JP4614958B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
一方、基地局側に、各々が異なったエリアに無線ゾーンを形成する複数のアンテナを配置して、同一周波数で同一データをほぼ同時に送信あるいは受信して通信エリアを拡張形成するいわゆる複局方式を用いた路車間通信システムが、文献H.Takai et al., “A DSRC System Proposal Extended From ARIBSTD-T75 using Distributed Antenna and PSK-VP Scheme,” ITST2002, pp.239-244,Nov.2002や、特許第3067751公報などに開示されている。
ここで、送信要求スロットにおいては、各アンテナの無線ゾーンが、独立した1の通信エリアを形成する形態で実施することが出来る。各アンテナ毎に通信エリアが異なっていれば、同時に最大数の端末局からの送信要求を受け付けることが出来る。
判定部が、複数の端末局からの送信要求を正常受信したと判定した場合に、その各端末局宛に送信許可情報を生成する許可情報生成部とを有する構成とし、送信許可情報は、基地局に割り当てられた下りの制御スロットを通じて送信されるようにすることができる。
複数の端末局からの送信要求を受け付けることが出来るので、空きスロットが複数ある場合には、それらの空きスロットに各端末局を割り付け、その旨の送信許可情報を送信するようにすると、送信要求した複数の端末局は、次の基本フレームから直ちに通信に入ることも可能となり、合理的である。
(実施の形態1)
<全体構成>
図1は、本発明の実施の形態1を適用した基地局1を含む無線通信システムの一例である路車間通信システムの構成を示す概念図である。図1において、1は基地局で、1台の通信制御局10と複数の無線基地局11a〜11nとからなる。無線基地局11a〜11nは、図2に示しているように無線部8a〜8nとそれに接続されたアンテナ9a〜9nとからなる。
通信制御局10は、全ての無線基地局11a〜11nをコントロールの対象として、車載局との間で、上り、下りのスロットを通じて、通信並びに通信の確立を行う。通信制御の詳細は後述する。
図2は、基地局の全体構成を示している。通信制御局10は、データ処理部16と、正常系統抽出部15と、系統選択合成部151と、FEC(Forward Error Correction)復号部6a〜6nとからなる。FEC復号部6a〜6nは、無線基地局11a〜11nと一対一に接続されている。なお、無線基地局11a〜11nは、FEC復号部6a〜6nとの接続の他、データ処理部16内の下りパケット生成部166とも接続されている。この後者の接続は、前者と異なり、全ての無線基地局11a〜11nを並列接続した状態で1つの下りパケット生成部166に接続するものである。
無線基地局11a〜11nの無線部8a〜8nは、図示はして無いが、変復調部と検波部とからなる。従って、通信制御局10の下りパケット生成部166から送出された下りパケットは、無線基地局11a〜11n内で変調され、車載局2a〜2mへと送信されるし、車載局2a〜2mから送信された上りパケットは、復調され、検波されて、FEC復号部6a〜6nへと送られる。
<FEC復号部>
FEC復号部6a〜6nは、それぞれ、無線基地局11a〜11nで検波されたデータ列21a〜21nに対して、先ずユニークワードが含まれているか否かを調べ、ユニークワードが検出できた系統では、検波データ列中に含まれるCRC符号を用いて誤り検出を行って、誤り検出結果22a〜22nと復号データ列23a〜23nとを正常系統抽出部15に出力する。また、ユニークワードが検出できなかった系統のFEC復号部は、復号データ列23を出力せず、誤り検出結果22を誤りありとして正常系統抽出部15に出力する。本実施の形態ではCRC符号による誤り検出を行っているので、誤り検出結果22a〜22nは、それぞれ、誤りなし、誤りありのどちらかの値をとる。
<正常系統抽出部>
正常系統抽出部15は、誤り検出結果22a〜22nを基に誤りなく正常に受信できた系統(以下、正常系統と記す)を判定し、正常系統の復号データ列23a〜23nのみを出力データ列24a〜24k(k≦n:k、nは整数)としてデータ処理部16に出力する。
<系統選択合成部>
系統選択合成部151は、データ処理部16内のMAC制御部162の制御に従って、各上りスロットにおいて、いずれかの系統の復号データ列を選択し、データ処理部内の受信データバッファ163へ一時保存する。詳細な動作は後述する。
<データ処理部>
次に、データ処理部16は、ID識別部25a〜25k、ID処理部161、受信データバッファ163、送信データバッファ165、下りパケット生成部166、上位層164、並びにMAC制御部162からなる。
ID処理部161は、ID識別部25a〜25kで識別された端末ID番号が、複数の異なる端末ID番号を含む場合に、各端末ID番号を含む複数の出力データ列を有効なものとして、MAC制御部162へ通知する。なお、同一端末ID番号を含む出力データ列が複数存在する場合は、それら複数の出力データ列は同一のデータ列と判断する。
上位層164は、受信データを処理して、車載局からのメッセージを収集したり、車載局への指示、その他の必要なメッセージを送信データとして生成する、アプリケーションである。
