期確立されているグループを、ビーコングループと呼ぶ。

図９に複数のＵＷＢ装置２０６ａ，２０６ｂ，３０９がビーコングループを構築した例を示す。ここでは、モニタ５，６のそれぞれのＵＷＢ装置２０６を２０６ａ，２０６ｂと表記し、これらＵＷＢ装置２０６ａ、２０６ｂと中央制御ユニット１のＵＷＢ装置３０９が同一のビーコングループを構成した例を示している。なお、同一車両内に配置されたモニタ４、７、８のＵＷＢ装置や、後述するＲＳＥ２やＣＭＲ３のＵＷＢ装置も同一ビーコングループを構成するが、ここでは図示を省略する。ＵＷＢによる通信可能エリアは、ＵＷＢが使用するＲＦ周波数がＧＨＺ帯のため近距離範囲であり、同一車両内のみをカバーするに好適である。ＵＷＢ装置２０６ａの通信可能範囲を８１、ＵＷＢ装置２０６ｂの通信可能範囲を８２、ＵＷＢ装置３０９の通信可能範囲を８３、同一車両外に存在する例えば他の車両内のＵＷＢ装置４４１の通信可能範囲を８４とすると、ＵＷＢ装置２０６ａ、２０６ｂ、３０９はお互いの通信可能範囲に入っており、ビーコンを送受信する事が可能となり、同一のスーパーフレームに同期確立された１つのビーコングループが構築される事になるが、車外のＵＷＢ装置４４１の通信可能範囲には、ＵＷＢ装置２０６ａ、２０６ｂ、３０９のどれも入っていないため、同じビーコングループに入れない事になる。

１つのビーコングループを構成しているＵＷＢ装置２０６ａ、２０６ｂ、３０９等は、互いのビーコンフレームを受信し、同一のスーパーフレームに同期して、ＤＲＰで指定されたＭＡＳや、指定されていないＭＡＳを用いて、ＤＲＰやＰＣＡ転送方式を用いて映像／音声データを送受信する。

ＤＲＰ転送方式は送信するデータが画像のようなストリーミングで高データレートの場合等に適した方式で、中央制御ユニット１が送信する映像／音声データのデータレートに対して、必要なＭＡＳをＤＲＰによってあらかじめ確保する事で、モニタ４〜８側において高データレートの画像データを破綻無く受信できるように出来る。

しかしながら、従来、各ＵＷＢ装置から出力するデータレートは、通信環境を意識せず高レートの画像データをそのままＵＷＢ通信している。このため、ビーコングループ内に複数のＵＷＢ装置があり、装置間の通信が複数ある場合、ビーコングループ内の通信環境で伝送可能なデータレートでは、すべての通信を処理しきれない場合がある。

例えば、図９でビーコングループを構成しているＵＷＢ装置である２０６ａ、２０
６ｂ、３０９の中で、ＵＷＢ装置３０９からＵＷＢ装置２０６ａへのデータ送信に必要なＭＡＳ＝２００、ＵＷＢ装置３０９からＵＷＢ装置２０６ｂへのデータ送信に必要なＭＡＳ＝１００となった時、ビーコングループ内の全ての通信に必要なＭＡＳは合計３００となり、スーパーフレーム内の２５６ＭＡＳに収まり切らなくなり、ＭＡＳの設定が出来なくなるか、又はどちらかの通信が破綻する可能性が高い。

このようにビーコングループ内のＵＷＢ装置間の通信が複数ある場合、高いデータレートの映像／音声データなどをそのままのデータレートで通信すると、通信量過多になる場合が少なくない。そこで、本実施の形態においては、送信側無線通信装置が上述のＭＢ−ＯＦＤＭ方式を用いて映像／音声などのデータを送信する際に、当該データを所定のデータ圧縮率およびデータレートに変換して送信する。特に、送信側無線通信装置は同一ビーコングループ内の他の無線通信装置からデータ圧縮率に係る情報（即ち、データ圧縮率情報）及び／又はデータレートに係る情報（即ち、データレート情報）を受信して、それらデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報に基づいて、送信するデータのデータ圧縮率およびデータレートを変更する。受信側無線通信装置は、それらデータ圧縮率情報やデータレート情報をＭＢ−ＯＦＤＭ方式のビーコンスロットに含めて、送信側無線通信装置に対して送信する。

例えば、送受信するデータを圧縮するために、データを符号化／復号化するアルゴリズムとしてＭＰＥＧ等のコーデックが用いられる。ＭＰＥＧコーデックでは、フレームメモリ等を用いて、映像データをフレーム単位で差分処理する。これにより、フレーム単位の処理時間のために遅延量が増大するものの、圧縮率を上げることができ、低レートの圧縮データを作成する事が可能になる。また、差分処理に使用するフレーム数を少なくする又はなくすことで、圧縮率は下がるが低遅延で比較的データレートの高い圧縮データをつくる事もできる。

いま、図１の無線通信システムの複数の無線通信装置が同一のビーコングループを構築し、通信を行っているとする。以下では図２に示したモニタ４と図３に示した中央制御ユニット１との間のデータ通信を例に動作を説明する。

送信側無線通信装置である中央制御ユニット１の映像／音声入出力部３０３は、例えばＤＶＤなどから読み出されるＭＰＥＧ２等の符号化データを符号化部３０５へ出力する。制御部３０６は受信部３０１により受信されるビーコンスロット中のデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報に基づいて符号化部３０５における符号化を制御することにより、符号化部３０５から出力される符号化データのデータ圧縮率やデータレートを制御する。符号化部３０５において行われる符号化は、例えば入力されるＭＰＥＧ２の符号化データを、同じＭＰＥＧ２方式の異なるデータレートのデータに変換するものであってもよいし、ＭＰＥＧ２の符号化データをＭＰＥＧ４などの異なるコーディック方式の符号化データに変換するものであってもよい。符号化部３０５から出力された符号化データは、上述のＭＢ−ＯＦＤＭのＭＡＳを用いて送信部３０８から送信される。

中央制御ユニット１から送信された符号化データは、受信側無線通信装置であるモニタ４の受信部２０１において受信され、復号化部２０２へ出力される。当該符号化データがＭＰＥＧなど画像を圧縮した圧縮データ等である場合には、当該符号化データ内のヘッダ情報等に、当該データをデコードするために必要な情報が書かれているため、復号化部２０２は当該データを復号化するために特別なデータを別途受信することを必要としない。

ここでビーコングループ内で確立されているスーパーフレーム中の既に確保されているＭＡＳの個数をＭＨ、確保されていないＭＡＳの個数をＭＦとし、同じビーコングループ内の任意の無線通信装置間で新たに通信を行う場合、当該通信に必要となるＭＡＳの個数をＭＤとすると、ＭＤ＜ＭＦの関係が成り立つデータレートおよびデータ圧縮率を制御部３０６は符号化部３０５に対して指定する。受信側無線通信装置であるモニタ４は当該ＭＤの算出に必要な情報をデータ圧縮率情報またはデータレート情報として送信側無線通信装置へビーコンスロットに含めて送信する。あるいは、受信側無線通信装置においてＭＤを算出し、ＭＤ＜ＭＦが成り立つデータ圧縮率やデータレートそれ自体をデータ圧縮率情報およびデータレート情報としてビーコンスロットに含めて送信側無線通信装置である中央制御制御ユニットへ送信する。

