JP5478335B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

この発明は、送信局から複数の受信局に同一の送信データを複数の異なる周波数の信号に分割し並行して送信する無線通信システムに関し、特に、一つの受信局が単一の周波数の誤りパケット応答信号を送信局に返送する無線通信システムに関する。

従来から、多くの形態の無線通信機が開発され製造され使用されているが、このような無線通信機においては、チャネルを複数用意して利用することで、通信効率を向上させる技術が知られている。この通信チャネルは、例えば周波数を異ならせることで異なるチャネルを設定することができ、同時に異なる信号を送信しても混信することなく分離して送信することができる。

特許文献１は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の技術により、同一の送信データを複数のチャネルを介して複数の受信装置に送信する技術が開示されている。

特開２００５−２５２９３７号公報

しかし、特許文献１は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の技術により、同一の送信データを複数のチャネルを介して送信局から複数の受信局に送信する技術を開示してはいるが、送信データのパケットの誤りパケット情報を、受信局から送信局にどのように送ったら効率的であるかについては、何らの記載もない。

すなわち、無線通信システムにおいては、送信局から複数の受信局に同報通信を行う際に、送信データをさらに複数の異なる周波数の信号に分割して同時に送信すれば送信速度が向上する。しかし、この際に、複数の受信局が送信に対して複数の異なる周波数でパケット情報を受け取った周波数で各々送信局に誤りパケット情報を送り返すと、信号の衝突により信号待ちが発生するため処理時間の遅延を招くこととなる。

本発明は、複数周波数を用いた同報通信を行なう際に、送信局が受信局からの誤りパケット情報を迅速に受信す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。

課題を解決する一実施形態は、
複数の受信局（１−２、１−３、１−４）と、前記複数の受信局へ同一の送信データをそれぞれ送信する送信局（１−１）からなる無線通信システムであって、
前記送信局は、前記送信データを複数に分割して、当該分割した送信データをそれぞれ異なる周波数を用いて前記複数の受信局へそれぞれ並行して送信し、
前記各受信局は、前記送信局から送信された送信データに対する誤り応答パケットを返送し、
前記誤り応答パケットは、前記複数の異なる周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…）毎に当該周波数を用いて送信された送信データに対する誤りパケット応答情報を時分割で送信局に返送する方法と、前記複数の異なる周波数を用いてそれぞれ送信された複数の送信データに対応する複数の誤りパケット応答情報を、前記複数の異なる周波数の内の一つを用いて前記送信局に返送する方法の少なくとも一方の方法で返送されることを特徴とする無線通信システムである。

送信局が複数の受信局に複数の周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で分割した同報通信（同じ内容の通信を複数の受信局に同時に行なう通信）を行う際に、各受信局は、複数の周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３で送信信号を受けたとしても、受信局からの誤りパケット情報を送信局に送信する場合は、第１受信局は第１周波数Ｆ１、第２受信局は第２周波数Ｆ２、第３受信局は第３周波数Ｆ３のように受信局に専用の周波数で誤りパケット情報を返信する。これにより、送信局では、受信局からの誤りパケット情報を迅速に受信することができる。

本発明の一実施形態に係る通信システムの一例を示す説明図。 当該通信システムに含まれる無線通信機の構成の一例を示すブロック図。 当該通信システムで扱われるフレーム信号のフォーマットを示す説明図。 当該通信システムにおける同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図。 当該通信システムにおける送信周波数の特徴を有している同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図。 当該通信システムにおける、誤りパケット応答チャネルのフレームフォーマットの構成の一例を示す説明図。 当該通信システムにおける送信周波数Ｆ１による同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図。 当該通信システムにおける送信周波数Ｆ２よる同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図。 当該通信システムにおける、誤りパケット応答チャネルのフレームフォーマットの他の構成の一例を示す説明図。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る無線通信機１は、図１に示すように、スペクトル管理サーバ２と通信を行ないつつ、送信モードにおいて送信機１−１として機能し、受信モードにおいて第１受信機１−２、第２受信機１−３、第３受信機１−４…として機能する他の無線通信機１へ、送信データを無線通信で伝送する。

まず、図１の送信局１−１、および第１〜第３受信局１−２，１−３，１−４の無線機の構成を図２を用いて説明する。ここで、送信局１−１はスペクトル管理サーバ２との通信機能を有している点のみ各受信局とは異なるため、図２ではスペクトル管理サーバ２との通信機能の図示、説明を省略し、送信局１−１、第１〜第３受信局１−２，１−３，１−４共通の構成として説明する。

無線通信機１は、全体の動作を制御するべく各構成に接続される制御部１１と、画像や文字を表示する表示部１２と、オペレータの操作のための操作部１３と、文字情報や写真情報等をパケット化し、また、パケットを文字情報や写真情報等に変換するパケット処理部１４と、送信データをチャネル数に応じて分割し、分割された送信データを組み立てる分割・組立部１５と、分割された送信データからチャネルを生成するフレーム処理部１６と、フレーム処理部１６の誤りを検出する誤り検出部１７と、誤り検出に基づいて自動再送処理を行う自動再送制御部１８と、送信データを送受信する複数のデータ送受信部１９，２０，２１から構成される。また、データ送受信部１９内の構成要素である各処理部は、制御部１１からの制御情報に基づき動作するもので、誤り訂正部２２と、変復調部２３と、無線部２４を有している。