MAC制御部162は、基本フレームを繰り返し単位として、上り、下りの各通信スロットに車載局を適切に割り当てるために、系統選択合成部151、ID処理部161、下りパケット生成部166等を制御する。なお、図中、con1は、ID処理部161を制御する制御信号、con2は、系統選択合成部151を制御する制御信号である。制御の詳細は、図5以下のフローチャートに示されており、後述する。
<通信の基本フレーム>
図3は、上記通信システムにおいて基地局と端末局の通信に採用されている基本フレームを示している。このフレーム構成は、全2重通信方式のTDMA(Time Division Multiple Access)フレームであり、ARIB標準規格のARIB STD−T75に規定されているものを、狭域通信DSRC(DEDICATED Short−Range COMMUNICATION)システムに適用した例を示している。
<FCMSスロット>
FCMSは、下り回線のみに割り当てられた制御用スロットであり、1つのTDMAフレームには必ず先頭のスロットに存在する。基地局は、FCMSにおいて、基地局が運用する無線周波数、フレーム周期、通信を許可した車載局に割当てるスロット位置などのフレーム構成情報を多重したフレームコントロールメッセージチャネル(FCMC)を送信する。車載局では、このFCMCを受信してフレーム同期を確立し、フレーム構成を認識する。
<ACTSスロット>
ACTSは、上り回線のみに割り当てられたスロットであり、図3(b)に示すように、基地局との通信開始に先立ち基地局に対してリンク接続を要求するためのアクチベーションチャネル(ACTC)送出ウィンドウが複数割り当てられている。車載局は、ACTSにおいて、この複数ウィンドウからランダムに1個のウィンドウを選択してACTCを送信する。基地局は、このACTCを受信し、リンク接続要求のあった車載局に対して次のフレーム以降で、車載局とのデータ伝送用にいずれかの通信スロット(MDS)を割り当て、割り当て情報を制御スロット(FCMS)においてFCMCに多重して送信する。車載局は、FCMCを受信して、自局へ割り当てられた通信スロット(MDS)を認識し、路車間でのデータ交換を行うデータメッセージチャネル(MDC)を自局に割り当てられた上り回線の通信スロット(MDS)で送信し、自局に割り当てられた下り回線の通信スロットでは、MDCの受信確認として送達確認チャネル(ACKC)を返信する。なお、上記説明においてスロットとチャネルの2用語を用いているが、スロットは、TDMAフレームの分割最小単位として定義される概念であり、チャネルはそのスロットの中に確保される通信路の概念である。
次に、図5、6のフローチャートに従って、無線システムの動作を説明する。
図5は、上り回線における基本フレーム内の各スロットの動作を示し、図6は、下り回線における基本フレームの各スロットの動作を示している。
<通信動作>
基地局1は、基本フレーム構成を自ら決定しているため、予めどのタイミングがFCMS、MDS、ACTSであるかを認識している。従って、基地局1は、上り回線においては、各瞬時に、MDSスロットであるか(S1)、ACTSスロットであるか(S5)を判断し、スロットに応じて所要な処理(S2〜S4)(S6、S7)を行う。下りスロットにおいても、FCMSスロットであるか(S11)、MDSスロットであるか(S14)によって、所要な処理(S12、S13)(S15〜S17)を行う。
FCMSスロットが開始すると(S11)、FCMCを送信する(S12)。FCMCの送信情報は、図8に示すサブルーチンに従って作成される。まず、基地局が運用する無線周波数、フレーム周期といった情報がパケットのペイロードに書き込まれ(S31)、次に送信許可情報があるかどうか判断する(S32)。今の場合は、送信許可情報があるので、それを追加し(S33)、送信する(S34)。
送信許可を与えられた車載局は、上記FCMSスロットの情報からどのスロットで通信するかを知り、その後の上り回線における、自局に割り当てられたMDSスロットにおいて、メッセージを送信する。一方、基地局側のMAC制御部162は、上り回線制御において、MDSスロットの開始を検出すると(S1)、制御信号con1をoffして、con2をonし(S2)、車載局からのMDS受信を行う(S3)。
<マトメ>
以上説明したように、本発明の無線通信システムでは、無線基地局11a〜11nは各々アンテナ9a〜9nの指向性を絞って無線ゾーンa〜無線ゾーンnを形成しているので、異なる無線ゾーンに位置する車載局から同一ACTCウインドウ(例えば、図3(b)のACTC(1))で同時にACTCが送信された場合でも、異なる車載局からの送信信号の衝突を回避して各々のアンテナ9a〜9nで複数の車載局からのACTCを正常に受信することができる。したがって、このような場合には、基地局1において上述した処理を行うことにより、複数の車載局のLIDを同時に保持し、複数の割り当て可能なMDSが存在する場合には、各LIDに対応する複数の車載局に対して、MDSを一度に割り当てることができる。
なお、上述したACTS以外のタイムスロットではコンテンション方式での通信を行わない。したがって、基地局はMDSのタイムスロットでは、上述した文献2の従来の方法で、複数のアンテナで受信された信号のうち、1つのアンテナないし複数のアンテナの信号を選択ないし合成し、1つの情報として束ねて処理する、いわゆるダイバーシチ受信を行う。