次に、送信側無線通信装置である中央制御ユニット１が受信側無線通信装置であるモニタ４に対してデータを送信している最中に、モニタ４において当該データに求めるデータ圧縮率やデータレートが変化する場合について説明する。このようなデータ圧縮率やデータレートの変更要求は、受信側無線通信装置が想定している画像品質や表示サイズ、通信環境などが変化することによって生じる。

たとえば、中央制御ユニット１とモニタ４との通信環境が悪化したとする。このときモニタ４は中央制御ユニット１に対して要求する新たなデータ圧縮率及び／又はデータレートを選択し、中央制御ユニット１にそれらを知らせるが、これは次のようにして行う。図２に示したモニタ４において、通信環境指標値算出部２１０は当該通信のエラーレートなどに基づき通信環境の指標となる値を算出して符号化情報生成部２０４に入力する。次いで符号化情報生成部２０４は、通信環境指標値算出部２１０から入力される通信環境指標値に基づいてデータ圧縮率及び／又はデータレート選択し、それらを通知するためのデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を生成する。データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報はＵＷＢ装置２０６おいて、ビーコングループ内のビーコンスロットに含めてアンテナ２００より送信される。

図３に示した中央制御ユニット１は、上記ビーコンスロットに含めて送られてきたデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をアンテナ３００より受信し、ＵＷＢ装置３０９で取り出し、モニタ４の要求するデータ圧縮率及び／又はデータレートを知る事ができる。次に、制御部３０６は、受信したデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報に基づき、データ圧縮率及び／又はデータレートを符号化部３０５に設定する。符号化部３０５は、映像／音声入出力部３０３から出力されたデータを当該設定されたデータ圧縮率及び／又はデータレートで符号化する。符合化された該データは、ＵＷＢ装置３０９を経てアンテナ３００よりモニタ４に対して送信される。

次にモニタ４は中央制御ユニット１から送られてきた符号化された前記データをアンテナ２００より受信する。符号化された前記データはＵＷＢ装置２０６を経て復号化部２０２に送られ、そこで復号化される。復号化された前記データは映像／音声出力部２０３から出力され、そのデータが含む映像／音声を不図示の表示デバイス、スピーカより再生される。

ここでは通信環境が悪化した場合を想定したが、データ圧縮率／データレートを変更するべき状況はこれだけに限らない。画像表示サイズや画像／音声品質を変更する場合や、通信が混雑し、空いているＭＡＳが少なくなった場合なども考えられる。そこで符号化情報生成部２０４は、必要な画像表示サイズや画像／音声品質、他のＵＷＢ装置のビーコンスロットに含まれて送られてくるＭＡＳの予約状況又は使用状況の情報なども勘案して変更先のデータ圧縮率及び／又はデータレートを選択するようにしてもよい。

次に、データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をビーコンスロットに含めて送信する際に、ビーコンスロット内でデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を含める位置について説明する。図７はＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式で規定されるInformation elementの種類を示した図である。図７はInformation elementのＩＤ番号とそれぞれの内容を示した図であり、図８はそれらの各Information elementの構造を示した図である。ビーコンスロット内でデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を含める位置としては、例えば、図７や図８に示した、ビーコンペイロード内に配置されるInformation Elementの中のElementID252〜255のうちいずれかのIE-specific fieldなどが候補としてあげられる。別の候補としては、ビーコンペイロード内に配置されるDevice control fieldに含めてもよい。

ここでは中央制御ユニット１とモニタ４との間のデータ通信を例にとって動作を説明したが、中央制御ユニット１とＲＳＥ２、ＣＭＲ３、前席モニタ４〜６との間のデータ通信、ＲＳＥ２と後席用モニタ７、８との間のデータ通信の動作も同様である。

以上のように、本実施の形態における無線通信装置では、ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式において、データ圧縮率／データレートに関する情報をビーコンスロットに含めて送信するようにしたので、通信環境が外乱等によって悪化した場合など、要求されるデータレートが変化する場合であっても、それに合わせて各々のＵＷＢ通信間でデータ圧縮率及び／又はデータレートを柔軟に変化させることが可能になる。結果として、各無線通信装置間のデータ通信を破綻しにくくさせることができる。

実施の形態２．
本実施の形態においては、送信側無線通信装置へ送信すべきデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報の生成後、次のビーコンスロットの送信タイミング前に、ＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳが存在する場合には、ビーコンスロットによる送信に代えて当該ＭＡＳを用いたＰＣＡ転送方式により、それらデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信する。

即ち、実施の形態１においては、図２に示したモニタ４〜８の送信部２０５および図３に示した中央制御ユニット１（又はＲＳＥ２）の送信部３０８は、符号化情報生成部２０４，３０４にて生成されたデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を、ビーコンスロットを用いて送信したが、本実施の形態においては、送信部２０５や送信部３０８において、当該ビーコンスロットの送信タイミングよりも前にＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳが存在する場合には、当該ＭＡＳを用いたＰＣＡ転送により、それらデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信する。

また、実施の形態１においては、図３に示した中央制御ユニット１（又はＲＳＥ２）の受信部３０１および図４に示したＣＭＲ３の受信部４０１は、データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を、ビーコンスロットのみから取り出して制御部３０６，４０６へ出力したが、本実施の形態においては、ＰＣＡ転送によりデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報が送信される場合には、それらＰＣＡ転送されたデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を受信して、制御部３０６，４０６へ出力する。その他の点については、実施の形態１と同様である。また、そのようなＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳが存在しない場合には、データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報は、ビーコンスロットに含めて送信される。

図１０は本実施の形態におけるデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報の送信に用いられるＰＣＡ転送方式を例示する図である。ここでは、各無線通信装置からビーコンピリオドを用いて送信されるビーコンによって、データ送受信可能期間中のＭＡＳ３２〜３６および４０〜４２がＤＲＰ転送方式に予約されている。例えば、中央制御ユニット１からモニタ４への通信がＭＡＳ３２〜３６に予約され、ＲＳＥ２から中央制御ユニット１への通信がＭＡＳ４０〜４２に予約される。一方、図中においてＰＣＡ ＯＫと示したＭＡＳは、予約されておらずＰＣＡ転送に利用可能なＭＡＳである。

上述の実施の形態１では、受信側無線通信装置からのデータ圧縮率情報やデータレート情報は、スーパーフレーム内のビーコンスロットを用いて送信されるため、送信側無線通信装置における圧縮率やデータレートの変更は、スーパーフレーム単位＝65.536msecで行われる事になる。従って、データ送受信可能期間（最小６５．５３６−８．１９２＝５７．３４４msec）中の任意のタイミングで、各装置間に確保されている通信帯域（例えば上記ＭＡＳ３２〜３６のＤＲＰ期間の帯域）を最大限に活用するデータ圧縮率やデータレートに変更しようとしても（例えば、画像データでは同じ圧縮方式ならば一般的にデータレートが高いほど高画質になるため、通信環境が良好ならばデータレートの高いデータに変更した方がよい）、それらデータ圧縮率やデータレートの変更はスーパーフレーム単位でのみしか行われないため、それら変更要望に対して、各装置での変更が遅れてしまう場合が想定される。