また、この実施形態の無線通信機１は、以下の説明では半二重通信を前提としている。半二重通信は、双方向通信において、同時に双方からデータを送信したり受信したりすることができず、時間を区切って片方向からの送信しかできない通信方式である。双方向にデータをやり取りするため、データ送受信部１９は、制御部１１からの指示により、時分割で送信モード／受信モードに処理を切替えて動作することにより、通信の向きを切り替える機能を有している。

分割・組立部１５は、送信モードでは、電子メール、電子ファイル等のデータ（ａ２）をｎ等分する処理を行い分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）を出力し、受信モードでは、分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）を１つのデータに組み立てデータを出力する。ここで、上記分割数は、制御部１１からの制御情報により指示される。この実施形態の説明では、分割数を３とし、３つの周波数を利用して並列に伝送する構成として説明を行う。

フレーム処理部１６は、送信モードでは、分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）（ｄ２−３）および制御信号を入力し、図３に示すフレームフォーマット構成を有する各チャネルを生成する。ここでは、３分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）（ｄ２−３）のそれぞれに対し別々に、図４に後述する動作シーケンスに従って図３（ａ）〜（ｅ）に示す５種類のチャネルが順次生成され、３系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）（ｅ２−３）が同時に出力される。

操作部１３および制御部１１からの制御信号は、上位層に位置する電子メール等のアプリケーションで扱われる情報であり、メッセージ番号（電子メール等の通信単位に付与される番号）、電子メール等の送信データサイズ、同報通信の宛先数、送信元ＩＰアドレス、１つまたは複数の送信先ＩＰアドレスを含む。

また、操作部１３および制御部１１からの制御信号は、前述の通り、データ送受信部１９の仕様（動作）を設定するための情報であり、送信モード／受信モード切替え制御情報、送信データの分割数、変復調方式種別情報、データブロックサイズ、パケットサイズ、利用周波数情報（周波数と数）が含まれる。ここで、電子メール、電子ファイル等の分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）（ｄ２−３）は、パケット単位に区切られ、誤り検出部１７は、そのパケットを入力し、誤り検出符号を付加し、誤り検出符号が付加されたパケットとしてフレーム処理部１６に返す。データブロックは、複数のパケットから構成され、データブロック送信毎に自動再送制御（ＡＲＱ）が実行される。データブロックサイズ、パケットサイズは、制御部１１で管理、記憶されており、図示しない制御パネルや、制御用ＰＣから入力、設定できる構成としてもよい。また、利用周波数情報（周波数と数）は前述の通り、スペクトル管理サーバ２から指示され、制御部１１で管理し記憶する。

次に図３に示す各チャネルのフレームフォーマット構成について説明する。まず、同図（ａ）〜（ｅ）のチャネル共通部分について説明する。同期情報ｄ１１、ｄ２１、ｄ３１、ｄ４１、ｄ５１は、各チャネルの開始点を検出するための同期パターンである。なお、これに対し、受信信号の復調のための同期パターンは変復調部２３で挿入される。設定情報ｄ１２、ｄ２２、ｄ３２、ｄ４２、ｄ５２は、制御チャネル種別情報（回線設定／初送データ／再送データ／誤りパケット請求／誤りパケット応答／回線解除の識別情報）、データパケットｄ２４に対する変復調方式種別情報（ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ／１６ＱＡＭ等の識別情報）を含む。データパケットｄ２４以外の制御情報に対しては適用する変復調方式は固定であり、制御情報はデータパケットと比較し重要度が高いために、例えば、最もノイズ耐性の強いＢＰＳＫが用いられる。また、データパケットｄ２４以外の制御情報に対しても、誤り検出部１７により誤り検出符号が付加された後、各チャネルのフレームに詰められる。

初めに、回線設定チャネル（図３（ａ））は、同期情報ｄ１１、設定情報ｄ１２、送信データサイズｄ１３、送信元ＩＰアドレスｄ１４、宛先数ｄ１５、第１送信先ＩＰアドレスｄ１６、第２送信先ＩＰアドレスｄ１７、および第３送信先ＩＰアドレスｄ１８から構成される。ここで、この実施形態では、送信元ＩＰアドレスｄ１４、第１送信先ＩＰアドレスｄ１６、第２送信先ＩＰアドレスｄ１７、第３送信先ＩＰアドレスｄ１８は、それぞれ図１における送信局１−１、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４のアドレスに対応する。また、宛先数ｄ１５は３が設定される。

次に、データチャネル、再送データチャネル（図３（ｂ））は、同期情報ｄ２１、設定情報ｄ２２、データブロック情報ｄ２３、データパケットｄ２４から構成される。データブロック情報ｄ２３には、データブロックサイズ、最終データブロック識別情報、パケットサイズ、メッセージ番号、データブロック番号、データブロック当りのパケット数が含まれる。データパケットｄ２４には、データブロック当りのパケット数分のパケットが詰められる。