また、上記した実施の形態では、基地局1は複数の無線基地局11a〜11bに無線部8a〜8nを含む構成としたが、無線部、FEC復号部とも無線基地局側あるいは通信制御局側に配備してもよい。
さらに、上記した実施の形態において、本発明が適用される無線通信システムとして、各無線基地局が形成する無線ゾーンをオーバーラップさせて1次元直線上に通信エリアを形成する場合を示したが、無線ゾーンをオーバーラップさせずに点在させて通信エリアを形成する場合や、2次元平面上や、3次元空間内に通信エリアを形成する場合にも本発明は適用可能である。
さらに、本発明が適用される無線通信システムとして路車間通信システムを例に説明したが、本発明は路車間通信システムに限らず、例えば、基地局と複数の携帯端末とが通信する移動体通信システムにも適用可能である。
2a〜2m 車載局
6a〜6n FEC復号部
8a〜8n 無線部
9a〜9n アンテナ
10 通信制御局
11a〜11n 無線基地局
14 制御部
15 正常系統抽出部
16 データ処理部
20a〜20n 無線受信信号
21a〜21n 検波データ列
22a〜22n 誤り検出結果
23a〜23n 復号データ列
24a〜24n 出力データ列
151 系統選択合成部
161 ID処理部
162 MAC制御部
Claims (10)
- 基地局と複数の端末局との間で、端末局からの送信要求に対してコンテンション方式でスロットを割り付けて通信を行う無線通信システムであって、
前記基地局は、
無線ゾーンが互いに異なったエリアをカバーする状態で配置されている複数のアンテナと、
各アンテナに1台接続され、アンテナを通じて無線ゾーン内に存する端末局からの無線信号を受信し、無線ゾーン内に存する端末局宛に無線信号を送信する複数の無線部と、
無線部が受信した無線信号を処理すると共に、端末局に送信するデータを生成するデータ処理部と、
送信要求スロット以外のスロットにおいては、全てのアンテナの無線ゾーンを合成した1つの通信エリアを形成し、送信要求スロットにおいては、アンテナの数と同じかそれより少ない数の互いに独立した通信エリアを形成するよう、前記無線部を制御する通信制御部と、
を備えている無線通信システム。 - 前記送信要求スロットにおいては、各アンテナの無線ゾーンが、独立した1の通信エリアを形成している請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記データ処理部は、送信要求スロットにおいて、複数の端末局から実質的に同時刻に送信要求があった場合に、各送信要求を正常受信したかどうか判定する判定部と、
判定部が、複数の端末局からの送信要求を正常受信したと判定した場合に、その各端末局宛に送信許可情報を生成する許可情報生成部とを有し、
送信許可情報は、基地局に割り当てられた下りの制御スロットを通じて送信される請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記基地局は、通信スロットに複数の空きがある場合に、空きスロット毎に、異なる端末局に対する通信スロットを割り付け、その旨の情報を許可情報として送信する請求項1記載の無線通信システム。
- 前記データ処理部は、無線部の数と等しい数だけの復号部を備えており、1の無線部で受信された信号は1の復号部で復号され、
前記判定部は、送信要求スロットにおいて、各復号部が復号した信号を参照して無線部が個別に正常受信したかどうかの判定をする請求項3記載の無線通信システム。 - 前記端末局は、送信許可情報を基に割り付けられた通信スロットにてデータの送信をし、
前記基地局は、前記通信スロットを通じて受信し、前記複数の復号部を通じて復号された復号データ列から選択合成して、データ受信を行う請求項4記載の無線通信システム。 - 前記選択合成は、複数の復号データ列の誤り情報に基づいて1のデータ列を選択する請求項6記載の無線通信システム。
- 前記通信スロットは、FDMA方式を用いる無線通信システムにおける周波数チャネル、または、TDMA方式を用いる無線通信システムにおけるタイムスロットである請求項4記載の無線通信システム。
- 前記複数の無線部、データ処理部、通信制御部の全て或いは一部が1チップ化されている請求項1記載の無線通信システム。
- 基地局と複数の端末局との間で、端末局からの送信要求に対してコンテンション方式でスロットを割り付けて通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、
前記基地局は、無線ゾーンが互いに異なったエリアをカバーする状態で配置されている複数のアンテナと、各アンテナに1台接続され、アンテナを通じて無線ゾーン内に存する端末局からの無線信号を受信し、無線ゾーン内に存する端末局宛に無線信号を送信する複数の無線部と、各無線部が受信した無線信号を処理すると共に、端末局に送信するデータを生成するデータ処理部と、前記複数の無線部とデータ処理部との接続を制御して、各アンテナの無線ゾーンを独立した通信エリアとするゾーン独立モードと、全ての無線ゾーンを結合して1つの通信エリアとするゾーン結合モードとに切り替える制御部とを備え、
送信要求スロットにおいては、ゾーン独立モードに設定して、同時に複数の端末局からの送信要求を受け付け、
送信要求スロット以外のスロットにおいては、ゾーン結合モードに切り替えて、1の端末局とは1のスロットを通じて通信する
ことを特徴とする通信システムにおける通信方法。
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