一方、本実施の形態においては、送信側無線通信装置へ送信すべきデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報の生成後、ビーコンスロットの送信タイミングよりも前に、ＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳが存在する場合には、ビーコンスロットによる送信に代えて当該ＭＡＳを用いたＰＣＡ転送方式により、それらデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信するために、それらデータ圧縮率情報やデータレート情報を迅速に送信することが可能である。また、全てのＭＡＳがＤＰＲ転送に予約されており、ＰＣＡ転送に利用できるＭＡＳが存在しない場合や、ＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳよりもビーコンスロットの送信タイミングが早く到来する場合には、ＰＣＡ転送方式ではなく、実施の形態１と同様のビーコンスロットを用いてデータ圧縮率情報やデータレート情報を送信することにより、ＰＣＡ転送に利用できるＭＡＳが存在しない場合や、少ない場合にも適応可能である。

即ち、ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式ではＤＲＰとして確保されているＭＡＳ以外は、任意の無線通信装置間でＰＣＡ転送方式による通信がおこなえる。予約されていないＭＡＳ、例えば図１０における、ＭＡＳ３０、３１や、ＭＡＳ３７〜３９など「ＰＣＡ ＯＫ」と記入されたＭＡＳは、任意の無線通信装置間でＰＣＡ転送方式による通信が行えるＭＡＳである。いま、ビーコングループ内のある無線通信装置が受信するデータのデータレートを変更したいとする。そのとき、本実施の形態においては、ＰＣＡ転送方式による通信で使用できるＭＡＳがあれば、その無線通信装置がＰＣＡ転送方式による通信データにデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を追加する。これにより、ビーコンピリオド以外のデータ送受信可能期間でも、データ圧縮率及び／又はデータレートの変更の要望を、出来るだけ早く、ビーコングループ内の他の無線通信装置に知らせる事ができる。

ここで、図１に示した無線通信システムの複数の無線通信装置が同一のビーコングループを構築し、通信を行っているとする。以下では図２に示したモニタ４と図３に示した中央制御ユニット１との間のデータ通信を例に動作を説明する。

送信側無線通信装置である中央制御ユニット１が受信側無線通信装置であるモニタ４に対してデータを送信している最中に、当該通信の通信環境が悪化したとする。このときモニタ４は中央制御ユニット１に対して要求する新たなデータ圧縮率及び／又はデータレートを選択し、中央制御ユニット１にそれらを知らせるが、これは次のようにして行う。モニタ４において、通信環境指標値算出部２１０は当該通信のエラーレートなどに基づき通信環境の指標となる値を算出して符号化情報生成部２０４に入力する。次いで符号化情報生成部２０４は、通信環境指標値算出部２１０から入力される通信環境指標値に基づいてデータ圧縮率及び／又はデータレート選択し、それらを通知するためのデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を生成する。データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報はＵＷＢ装置２０６おいて、ビーコンピリオドまたはＰＣＡ転送方式の通信データに含められ、アンテナ２００より送信される。

中央制御ユニット１は、上記ビーコンスロットまたはＰＣＭ転送方式の通信データに含めて送られてきたデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をアンテナ３００より受信し、ＵＷＢ装置３０９で取り出し、モニタ４の要求するデータ圧縮率及び／又はデータレートを知る事ができる。次に、制御部３０６は、受信したデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報に基づき、符号化部３０５に設定する。符号化部３０５は、映像／音声入出力部３０３から出力されたデータを設定されたデータ圧縮率及び／又はデータレートで符号化する。符合化された該データは、ＵＷＢ装置３０９を経てアンテナ３００よりモニタ４に対して送信される。

次にモニタ４は中央制御ユニット１から送られてきた符号化された前記データをアンテナ２００より受信する。符号化された前記データはＵＷＢ装置２０６を経て復号化部２０２に送られ、そこで復号化される。復号化された前記データは映像／音声出力部２０３から出力され、そのデータが含む映像／音声を不図示の表示デバイス、スピーカより再生する。

本実施の形態においては、このようにデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をビーコンスロットまたはＰＣＭ転送方式を用いて送信する方法として、ビーコンスロットの送信タイミングよりもＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳの方が早く到来する場合には、ＰＣＡ転送を用いて当該情報を送信し、ＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳよりもビーコンスロットの送信タイミングの方が早く到来する場合には、ビーコンスロットを用いて当該情報を送信することにより、それら情報を迅速に送信することが可能である。

なお、ＰＣＡ転送として使用できるＭＡＳが存在する場合には、ビーコンスロットを一切使わずに、常にＰＣＡ転送のみを利用してデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信することにより、それら情報を送信するための制御を簡略化してもよい。

あるいは、ＰＣＡ転送でデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信した後、その情報と同一の情報を再度ビーコンスロットの送信タイミングを用いて送信することにより、ビーコンスロットに含まれる当該情報のみを受信可能で、ＰＣＡ転送による当該情報を受信する機能を有さない廉価な無線通信装置を同一ビーコングループ内に混在させた場合にも適用可能である。

なお、ここでは中央制御ユニット１とモニタ４との間のデータ通信を例にとって動作を説明したが、中央制御ユニット１とＲＳＥ２、ＣＭＲ３、前席モニタ４〜６との間のデータ通信、ＲＳＥ２と後席用モニタ７、８との間のデータ通信の動作も同様である。

以上のように本実施の形態における無線通信装置によれば、各無線通信装置からのデータ圧縮率及び／又はデータレートの変更の要求を、スーパーフレームのビーコンピリオドを待たずに送受信する事ができるため、データ圧縮率及び／又はデータレートの変更のレスポンスが向上される。

実施の形態３．
本実施の形態においては、ビーコングループ内の一つの無線通信装置が、当該ビーコングループ内の複数の無線通信装置からデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をビーコンスロットより受信し、それら受信された情報に基づいて各無線通信装置の通信に割り当てるＭＡＳを決定する。決定したＭＡＳ配置は、その後のビーコンスロットを用いて当該一つの無線通信装置から各無線通信装置に対して通知される。

本実施の形態における車両内マルチメディア無線通信システムの構成は、実施の形態１と同様であり、図１に示したとおりである。図１１は本実施の形態における中央制御ユニット１の構成を示す図であり、図３に示した実施の形態1の中央制御ユニット１との相違点は、中央制御ユニット１が決定部３１１を備える点である。他の無線通信装置であるモニタ４〜８、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３の構成は、実施の形態１と同様であり、それぞれ図２、図３、図４に示したとおりである。