次に、誤りパケット請求チャネル（図３（ｃ））は、同期情報ｄ３１、設定情報ｄ３２、誤りパケット請求情報ｄ３３から構成される。誤りパケット請求情報ｄ３３には、応答を要求する受信局指定情報、データブロック番号、メッセージ番号が含まれる。
次に、誤りパケット応答チャネル（図３（ｄ））は、同期情報ｄ４１、設定情報ｄ４２、誤りパケット応答情報ｄ４３から構成される。誤りパケット応答情報ｄ４３には、データブロック番号、メッセージ番号、および誤りパケット情報（データブロック番号で指定されるデータブロック内の全パケットの誤り有無情報）が含まれる。

最後に、回線解除チャネル（図３（ｅ））は、同期情報ｄ５１、設定情報ｄ５２から構成される。
次に、図２に示されるフレーム処理部１６は、受信モードでは、各周波数毎の受信データ（チャネル列）（ｅ２−１）（ｅ２−２）（ｅ２−３）から分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）（ｄ２−３）と制御情報を抽出、出力する。

３系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）（ｅ２−３）は、それぞれ別々のデータ送受信部１９，２０，２１により処理され、無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）（ｈ２−３）として、送受信される。ここで、無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）（ｈ２−３）のキャリア周波数は、それぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３とする。これらの利用周波数は、前述の通り、制御部１１からの制御情報の１つとして指示される。

データ送受信部１９，２０，２１はそれぞれ、誤り訂正部２２、変復調部２３、無線部２４により構成される。以下では、データ送受信部１９の内部処理に限定して説明するが、データ送受信部１９，２０，２１でも全く同様の処理が行われる。
誤り訂正部２２は、送信モードでは、チャネル列（ｅ２−１）の情報を受けて誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化後のデータ列を変復調部２３に出力する。受信モードでは、変復調部２３から復調後の受信データ列を受けて誤り訂正処理を行い、誤り訂正後の受信データ列（受信チャネル列）（ｅ２−１）をフレーム処理部１６に出力する。

変復調部２３は、送信モードでは、制御部１１からの制御情報に含まれる変復調方式種別情報（ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ／１６ＱＡＭ等の識別情報）により指定される方式を用いて、誤り訂正符号化後のデータ列の中のデータパケットｄ２４を変調処理し、またデータパケットｄ２４以外の制御情報に対しては、前述の通り、ＢＰＳＫで変調処理して変調信号を無線部２４に出力する。受信モードでは、無線部２４からの出力であるベースバンド受信信号を制御部１１から指定される復調方式を用いて復調処理して復調信号を誤り検出部１７に出力する。

無線部２４は、その内部構成の図示は省略するが、送信モードでは、変復調部２３からの変調信号に対し、制御部１１からの制御情報に含まれる利用周波数情報に基づき、送信フィルタ処理、キャリア周波数にアップコンバートする直交変調処理を行い、送受信アンテナ２５を介して送信電波ｈ２−１を受信機１−２へ送出する。受信モードでは、制御部１１からの利用周波数情報に基づき、送受信アンテナ２５等を介して送信機１−１から受信した電波ｈ２−１に対しベースバンド周波数にダウンコンバートする直交復調処理、受信フィルタ処理を施し、ベースバンド受信信号を変復調部２３へ出力する。ここで、無線部２４内の上記各構成要素は、制御部１１により指定される送信／受信周波数に基づき、周波数を切替えて送信／受信できる構成となっている。

自動再送制御部１８は、後述する図４の動作シーケンスに従って自動再送制御を行う構成要素であり、フレーム処理部１６と連携して動作する。送信モードでは、誤りパケット請求チャネル（図３（ｃ））での誤りパケット請求情報ｄ３３に含まれる情報（応答を要求した受信機指定情報、データブロック番号、メッセージ番号）を記憶して管理し、受信機からの誤りパケット応答の結果において誤りが有った場合、再送データチャネルを生成して該当パケットを受信機１−２に再送する。受信モードでは、送信機１−１からの誤りパケット請求チャネル（図３（ｃ））を受信した場合、誤りパケット請求情報ｄ３３に含まれる情報（応答を要求された受信機指定情報、データブロック番号、メッセージ番号）に該当する受信パケットについて、誤り検出部１７により誤り検出を行い、誤り検出結果を自動再送制御信号としてフレーム処理部１６へ入力する。

本実施形態では、データブロック内の全てにパケットの誤り応答を返すことを前提としている。フレーム処理部１６では、自動再送制御部１８からの自動再送制御信号に基づいて誤りパケット応答チャネル（図３（ｄ））における誤りパケット応答情報ｄ４３を作成し、同期情報ｄ４１、設定情報ｄ４２と共に（ｅ２−１）として、データ送受信部１９へ入力する。また、再送に関わるデータブロック番号、メッセージ番号も記憶して管理する。半二重通信を前提としているため、誤りパケット応答チャネルを返信するに当り、送信／受信の切替が必要となるが、そのタイミングについては、以下の図４に示す動作シーケンスの説明の中で示す。

・第１実施形態
第１実施形態は、送信局から複数の受信局へ同報通信を行う際に複数の周波数を用いた並列送信を行い、受信局から送信局へ自動再送制御のための誤りパケット応答を送信する具体例を特定しており、利用周波数毎に各受信局が時分割で誤りパケット応答情報を送信局に応答する方法を特定する。図４は、当該通信システムにおける同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図である。