図１において各無線通信装置は、1つのビーコングループを構築できるエリアに配置されている。ここで、本実施の形態との比較のために、スーパーフレーム単位でＭＡＳの予約情報を受信してから必要ＭＡＳを予約し、ＤＲＰ転送方式によるデータ通信を行う方法について説明する。いま、複数の無線通信装置がビーコングループを構成しているとする。ＤＲＰ転送方式のためのＭＡＳの予約は、任意の通信を構成している無線通信装置間で、ＭＡＳ予約の要求とそれに対する応答処理を、ＰＣＡ転送方式によりネゴシエーションを取ることで行う。その予約情報はビーコンによってその他の無線通信装置に知らされる。その後、まだ予約をおこなっていない他の通信を行う無線通信装置間で同様の処理を行い、空いているＭＡＳに対して、ＤＲＰ転送方式による通信に必要なＭＡＳの数量を確保し、通信帯域を確保する。

例えば、図1ならば、ビーコングループが確立された後、中央制御ユニット１とモニタ４間の通信をおこなうために、ＤＲＰ転送方式による通信に必要なＭＡＳ数量を確保し、中央制御ユニット１とモニタ４間のネゴシエーションが取れた後のビーコンスロットで、その予約情報を、その他の装置に送信する。その後、他の通信の一つであるＣＭＲ３と中央制御ユニット１間の通信のために、空いているＭＡＳからＤＲＰ転送に必要なＭＡＳ数量を確保する。以上のようにしてビーコングループ内の通信をおこなう予定の全ての無線通信装置間の通信に対して、同様の手順でＭＡＳを予約する必要がある。ビーコングループ内に異なった送信装置（図１では中央制御ユニット１、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３）をもつ複数の通信を構築する場合、この方法ではＭＡＳ予約を通信ごとに順番に行わなければならず、ビーコンスロット内の全ての通信を確立するためには、一般にスーパーフレーム単位で数単位のかなりの時間が必要となる。

そこで、本実施の形態では、ビーコングループ内の全ての通信が円滑におこなわれるようにするために、ビーコングループ内の一つの無線通信装置が各無線通信装置間の通信を一元的に管理し、各通信へのＭＡＳの割り当てを決定する。以下、本実施の形態の無線通信装置について説明する。

本発明においては、ビーコングループの確立時あるいはその後直ちに、ビーコングループ内の全ての装置から要求するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報がマルチキャストする。一般に、車両内の各装置の中で、各装置を制御する機能を備えたネットワークの中心となる装置があり、ＤＶＤ等の映像／音声ソースを備えた中央制御ユニットがその機能を備える場合が多い。本実施の形態では、そのようなネットワークの中心となる中央制御ユニット１が、ビーコングループが確立されたときに各装置から送信されるデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を受信し、それらに基づいてビーコングループ内の各無線通信装置間のＤＲＰ転送方式による通信に必要なＭＡＳ配置を決定する決定部３１１を備えるようにする。

次に動作について説明する。図１１において、中央制御ユニット１は、ビーコングループ内の他の無線通信装置から、ビーコンスロットに含まれて送られてくるデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をアンテナ３００より受信し、ＵＷＢ装置３０９で取り出し、ビーコングループ内の複数または全ての無線通信装置が要求するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を取得する。次に、決定部３１１はそれら受信した情報に基づいてビーコングループ内の各通信のＭＡＳ配置を決定する。決定されたＭＡＳ配置は、ＵＷＢ装置３０９を経てビーコンスロットに含められ、アンテナ３００よりＲＳＥ２、ＣＭＲ３に対して送信される。

決定されたＭＡＳ配置を受信したＲＳＥ２、ＣＭＲ３はそれに従ってＤＲＰ転送方式によりデータ送信を行う。また、中央制御ユニット１がデータを送信する場合は、自装置の決定部３１１で決定したＭＡＳ配置に従ってＤＲＰ転送方式によりデータ送信を行う。

なお、中央制御ユニット１は、各スーパーフレームのビーコンピリオドにおいて、ビーコングループの各無線通信装置が使用するビーコンスロットの中で最も後ろのビーコンスロットを使用することが望ましい。そのビーコンスロットの情報には、決定したＭＡＳ配置を含め、ビーコングループ内の各無線通装置に送信する。

以上のように、本実施の形態における無線通信装置においては、ビーコングループ内のひとつの無線通信装置が、ビーコングループ内の各無線通信装置が要求するデータ圧縮率やデータレートの情報を受信し、それに基づき決定したＭＡＳ配置をビーコンピリオドに含めて送信するようにしたので、各無線通信装置間の通信を迅速に確立する事ができる。特に、決定したＭＡＳ配置を、各スーパーフレームのビーコンピリオドにおいて、ビーコングループの各無線通信装置が使用するビーコンスロットの中で最も後ろのビーコンスロットに含めて送信するようにすることで、各無線通信装置間の通信をさらに迅速に確立する事ができる。

実施の形態４．
本実施の形態においては、各無線通信装置からのビーコンに各無線通信装置が許容する遅延量に関する情報を含めることで、中央制御ユニットが低遅延が要求される通信を優先してＤＲＰ方式のＭＡＳ配置を行えるようにする。

図１２は、本実施の形態におけるビーコングループ内の通信において、許容する遅延量が大きい通信Ｉの場合と、小さい通信Ｉaの場合の違いを示した図である。許容する遅延量が大きい通信Ｉの場合、たとえば６ＭＡＳをまとめて配置できる。この場合、６ＭＡＳ分のデータを一時的にバッファリングしておくため、バッファリングするデータ量だけデータ通信が遅延する事になる。一方、バッファリング量を減らすためにデータをまとめて配置することはせず、いくつかに分けて送信することで、遅延量の小さな通信が可能となる。許容する遅延量が小さい場合の通信Ｉaは、上記通信Ｉと同じデータ量を低遅延で通信する方法の一例として、いくつかに分けて送信する方法をとる。通信Ｉでは６ＭＡＳをまとめて通信していたが、これを２ＭＡＳごとに一定間隔で３回に分けて通信する事で、６ＭＡＳ時の遅延量に対して遅延量を１/３にできる。ここで別の装置間の通信である通信IIが許容する遅延量が大きい時は、通信Ｉaにて配置したＤＲＰ用ＭＡＳ以外のＭＡＳを使用して、任意に配置する事で、ビーコングループ内の通信を最適に出来るようになる。

図１１、図１３、図１４、図１５は、それぞれ本実施の形態における中央制御ユニット１、モニタ４〜８、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３の構成を示す図である。本実施の形態における車両内マルチメディア無線通信システムの基本的な構成は、実施の形態３と同様である。実施の形態３との相違点は、ＲＳＥ２、モニタ４〜８、ＣＭＲ３が自装置が関与する通信の許容遅延量を許容遅延量算出部２１３、３１３、４１３から出力し、それら出力された許容遅延量をビーコンスロットに含めて送信部２０５、３０８、４０８から送信する点、および中央制御ユニット１の決定部３１１が、それら送信されてきた許容遅延量の情報に基づいてＭＡＳ配置を決定する点である。

次に図１１に示した中央制御ユニット１の動作について説明する。中央制御ユニット１は、ビーコングループ内の他の無線通信装置から、ビーコンスロットに含まれて送られてくる許容遅延量をアンテナ３００より受信し、受信部３０１で取り出す。決定部３１１はそれら取り出された各装置の許容遅延量に基づいて、低遅延が要求される通信を判断し、低遅延が要求されると判断された通信に対して優先的にＭＡＳを配置する。例えば、低遅延が要求されると判断された通信に対しては、図１２の通信Ｉａに示すように、１スーパーフレーム内に当該通信のためのＭＡＳを分散配置するようにＤＲＰ方式のＭＡＳを配置する。決定されたＭＡＳ配置は、送信部３０８を経てビーコンスロットに含められ、アンテナ３００よりＲＳＥ２、ＣＭＲ３に対して送信される。

決定されたＭＡＳ配置を受信したＲＳＥ２、ＣＭＲ３はそれに従ってＤＲＰ転送方式によりデータ送信を行う。また、中央制御ユニット１がデータを送信する場合も、自装置の決定部３１１で決定したＭＡＳ配置に従ってＤＲＰ転送方式によりデータ送信を行う。

ビーコンスロット内で許容する遅延量を含める位置については、ビーコンペイロード内に配置されるInformation Elementの中のElementID252〜255のうちいずれかのIE-specific field、あるいは、ビーコンペイロード内に配置されるDevice control fieldなどに含めて送信する。

以上のように、ビーコン信号に各無線通信装置が許容する遅延量の情報を含め、ＤＲＰ転送方式のＭＡＳ配置を低遅延優先の配置をおこなうようにしているので、ビーコングループ内に低遅延を要求されるデータ通信を含んだ複数の通信がある場合でも、ＤＲＰ転送方式による通信のためのＭＡＳ予約を最適にすることができる。

実施の形態５．
次に、各無線通信装置間における通信で受信側装置が算出するＲＳＳＩ（ReceiveSignalStrengthIndicator）やＬＱＩ（LinkQualityIndicator）などの通信環境指標値を ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットに含めて送信する事で、送信側装置が通信環境の悪化を検知し、通信環境が悪化した場合でも通信品質を維持できるように制御する実施の形態５を、図１６などを用いて説明する。

基本的な構成は実施の形態３と同様であり、本実施の形態における車両内マルチメディア無線通信システムの構成は、図１に示したとおりである。中央制御ユニット１、モニタ４〜８、ＲＳＥ２の構成は、それぞれ図１１、図１７、図１８に示す。実施の形態３との相違点は、データを受信する中央制御ユニット１、ＲＳＥ２、およびモニタ４〜８が、自装置が関与する通信の通信環境指標値をビーコンスロットに含めて送信する点と、データを送信する中央制御ユニット１、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３が、送られてきた通信環境指標値に基づいて通信方式を変更する点である。

ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式の伝送データレートは、５３．３Ｍbps、８０Ｍbps、１０６．７Ｍbps、１６０Ｍbps、２００Ｍbps、３２０Ｍbps、４００Ｍbps、４８０Ｍbpsと規定されている。２００Ｍbps以上の変調方式はＤＣＭ（Dual Carrier Moduration）、それ未満はＱＰＳＫ（quadri-phase shift keying）変調を採用し、各伝送レート毎に符号化率が規定されている。また、同じデータを異なった周波数のキャリアを用いて伝送する事で、周波数選択フェージングに対する耐性を高めたＦＤＳ（Frequency Domain Spreading）を５３．３と８０Ｍbpsに採用し、同じデータを時分割に２度転送して、隣接ビーコングループ間の干渉耐性等を高めたＴＤＳ（Time Domain Spreading）を２００Ｍbpsの伝送データレートで採用するなど、２００Ｍbps以下の伝送データレート毎に、通信環境の悪化に対処する工夫が盛り込まれている。

図１６の“通信環境が良好時の通信IIIＤＲＰ転送例”は、ビーコングループ内の任意の通信IIIの通信環境が良好な状態において、最大４００Ｍbpsのデータレート通信が可能な通信方式で、６ＭＡＳを使用したＤＲＰ転送方式による通信をおこなっている例である。一方“通信環境悪化時の通信IIIaＤＲＰ転送例１”は、ビーコングループ内の任意の無線通信装置間通信IIIの通信環境が悪化した状態で、最大２００Ｍbpsのデータレート通信が可能な通信方式において、１２ＭＡＳを使用したＤＲＰ転送をおこなっている状態、“通信環境悪化時の通信IIIbＤＲＰ転送例２”は、ビーコングループ内の任意の無線通信装置間通信IIIが通信環境悪化の状態において、最大２００Ｍbpsのデータレート通信が可能な通信方式で、６ＭＡＳを使用したＤＲＰ転送方式による通信をおこなっている状態を示している。

各無線通信装置間で通信をおこなっている時、通常ＲＳＳＩとＬＱＩが受信装置にて算出される。一般的にＲＳＳＩは受信信号の信号強度で、この値が大きいと受信信号のレベルが高い＝受信信号の品質が高いと考えられる。またＬＱＩは受信信号のＳ／Ｎと考えられ、ＬＱＩが低い環境ではノイズ成分が多い環境と考えられる。このため、ＲＳＳＩが低くなる、又はＬＱＩが低くなると、装置間の通信品質が維持できなくなる可能性があり、送信側無線通信装置において、通信環境の悪化に対処する制御をおこなう必要がある。

受信側で算出するＲＳＳＩやＬＱＩを、送信側に送信する手段として、ＲＳＳＩやＬＱＩをＰＣＡ転送方式によるデータ通信に含める方法があるが、ＰＣＡ転送方式では、データ送受信可能期間に通信する事になり、多少なりとも通信帯域を消費する。そこで、ビーコンピリオドに送信されるビーコンスロットに含める事により、データ送受信可能期間の通信帯域を消費せずに、通信環境に関する情報を送信側無線通信装置に知らせる事が可能となる。

受信側装置からのビーコンに含めて送られてくる通信環境指標値によって通信環境の悪化を知った送信側装置が、通信IIIの４００Ｍbpsでは通信品質を確保できないと判断した場合、通信帯域を確保するための十分なＭＡＳが余っていれば、図“通信環境悪化時の通信IIIaＤＲＰ転送例１”のように、変調方式をＤＣＭからＱＰＳＫに変更し、またＴＤＳを採用している伝送レートにするため伝送レートを１/２の２００Ｍbpsに変更する。スーパーフレーム単位のデータ転送容量を確保するために、使用ＭＡＳ数を２倍の１２にする事で、通信環境の悪化に対して通信品質確保するようにする。

また、送信側無線通信装置にて圧縮率を上げて、データレートを１/２に下げると、“通信環境悪化時の通信IIIbＤＲＰ転送例２”のように、必要ＭＡＳを“通信環境が良好時の通信IIIＤＲＰ転送例”と同じにできる。このため、予約されていないＭＡＳが、転送例１よりも増えるため、受信側でエラーが発生した時におこなわれる再送信が、予約されていないＭＡＳにておこなわれるため、より多くの再送信がおこなえるようになる。また、再送信をおこないやすくする方法として、データフレームをより小さくする事でも、可能である。