図４は、それぞれ３つの周波数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）で通信が行なわれる３つの動作シーケンスＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３を示すが、それぞれが、図２における無線信号ｈ２−１、ｈ２−２、ｈ２−３による通信に対応している。これら３つの動作シーケンスＳＫ１、ＳＫ２、ＳＫ３は全く同じ動作を行うため、以下では、周波数Ｆ１での動作シーケンスＳＫ１のみについて説明する。

送信局１−１、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４は、それぞれ図１の無線通信ネットワークの構成での送信局１−１、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４に対応する。
通信開始において、まず、送信局１−１の制御部１１およびデータ送受信部１９等は、各受信局に対し、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ１）。回線設定チャネルには前述の通り、送信元ＩＰアドレス、宛先数、送信先ＩＰアドレスが含まれており、無線通信ネットワーク内の全ての受信局は回線設定チャネルを受信し、自分宛の送信先ＩＰアドレスが含まれていれば、送信対象であることを認識してその後の通信を継続し、含まれていなければ、その後の通信は無視する。この例では、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４が、送信局１−１からの送信対象（宛先）となる。

次に、送信局１−１からデータチャネルが各受信局に送信される（ステップＳ２）。データチャネルには、１データブロック分のデータパケットを含んでいる。１データブロック分のデータパケットの送信が終了する毎に、以下の自動再送制御動作シーケンス（ステップＳ３）〜（ステップＳ７）が実行される。

送信局１−１は、送信したデータパケットが伝送誤りが無く正確に送信できているかを確認するため、各受信局に誤りパケット請求チャネルを送信する（ステップＳ３）。半二重通信である（送信局と受信局は同じ周波数Ｆ１を使用して送信する）ため、各受信局は誤りパケット請求チャネルを受信すると、誤りパケット応答チャネルを返すために送信状態に切り替わるが、但し、受信モード状態は維持する。

誤りパケット応答時には、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４は同じ周波数（当該誤りパケット応答に対応するデータチャネルや誤りパケット請求チャネルと同じ周波数であるＦ１）を使用するため、誤りパケット応答チャネルを時分割で送信局に送信する必要がある。そのタイミングを以下に説明する。
第１受信局１−２は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後にパケット応答チャネルを送信周波数Ｆ１で送信局に送信する（ステップＳ４）。Ｔ１は誤りパケット請求チャネル受信完了から受信局１が誤りパケット応答を送信開始するまでの時間であり、上述の受信から送信状態への切替え、およびパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。パケット応答チャネルの送信が終了すると、第１受信局１−２は、再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１〜Ｔ１＋Ｔ２間（図４のＡ時点とＢ時点の間）に誤りパケット応答を受信した場合（ステップＳ４）、第１受信局１−２からの応答と認識する。Ｔ２は誤りパケット応答の伝送に要する時間であり、受信局からのデータ送出時間（Ｔ２ｔ）に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

第２受信局１−３は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１＋Ｔ２後にパケット応答チャネルを送信局１−１に送信する（ステップＳ５）。パケット応答チャネルの送信が終了すると、第２受信局１−３は、再び受信状態に戻る。
送信局１−１は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１＋Ｔ２〜Ｔ１＋Ｔ２×２間（図４のＢ時点とＣ時点の間）に誤りパケット応答を受信した場合、第２受信局１−３からの応答と認識する（ステップＳ５）。

第３受信局１−４は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１＋Ｔ２×２後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（ステップＳ６）。パケット応答チャネルの送信が終了すると、第３受信局１−４は、再び受信状態に戻る。
送信局１−１は、ステップＳ３での誤りパケット請求チャネル（ステップＳ３）送信完了からＴ１＋Ｔ×２〜Ｔ１＋Ｔ２×３間（図４のＣ時点とＤ時点の間）に誤りパケット応答を受信した場合、第３受信局１−４からの応答と認識する（ステップＳ６）。

次に、送信局１−１は、各受信局からの誤りパケット応答がパケット誤り有りを示している場合、再送データチャネルにより該当するデータブロックを再送する（ステップＳ７）。ここで、送信局１−１は、全受信局に対して再送し、各受信局では、再送を要求した（誤り有りと応答した）パケットが送られてきた場合のみ受信データを有効にし、再送要求していない受信データは無視する。

送信局１−１は、データブロックを再送後、誤りパケット請求チャネルを全受信局に対して送信し（ステップＳ８）、その後の動作シーケンスは、ステップＳ４〜ステップＳ６で示した内容と同じであるため、図示は省略している。
また、図示していないが、ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ６での誤りパケット応答受信でパケット誤りが無い場合、送信局１−１は、次のデータブロック情報を持つデータチャネルを送信し、その後、自動再送制御の動作シーケンスであるステップＳ３〜ステップＳ６を実行する。

上記したステップＳ２のデータチャネルの送信またはステップＳ７の再送データチャネルの送信と、ステップＳ３〜ステップＳ６の自動再送制御の動作シーケンスを全てのデータブロックを送信終了まで繰り返し、終了後は送信局１−１が全受信局に対し回線解除チャネルを送信し通信を終了する（ステップＳ９）。