さらに、車両に無線通信装置を搭載する場合には、車両内で反射することによる受信パスも多数発生していると思われる。特に受信側無線通信装置側からみて、直接見通せない位置に送信側が配置されている場合は、車両内の反射波によって、装置間の通信が成り立っている。このような状況における通信で、通信環境の悪化情報が、送信側に渡された時、ビーコングループ内で使用されているＲＦ周波数をより低いＲＦ周波数に変更する事（ビーコングループ内でどのＲＦ周波数を使用するかを示す値としてＴＦＣ（Time Frequency Code）があり、この値によって使用するＲＦ周波数が決定する）で、反射や距離による損失が少なくなり、見通し外通信の受信側無線通信装置の受信レベルが上がる。ＵＷＢは、約３．５Ｇｈｚ〜約１０ＧＨＺまでの広い範囲にわたるＲＦ周波数を用いるため、１０ＧＨＺの通信から３．５ＧＨＺのＲＦ周波数を用いた通信に変更する事で、反射等による損失を減らす事ができる。

ビーコンスロット内で通信環境指標値を含める位置については、ビーコンペイロード内に配置されるInformation Elementの中のElementID252〜255のうちいずれかのIE-specific field、あるいは、ビーコンペイロード内に配置されるDevice control fieldなどに含めて送信する。

以上のように、受信側が算出するＲＳＳＩやＬＱＩなどの通信環境指標値をビーコンスロットに含める事で、送信側無線通信装置が装置間の通信環境を判別する事ができ、伝送方式をより通信環境の悪化に強い方式に変更したり、再送信がしやすいようなデータフレームにしたり、使用ＲＦ周波数を下げたりする制御をおこなうことで、悪化した通信環境下でも、ビーコングループ内の通信品質を保つことが出来る。

また、無線通信装置間の通信のデータ内容が地上波デジタル放送のコンテンツで、地上波デジタル放送のコンテンツを通信している装置間の通信環境が悪化した事が判明した場合、送信側無線通信装置は、圧縮率を変更するのではなく、フルセグのデータレートからワンセグのデータレートに変更する事で、伝送データレートを約２０Ｍbpsから数百ｋbpsに落とし、より多くの再送信を可能にしたり、より通信環境の変化に強い伝送データレートに変更するように制御できるようにしてもよい。

地上波デジタル放送は、高画質な放送用として約２０Ｍbpsのデータレートのフルセグと、数百ｋbpsの低画質となるが移動受信可能なワンセグの両方が放送局からサイマルキャスト送信されている。このため、フルセグとワンセグは、画質の異なる同じ内容のコンテンツとなっている。このサイマルキャスト放送を利用し、ビーコングループ内で地上波デジタル放送のコンテンツを通信している装置間で、通信環境の悪化が検出できた場合、送信側無線通信装置は、フルセグからワンセグに変更する事で、送信するデータレートを下げて、通信環境の悪化に対してより強い変調方式を選択したり、受信側にエラーが発生した場合に、再び同じデータを送信する再送信がより多く出来るように、データフレーム構成を小さくするようにする。

例えば、同じビーコングループ内の無線通信装置からビーコンスロットを用いて送信されるＲＳＳＩやＬＱＩなどの通信環境指標値を中央制御ユニットが受信し、その通信環境指標値が通信環境の悪化を示すものであった場合には、中央制御ユニットが同じビーコングループ内のフルセグデータを送信するいずれかの無線通信装置に対して、フルセグデータの送信からワンセグデータの送信へ切り替えるよう指示する。当該フルセグデータからワンセグデータへの切り替え指示は中央制御ユニットがビーコンスロットを用いて当該フルセグデータを送信する無線通信装置に対して送信する。フルセグデータを送信する送信側無線通信装置や同データを受信する受信側無線通信装置は、フルセグデータの送受信中にビーコンスロットを用いて自装置がフルセグデータを送／受信中であることを示す信号を中央制御ユニットに対して予め通知することにより、中央制御ユニットはフルセグデータを送信中である無線通信装置を予め認識することが可能である。

あるいは、フルセグデータを受信する受信側無線通信装置が当該フルセグデータを送信する送信側無線通信装置に対してビーコンスロットを用いて通信環境指標値を送信し、送信側無線通信装置がその通信環境指標値により通信環境の悪化を検出した場合には、その中央制御ユニットではなく送信側無線通信装置自身の判断で自己のフルセグデータの送信をワンセグデータの送信へ切り替えるようにしてもよい。なお、送信側無線通信装置がフルセグデーアの送信からワンセグデータの送信へ切り替える際、当該送信側無線通信装置がその旨、即ち、フルセグデータの送信からワンセグデータの送信に切り替えることを示す信号を、ビーコンスロットを用いて受信側無線通信装置へ送信するようにしてもよい。

以上のように、装置間の通信データ内容が地上波デジタル放送のコンテンツでフルセグなのかワンセグなのかの情報をビーコンスロットに含める事で、装置間の通信環境が悪化した時、圧縮率を変更せず、送信側のデータをフルセグからワンセグに変える事でデータレートを下げて、通信環境の悪化に対してより強い伝送データレートに変更したり、再送信がより多く可能な通信にする事で、通信環境が悪化し場合、正常な通信が出来なくなる前に、画質を落として装置間の通信を保つ事ができる。

実施の形態６．
次に、通信のするデータのコンテンツが、ＤＶＤ、ＣＤ、ゲーム、放送、電話、携帯端末、カメラ映像、その他の映像、その他の音声等のコンテンツのうちいずれのコンテンツであるかを示すコンテンツ種類情報を、各無線通信装置から送信されるビーコンに含め、通信環境が悪化を検出すると、優先度の高いコンテンツの通信から優先して通信帯域を確保するように制御する実施の形態６を図１９を用いて説明する。

基本的な構成は実施の形態３と同様である。図１の車載無線通信システムでは、各乗員が、ＤＶＤ、ＣＤ、ゲーム、放送、電話、携帯端末、カメラ映像、その他の映像、その他の音声等のコンテンツのうち、任意に好みのコンテンツを選択できるようになっている。実施の形態３との相違点は、ＲＳＥ２、およびモニタ４〜８が、自装置が関与する通信のコンテンツが、上記コンテンツのうちいずれの種類のものであるかを示すコンテンツ種類情報を、ビーコンスロットに含めて送信する点と、中央制御ユニット１の決定部３１１が、送信されてきたコンテンツ種類情報に基づいてＭＡＳ配置を決定する点である。

図１９は、本実施の形態において、通信環境が良好な時に通信ＩＶと通信Ｖがおこなわれている“通信環境良好時の通信ＩＶＤＲＰ転送例”と、通信環境が悪化した事で、通信ＩＶの通信を一時停止し、通信Ｖaの通信品質を保つように通信方式を変更し、通信帯域を増やす事で、通信品質を維持するように変更した“通信環境悪化時の通信ＶaＤＲＰ転送例”の図である。この図に基づいて、決定部３１１がおこなうＭＡＳ配置決定の方法の例を以下に説明する。