このように図４の各周波数における動作シーケンスに示すように、１データブロック送信当りの自動再送制御（ＡＲＱ）（但し、再送は含まず）に要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱは、
Ｔ_ＡＲＱ＝Ｔ１＋Ｔ２×受信局数
＝Ｔ１＋（Ｔ２ｔ＋Ｔ２ｍ）×受信局数
＝Ｔ１＋（Ｔ２ｔ＋Ｔ２ｍ）×３ ・・・ （式１）
（式１）において、前述の通り、Ｔ２には誤りパケット応答の送出時間Ｔ２ｔと受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン、Ｔ２ｍが含まれる。

第１実施形態で示した動作によれば、（式１）に示すように、同報通信での受信局数に比例した量のマージン（Ｔ２ｍ×受信局数）が必要となり、１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱを増加させ、さらにデータブロック数に比例して影響するため、トータルでのデータ伝送時間を増大させてしまう。これは、一つの受信局から送信される誤りパケット応答の信号が、異なる複数の周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の信号としてばらばらに送信局へ送信されることに起因している。

・第２実施形態
第２実施形態は、送信局が複数の受信局に複数の周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…）に分割した同報通信（同じ内容の通信を複数の受信局に同時に行なう通信）を行う際に、各受信局が複数の周波数（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，…）で送信信号を受けたとしても、受信局からの誤りパケット情報を送信局に送信する場合は、第１受信局１−２は第１周波数Ｆ１、第２受信局１−２は第２周波数Ｆ２、第３受信局１−４は第３周波数Ｆ３のように、受信局に専用の周波数で誤りパケット情報を返信することを特定している。これにより、１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱを短縮できるため、送信局では、受信局からの誤りパケット情報を迅速に受信することができる。図５は、当該通信システムにおける送信周波数の特徴を有している同時通信のための動作シーケンスの一例を示す説明図である。

図５は、周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３の動作シーケンスを同時に示しており、これら３つのシーケンスは同時に並行して実行される。通信開始において、送信局１−１の制御部１１およびデータ送受信部１９等は、各受信局１−２、１−３、１−４に対し、周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３の各信号により同時に、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ１１）。回線設定チャネルには前述の通り、送信元ＩＰアドレス、宛先数、送信先ＩＰアドレスが含まれており、無線通信ネットワーク内の全ての受信局は回線設定チャネルを受信し、自分宛の送信先ＩＰアドレスが含まれていれば、送信対象であることを認識してその後の通信を継続し、含まれていなければ、その後の通信は無視する。次に、送信局１−１から各受信局１−２、１−３、１−４に対し、データチャネルが周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３の各信号により同時に送信される（ステップＳ１２）。データチャネルには、１データブロック分のデータパケットを含んでいる。１データブロック分のデータパケットの送信が終了する毎に、以下の自動再送制御動作シーケンス（ステップＳ１３）〜（ステップＳ１７）が実行される。さらに、送信局１−１は、各受信局１−２、１−３、１−４に対し、誤りパケット請求チャネルを周波数Ｆ１、周波数Ｆ２、周波数Ｆ３の各信号により同時に送信される（ステップＳ１３）。

これに対して、第１受信局１−２は、ステップＳ１３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後に、送信周波数Ｆ１によるパケット応答チャネルを送信局１−１に送信する（ステップＳ１４）。また、第２受信局１−３は、ステップＳ１３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後に、送信周波数Ｆ２によるパケット応答チャネルを送信局１−１に送信する（ステップＳ１４）。また、第３受信局１−４は、ステップＳ１３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後に、送信周波数Ｆ３によるパケット応答チャネルを送信局１−１に送信する（ステップＳ１４）。

このように、本実施形態で注目すべきは、第１受信局１−２は周波数Ｆ１を用いた誤りパケット応答チャネルのみ、第２受信局１−３は周波数Ｆ２を用いた誤りパケット応答チャネルのみ、第３受信局１−４は周波数Ｆ３を用いた誤りパケット応答チャネルのみをそれぞれ送信することである。これにより、後述するように、送信機１−１は、第１受信局１−２は周波数Ｆ１のみ、第２受信局１−３は周波数Ｆ２のみ、第３受信局１−４は周波数Ｆ３のみにより、誤りパケット応答チャネルを受信するため、後述するように受信時間は短縮される。

また、ここで、第２実施形態における各誤りパケット応答チャネルは、そのフレームフォーマットを図６に示すように、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４が受信した全周波数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）でのデータチャネル（受信パケット）の誤りパケット情報ｄ６１、ｄ６２、ｄ６３を集約した形態となっている。

また、Ｔ１は、第１実施形態と同様に、ステップＳ１３の誤りパケット請求チャネル受信完了から第１受信局が誤りパケット応答を送信開始するまでの時間であり、受信から送信状態への切替え、およびパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。パケット応答チャネルの送信（ステップＳ１４）が終了すると、第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４は、それぞれ再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ１３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１〜Ｔ１＋Ｔ２’間（図５のＧ時点とＨ時点の間）に第１受信局１−２、第２受信局１−３、第３受信局１−４からの誤りパケット応答をそれぞれ受信する。Ｔ２’は誤りパケット応答に要する伝送時間であり、受信局からのデータ送出時間Ｔ２ｔ’に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージンＴ２ｍを含んでいる。

また、以降の再送データチャネルの送信等の処理（ステップＳ１５〜ステップＳ１７）等の処理は、第１実施形態と同様である。
このように、第２実施形態では、各受信局１−２、１−３、１−４毎に誤りパケット応答チャネル送信用に１つ周波数を割り当て、全周波数での受信データに対する誤りパケット応答情報を集約して伝送することにより、１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱ’は、（式２）となる。

Ｔ_ＡＲＱ'＝Ｔ１＋Ｔ２'
＝Ｔ１＋（Ｔ２ｔ’＋Ｔ２ｍ） ・・・ （式２）
ここで、上述の通り、Ｔ２’は誤りパケット応答に要する通信時間であり、受信局からの送出時間（Ｔ２ｔ’）と、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間を表す（式２）を第１実施形態での（式１）を比較すると、（式１）では同報通信での受信局数に比例した量のマージン（Ｔ２ｍ×受信局数＝Ｔ２ｍ×３）が必要となるのに対し、（式２）では受信局数に拘らずマージンは一定（Ｔ２ｍ）となる。

また、（式２）のＴ２ｔ’については、図６のフレームフォーマット構成に示す通り、同期、および設定情報は１つ分で済むため、第１実施形態における（Ｔ２ｔ×受信局数＝Ｔ２ｔ×３）より短い時間となる。したがって、第２実施形態での１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間は、Ｔ_ＡＲＱ’（第２実施形態）＜Ｔ_ＡＲＱ（第１実施形態） となり短縮することができる。

このように第２実施形態では、送信局１−１から受信局１−２、１−３、１−４への送信信号の周波数が周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のように複数の周波数を用いている一方、各受信局１−２、１−３、１−４から送信局１−１への誤りパケット応答信号が、それぞれ、第１受信局１−２が周波数Ｆ１のみ、第２受信局１−３が周波数Ｆ２のみ、第３受信局１−４が周波数Ｆ３のみとなっているため、第1実施形態における信号待ち時間が無くなるため迅速な受信処理を可能とするものである。

なお、上記第２実施形態の説明では、利用周波数の数が、受信局数と同じであることを前提条件としたが、次の第３実施形態のように利用周波数の数が受信局数未満の場合においても、利用周波数の数が２以上で、２つ以上の受信局において複数の周波数での受信データに対する誤りパケット応答情報を集約して同時伝送できる場合は、マージン（Ｔ２ｍ）への時間配分が低減できるため、ＡＲＱに要する伝送時間は、第１実施形態と比較して短縮可能である。

・第３実施形態
第３実施形態は、複数の受信局１−２、１−３、１−４の全てに誤りパケット応答用の専用の周波数を割り当てることは行わず、複数の受信局１−２、１−３、１−４の中の一部の受信局、例えば、第１受信局１−２と第２受信局１−３にのみ、専用の周波数Ｆ１、Ｆ２を割り当てる場合を特定する。すなわち、ここでは、利用周波数の数が２つ（周波数はＦ１、Ｆ２）、受信局の数が３つの場合を例にとって、以下に説明する。

図７は周波数Ｆ１、図８は周波数Ｆ２での動作シーケンスを示し、これら２つのシーケンスは、同時に並行して実行される。ここでは、自動再送制御部分のみの動作シーケンスについて説明する。
図７に示す周波数Ｆ１の動作シーケンスにおいて、通信開始において、送信局１−１の制御部１１およびデータ送受信部１９等は、各受信局１−２、１−３、１−４に対し、周波数Ｆ１の信号により同時に、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ２１）。次に、送信局１−１から各受信局１−２、１−３、１−４に対し、データチャネルが周波数Ｆ１の信号により同時に送信される（ステップＳ２２）。次に、送信局１−１から各受信局１−２、１−３、１−４に対し、周波数Ｆ１の信号により誤りパケット請求チャネルを各受信局に対し送信する（ステップＳ２３）。

第１受信局１−２は、ステップＳ２３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（ステップＳ２４）。ここでの誤りパケット応答チャネルは、そのフレームフォーマットを図９に示すように、第１受信局１−２が受信した全周波数Ｆ１、Ｆ２でのデータチャネル（受信パケット）の誤りパケット情報ｄ７１、ｄ７２を集約した形態となっている。

また、Ｔ１は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、ステップＳ２３の誤りパケット請求チャネル受信完了から各受信局が誤りパケット応答を送信開始するまでの時間であり、受信から送信状態への切替え、およびパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。ステップＳ２４のパケット応答チャネルの送信が終了すると、第１受信局１−２は、再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ２３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１〜Ｔ１＋Ｔ２”間（図７のＪ時点とＫ時点の間）に第２受信局１−３からの誤りパケット応答を受信する（ステップＳ２４）。Ｔ２”は誤りパケット応答に要する伝送時間であり、受信局からのデータ送出時間（Ｔ２ｔ”）に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

次に、第３受信局１−４は、ステップＳ２３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１＋Ｔ２”後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（ステップＳ２５）。ここでの誤りパケット応答チャネルのフレームフォーマットは図３（ｄ）に示すものと同じであり、第３受信局１−４が受信した周波数Ｆ１でのデータチャネル（受信パケット）の誤りパケット情報を含んでいる。ステップＳ２５のパケット応答チャネルの送信が終了すると、第３受信局１−４は、再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ２３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１＋Ｔ２”〜Ｔ１＋Ｔ２”＋Ｔ２間（図７のＪ時点とＫ時点の間）に第３受信局１−４からの誤りパケット応答を受信する（ステップＳ２５）。Ｔ２は誤りパケット応答に要する伝送時間であり、受信局からのデータ送出時間（Ｔ２ｔ）に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