例えば、各無線通信装置から送信されるビーコンによって、通信ＩＶは、送信側にＤＶＤ＿ＨＤのコンテンツ再生機能があり、通信はＨＤ画質のコンテンツデータを伝送し、また車載カメラからの映像を通信している通信Ｖが存在している事が、ビーコングループ内にブロードキャストされている時、外乱によって通信ＩＶまたはＶの受信側のＲＳＳＩやＬＱＩが低下した場合、一時停止する事が出来る機能を含んだ装置間の通信を優先して一時停止する。

通信を停止するためのポリシーは、まず送信側にデータを一時停止し、再び復帰する時に、一時停止した所から再生できる機能も持つ装置間の通信で、伝送データレートの高い通信を第１優先で、通信を一時停止する事とする。また通信を出来るだけ維持する装置間通信は、連続したストリーミングデータとして考えられる放送や車載カメラ、電話等と考える。

仮に、通信を一時的停止する優先度の高い順を
（最も優先度が高い）ＤＶＤ_ＨＤ＞ＤＶＤ＿ＳＤ＞ゲーム＞ＣＤ・・・・・
通信を維持する優先度が高い順を
（最も優先度が高い）電話（携帯）＞車載カメラ＞放送＞・・・・・
とする。

たとえば図１６において通信ＩＶ＝ＤＶＤ＿ＨＤ、通信Ｖ＝車載カメラであるとすると、動作の一時停止機能を持っているＤＶＤ＿ＨＤの再生動作を一時停止し、通信ＩＶを一時停止する。一時停止する事で、通信ＩＶで予約されていたＭＡＳが開放されるので、この空いた帯域も含めて、通信Ｖの通信品質を確保するため、伝送データレートを１/２にし、かつ再送信がおこないやすいようにデータフレームを小さくする事で、通信環境の変化に、より耐性が高い伝送方式に変更する事で、残った通信（Ｖa）を出来るだけ維持する事ができる。

本実施の形態において、図１１に示した中央制御ユニット１は、ビーコングループ内の他の無線通信装置から、ビーコンスロットに含まれて送られてくるコンテンツ種類情報をアンテナ３００より受信し、受信部３０１で取り出し、各無線通信装置が関与する通信のコンテンツの種類を知る事ができる。次に、決定部３１１はそれらの情報に基づき、上記のような方法でＭＡＳ配置を決定する。決定されたＭＡＳ配置は、送信部３０８を経てビーコンスロットに含められ、アンテナ３００よりＲＳＥ２、ＣＭＲ３に対して送信される。決定されたＭＡＳ配置を受信したＲＳＥ２、ＣＭＲ３はそれに従ってデータ送信を行う。

以上のように、各無線通信装置から送信されるビーコンスロットに、通信するデータのコンテンツ種類情報を含めるようにしたため、通信環境が悪化した場合、ＭＡＳ配置をコンテンツの種類に応じて優先度をつけておこなうことで、通信環境の変化により耐性を持った通信方式に変更する事ができる。特に、一時停止機能を持った装置からの通信を一時停止し、使用していたＭＡＳ数を開放する事で、その他の通信を通信環境の変化に、より耐性を持った通信方式に変更する事ができる。

実施の形態７．
次に、図１に示すような車両において、車両内の乗車人数を検出し、その検出結果を、車両内で中心となる制御等の機能を持つ無線通信装置に入力し、乗車人数の増減によって、データ圧縮率等を変更する事で、伝送データレートを通信環境の変化に、より耐性がある方式に変更する事で、ビーコングループ内の通信品質を維持できるようにした実施の形態７について説明する。

図１に示す車両内の中央制御ユニット１、ＲＳＥ２、ＣＭＲ３、およびモニタ４〜８の各車載無線通信装置は、一つのビーコングループを構築し、各無線通信装置間でＵＷＢによる通信をおこなっている。ＵＷＢは近距離通信でも高速データ通信が実現できる無線方式であるため、通信をおこなっている無線通信装置間で、互いを見通せる位置に配置されている状態が、通信環境が良い状態と考えられる。また、見通し外に配置された状態では、見通し内で受信できる場合と比較すると、反射等によって電力損失が発生している遅延波によって通信が確立される事になり、見通し内で通信できる場合よりも、通信環境は悪くなると考えられる。

図７の車両に、前席二人/後席二人の合計４人が乗車した場合、例えば、ＣＭＲ３から中央制御ユニット１への通信が見通し内から見通し外になる可能性が発生する。もし、見通し外通信になった場合、ＣＭＲ３からの信号は、車両内の反射によって発生する遅延波を、中央制御ユニット１が受信する事となり、受信信号の品質低下が想定される。

車両内で中心となる制御等の機能を持つ装置を、仮に中央制御ユニット１とした場合、車両内の乗車人数の情報を中央制御ユニット１に集中させ、中央制御ユニット１が送信するビーコンによってビーコングループ内に乗車人数の情報をマルチキャストする事ができる。ＣＭＲ３はその情報を取得する事で、乗車人数を認識し、中央制御ユニット１とＣＭＲ３間が見通し外通信となる可能性が高くなると判断した場合、圧縮率を上げて車載カメラのデータレートを下げ、通信環境の変化に対してより耐性が高い伝送方式と、再送信がより多く出来るデータフレームに変更するように制御する事で、カメラの通信を維持する事が出来る。

以上のように、乗車人数を検出し、中央制御ユニット１に、乗車人数の情報を入力し、その情報をビーコンによってビーコングループ内の各無線通信装置にマルチキャストすることで、任意の装置が、見通し内通信から見通し外通信になる可能性が高いと判断した場合、圧縮率を上げて、送信データレートを下げることで、通信環境に変化に対して、より耐性が高い伝送方式に変更する事で、見通し外通信になる可能性の高い通信でも、通信品質を維持する事ができる。

なお、ここでは中央制御ユニットが乗車人数の情報をマルチキャストし、それに基づきＣＭＲがデータレートを変更する場合について説明したが、これに限らず、中央制御ユニットが、入力される車両内の乗車人数に基づいて、ＣＭＲなど安全性に影響する装置を優先して、各無線通信装置に割り当てるＤＲＰ転送用のＭＡＳを決定し、そのＭＡＳ配置に関する情報を中央制御ユニットがビーコンスロットに含めてマルチキャストするようにしてもよい。

実施の形態８．
次に、車速情報やバックギア操作やウインカー操作やサイドブレーキ操作の情報等の車両情報を、車両内で中心となる制御等の機能を持つ装置に入力する事で、車載カメラから映像が出力される前に、その映像データの通信に必要な通信帯域を優先的に確保するようにした実施の形態８を説明する。

従来の車載用通信装置では、バックギアを使用したり、低速でウインカーを使用したりした場合、車両に搭載されている車載カメラを使用して、車両後方エリアをモニタに表示したり、車両サイドエリアをモニタに表示したりする事で、ドライバーの視角補助をおこなうことがある。この映像データの通信が遅延したり、データレートが極端に低く表示される映像が荒いと、事故につながる恐れもあるため、他の通信に優先してＭＡＳを確保することが望ましい。そこで中央制御ユニット１は、バックギアを使用したり、低速でウインカーを使用する等の操作を検知し、検知した場合、車載カメラが追加される直前のＭＡＳ配置に対して、低遅延を要求される車載カメラ映像を優先したＭＡＳの配置をおこなう。