また、以降の再送データチャネルの送信等の処理（ステップＳ２６〜ステップＳ２８）等の処理は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。
同様に、図８に示す周波数Ｆ２の動作シーケンスにおいて、通信開始において、送信局１−１の制御部１１およびデータ送受信部１９等は、各受信局１−２、１−３、１−４に対し、周波数Ｆ２の信号により同時に、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ３１）。次に、送信局１−１から各受信局１−２、１−３、１−４に対し、データチャネルが周波数Ｆ１の信号により同時に送信される（ステップＳ３２）。次に、送信局１−１から各受信局１−２、１−３、１−４に対し、周波数Ｆ２信号により誤りパケット請求チャネルを各受信局に対し送信する（ステップＳ３３）。

第２受信局１−３は、ステップＳ３３での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（ステップＳ３４）。ここでの誤りパケット応答チャネルは、そのフレームフォーマットを図９に示すように、第２受信局１−３が受信した全周波数Ｆ１、Ｆ２でのデータチャネル（受信パケット）の誤りパケット情報ｄ７１、ｄ７２を集約した形態となっている。

また、Ｔ１は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、ステップＳ３３の誤りパケット請求チャネル受信完了から各受信局が誤りパケット応答を送信開始するまでの時間であり、受信から送信状態への切替え、およびパケット応答チャネル生成のためのデータ処理に要する時間である。ステップＳ３４のパケット応答チャネルの送信が終了すると、第２受信局１−３は、再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ３３での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１〜Ｔ１＋Ｔ２”間（図８のＪ時点とＫ時点の間）に第２受信局１−３からの誤りパケット応答を受信する（ステップＳ３４）。
次に、第３受信局１−４は、ステップＳ３４での誤りパケット請求チャネルを受信完了からＴ１＋Ｔ２”後にパケット応答チャネルを送信局に送信する（ステップＳ３５）。ここでの誤りパケット応答チャネルのフレームフォーマットは図３（ｄ）示すものと同じであり、第３受信局１−４が受信した周波数Ｆ２でのデータチャネル（受信パケット）の誤りパケット情報を含んでいる。ステップＳ３５のパケット応答チャネルの送信が終了すると、第３受信局１−４は、再び受信状態に戻る。

送信局１−１は、ステップＳ３７での誤りパケット請求チャネル送信完了からＴ１＋Ｔ２”〜Ｔ１＋Ｔ２”＋Ｔ２間（図８のＪ時点とＫ時点の間）に第３受信局１−４からの誤りパケット応答を受信する（ステップＳ３５）。Ｔ２は誤りパケット応答に要する伝送時間であり、受信局からのデータ送出時間（Ｔ２ｔ）に加え、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

また、以降の再送データチャネルの送信等の処理（ステップＳ２６〜ステップＳ２８）等の処理は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。
上述したように第３実施形態では、第１受信局１−２、第２受信局１−３に対しては、受信局毎に誤りパケット応答チャネル送信用に１つ周波数を、周波数Ｆ１、周波数Ｆ２のように割り当てることで、全周波数での受信データに対する誤りパケット応答情報を集約して伝送する第２実施形態の方法を適用するが、第３受信局１−４に対しては、利用周波数毎に各受信局が時分割で誤りパケット応答情報を送信局に応答する第１実施形態の方法を適用する。これにより、１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱ”は、（式３）となる。

Ｔ_ＡＲＱ”＝Ｔ１＋Ｔ２”＋Ｔ２
＝Ｔ１＋（Ｔ２ｔ”＋Ｔ２ｍ）＋（Ｔ２ｔ＋Ｔ２ｍ） ・・・（式３）
１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間を表す（式３）を第１実施形態での（式１）を比較すると、（式１）でのマージン分が（Ｔ２ｍ×受信局数＝Ｔ２ｍ×３）であるのに対し、（式３）では（Ｔ２ｍ×２）となり、時間が短縮されることがわかる。

また、（式３）のＴ２ｔ”については、図９のフレームフォーマット構成に示す通り、同期、および設定情報は１つ分で済むため、第１実施形態にように時分割で送る場合（Ｔ２ｔ×２）より短い時間となる。
したがって、第３実施形態での１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間は、Ｔ_ＡＲＱ”（第３実施形態）＜Ｔ_ＡＲＱ（第１実施形態）となり短縮することができる。
なお、ここでは利用周波数の数が２、受信局の数が３の場合を例にとって説明したが、利用周波数が複数で受信局の数が利用周波数の数よりも大きい場合にも同様の構成により同様の効果を得ることができる。

次に、利用周波数の数が、受信局数より大きい場合については、利用周波数の数と受信局数の組み合わせによっては、第２実施形態の説明と同様に、受信局において複数の周波数での受信データに対する誤りパケット応答情報を集約して同時伝送することにより、第１実施形態と比較して短縮できるケースがある。

図示による説明は省略するが、例えば、利用周波数の数が６（周波数はＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６）、受信局数が３（第１受信局，第２受信局，第３受信局）の場合には、
周波数Ｆ１により、第１受信局での周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行い、
周波数Ｆ２により、第１受信局での周波数Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行い、
周波数Ｆ３により、第２受信局での周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行い、
周波数Ｆ４により、第２受信局での周波数Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行い、
周波数Ｆ５により、第３受信局での周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行い、
周波数Ｆ６により、第３受信局での周波数Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６での受信パケットについての誤りパケット応答の伝送を行うことにより、
１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間Ｔ_ＡＲＱ３は、（式４）となる。

Ｔ_ＡＲＱ３＝Ｔ１＋Ｔ２'
＝Ｔ１＋（Ｔ２ｔ’＋Ｔ２ｍ）・・・ （式４）
ここで、Ｔ２'は誤りパケット応答に要する通信時間であり、受信局からの送出時間Ｔ２ｔ’と、各受信局の所在位置の違いに起因する伝搬路での遅延時間の差を吸収するためのマージン（Ｔ２ｍ）を含んでいる。

上記（式４）は、第２実施形態での（式２）と同じ式となり、また、誤りパケット応答チャネルのフレームフォーマットは第２実施形態と同様、３つの周波数での受信パケットの誤り情報を集約している、すなわち、Ｔ２'は第２実施形態と同じ値となり、かつ、Ｔ２ｍも同じであるため、第２実施形態と同様に、１データブロック送信当りのＡＲＱに要する伝送時間を第１実施形態に対し短縮することができる。

上述の通り、利用周波数の数と受信局数に応じて、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態に示した誤りパケット応答チャネルの伝送方法を適切に選択することにより、ＡＲＱに要する伝送時間を短縮することが可能となる。また、制御部１１の制御下において、応答パケット処理時間が最小となるように第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態の内の２つまたは３つを適宜組み合わせて実施することも可能である。
以上記載した様々な実施形態は複数同時に実施することが可能であり、これらの記載により、当業者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形態へと適用することが可能である。従って、本発明は、開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるものではない。

１…無線通信機、１−１…送信機、１−２…受信機、１１…制御部、１２…表示部、１３…操作部、１４…パケット処理部、１５…分割・組立部、１６…フレーム処理部、１７…誤り検出部、１８…自動再送制御部、１９，２０，２１…データ送受信部、２２…誤り訂正部、２３…変復調部，２４…無線部。

Claims (1)

1. 複数の受信局と、前記複数の受信局へ同一の送信データをそれぞれ送信する送信局からなる無線通信システムであって、
   前記送信局は、前記送信データを、パケット単位に区切られて誤り検出符号が付され前記複数のパケットからデータブロックが構成される複数の送信データに分割して、当該分割した送信データをそれぞれ異なる周波数を用いて前記複数の受信局へそれぞれ並行して送信すると共に、スペクトル管理サーバから指示された周波数を前記複数の異なる周波数とし、前記送信データの送信に先立って該送信データを受信すべき前記複数の受信局のアドレスの列挙を含む回線設定信号を前記複数の異なる周波数のそれぞれにおいて送信し、各周波数において１つの前記データブロック分のパケットの送信が完了するたびに、受信局に誤り応答を要求する誤りパケット請求をさらに送信する手段を備え、
   前記各受信局は、前記複数の異なる周波数を並行して受信し前記分割された送信データを組み立てると共に当該複数の異なる周波数で受信した送信データに対する誤り応答を返送する手段を備え、
   前記無線通信システムは、
   前記誤り応答の方法として、前記複数の受信局が、前記各周波数により前記送信局から送信された誤りパケット請求を受信すると、前記受信した送信データの１つのデータブロックに含まれるすべてのパケットの誤り有無情報を含む前記誤り応答を、前記送信データを受信した周波数と同じ周波数で、前記アドレスの列挙と対応する順で時分割に返送する第１の方法を実施する手段と、
   前記送信局が誤り応答を要求する前記複数の受信局と前記複数の異なる周波数とを対応付け、各受信局に当該対応付けられた周波数で前記誤りパケット請求を送信し、前記各受信局は前記誤りパケット請求を受信した周波数において前記複数の周波数でそれぞれ受信した複数のデータブロックに含まれるすべてのパケットの誤り有無情報を集約した前記誤り応答を返送する第２の方法を実施する手段と、
   前記スペクトル管理サーバから指示された利用周波数の数と受信局数に応じて、前記第１の方法と第２の方法を選択又は組み合わせて実施させる誤り方法選択手段と
   を備え、
   前記方法選択手段は、
   前記指示された利用周波数の数が前記受信局数以上の場合には、前記指示された複数の利用周波数を前記複数の受信局に個別に割り当てて前記第２の方法による誤り応答を実施させ、
   前記指示された利用周波数の数が前記受信局数未満の場合には、前記指示された複数の利用周波数を前記複数の受信局のうちの一部の受信局に個別に割り当てて前記第２の方法による誤り応答を実施させると共に、前記複数の受信局のうちのその他の受信局には前記指示された複数の利用周波数を共通に割り当てて前記第１の方法による誤り応答を実施させる
   ことを特徴とする無線通信システム。

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