基本的な構成は実施の形態３と同様であり、本実施の形態における車両内マルチメディア無線通信システムの構成は、図１に示したとおりである。中央制御ユニット１、ＣＭＲ３の構成は、それぞれ図２０、図４に示す。実施の形態３との相違点は、中央制御ユニット１が、車両情報検知部３１５を有し、そこで検知した決定部３１１が、車速情報やバックギア操作やウインカー操作やサイドブレーキ操作の情報を参照してＭＡＳ配置を決定する点である。

次に動作について説明する。図２０に示した中央制御ユニット１は、車両情報検知部３１５がバックギアが使用されたり、低速でウインカーが使用されたりしたことを検知し、決定部３１１に入力信号を送る。決定部３１１はＣＭＲ３のデータ通信を優先してＭＡＳ配置を決定する。その後の動作は実施の形態３と同様である。

以上のように、車速情報やバックギア操作やウインカー操作やサイドブレーキ操作の車両情報を、車両内で中心となる制御等の機能を持つ装置に入力し、その情報に基づき当該装置が各無線通信装置間の通信に割り当てるＤＲＰ転送用のＭＡＳを決定し、当該決定したＭＡＳ配置をビーコンスロットを用いて各無線通信装置に対して送信するので、ビーコングループ内の通信に車載カメラなどの優先順位が高い映像の通信が追加される事を、前もって判断する事ができ、車載カメラから映像が出力される前に、ＢＧ内の各装置間通信に必要な通信帯域を車載カメラ用通信を優先的に確保し、車載カメラ映像をすばやく表示できる。

本発明における車両用マルチメディア無線通信システムを示すブロック図である。 実施の形態１におけるモニタの構成を示すブロック図である。 実施の形態１における中央制御ユニットとリアシートエンタテイメントの構成を示すブロック図である。 実施の形態１における車載カメラの構成を示すブロック図である。 ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのスーパーフレームの構成図である。 ＷｉＭｅｄｉａ ＡｌｉａｎｃｅのＰＨＹフレーム構造の構成例を示した図である。 ＷｉＭｅｄｉａ Ａｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式で規定されるInformation elementの種類を示した図である。 Information elementの構造を示した図である。 実施の形態１における複数のＵＷＢ装置のビーコンエリアとビーコングループの構成を示した図である。 実施の形態２のためのスーパーフレーム構成とＰＣＡ転送の配置図である。 実施の形態３における中央制御ユニットの構成を示すブロック図である。 実施の形態４のためのスーパーフレーム構成とＤＲＰ転送方式のＭＡＳ配置例の図である。 実施の形態４におけるモニタの構成を示すブロック図である。 実施の形態４におけるリアシートエンタテイメントの構成を示すブロック図である。 実施の形態４における車載カメラの構成を示すブロック図である。 実施の形態５のためのスーパーフレーム構成とＤＲＰ転送方式のＭＡＳ配置例の図である。 実施の形態５におけるモニタの構成を示すブロック図である。 実施の形態５におけるリアシートエンタテイメントの構成を示すブロック図である。 実施の形態５のためのスーパーフレーム構成とＤＲＰ転送方式のＭＡＳ配置例の図である。 実施の形態８における中央制御ユニットの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 中央制御ユニット、２ リアシートエンタテイメント、３ 車載カメラ、４ モニタ、５ モニタ、６ モニタ、７ モニタ、８ モニタ、２００ アンテナ、２０１ 受信部、２０２ 復号化部、２０３ 映像／音声出力部、２０４ 符合化情報生成部、２０５ 送信部、２０６ ＵＷＢ装置、２１０ 通信環境指標値算出部、２１３ 許容遅延量算出部、３００ アンテナ、３０１ 受信部、３０２ 復号化部、３０３ 映像／音声入出力部、３０４ 符合化情報生成部、３０６ 制御部、３０８ 送信部、３０９ ＵＷＢ装置、３１０ 通信環境指標値算出部、３１１ 決定部、３１３ 許容遅延量算出部、３１５ 車両情報検知部、４００ アンテナ、４０１ 受信部、４０３ カメラ部、４０５ 符合化部、４０６ 制御部、４０８ 送信部、４０９ ＵＷＢ装置、４１３ 許容遅延量算出部、４４１ 車両外に存在するＵＷＢ装置、８１ ＵＷＢ装置２０６ａの通信可能範囲、８２ ＵＷＢ装置２０６ｂの通信可能範囲、８３ ＵＷＢ装置３０９の通信可能範囲、８４ ＵＷＢ装置４４１の通信可能範囲。

Claims (6)

1. 符号化されたデータを受信する受信部と、
   前記データを送信する他の無線通信装置に対して前記符号化に用いるデータ圧縮率及び／又はデータレートを指示するためのデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を生成する符号化情報生成部と、
   前記符号化情報生成部が出力するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットに含めて送信する送信部と、
   前記受信部が受信するデータを復号化する復号化部とを備え、
   前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のビーコンスロットは、ＷｉＭｅｄｉａＡｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットであり、
   前記送信部が、前記データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を、前記ビーコンスロット内のビーコンペイロード内に配置されるinformation elementのうちElementID252〜255のIE-specific fieldに含めて送信することを特徴とする無線通信装置。
2. 符号化されたデータを受信する受信部と、
   前記データを送信する他の無線通信装置に対して前記符号化に用いるデータ圧縮率及び／又はデータレートを指示するためのデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を生成する符号化情報生成部と、
   前記符号化情報生成部が出力するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報をマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットに含めて送信する送信部と、
   前記受信部が受信するデータを復号化する復号化部とを備え、
   前記ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のビーコンスロットは、ＷｉＭｅｄｉａＡｌｉａｎｃｅのマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットであり、
   前記送信部が、前記データ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を、前記ビーコンスロット内のビーコンペイロード内に配置されるDevice control fieldに含めて送信することを特徴とする無線通信装置。
3. 前記送信部は、ビーコンスロットおよびＰＣＡ転送用スロットのいずれかのスロットを選択的に用いて前記符号化情報生成部が出力するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置を含む同一ビーコングループ内の複数の無線通信装置から、各無線通信装置がビーコンスロットに含めて送信するデータ圧縮率情報及び／又はデータレート情報を受信して、それら受信された情報に基づいて各無線通信装置間の通信に割り当てるＤＲＰ転送用のＭＡＳを決定し、当該決定したＭＡＳ配置をビーコンスロットを用いて各無線通信装置に対して送信することを特徴とする中央制御無線通信装置。
5. 車両内の乗車人数に関する情報が入力され、当該入力された情報をマルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のビーコンスロットに含めて送信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 請求項５に記載の無線通信装置から前記ビーコンスロットに含まれる乗車人数に関する情報を受信し、その受信した情報に基づいて自装置の通信を異なる伝送方式に切り替えることを特徴とする無線通信装置。

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