無線通信機
【課題】送信データの量に対応させて、利用周波数を節約しながら高速通信を行なう無線通信機を提供する。
【解決手段】送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部１０と、送信データを決定した無線チャネル数で分割してこの無線チャネル数で送信する送信部１９，２０，２１をもつ無線通信機。
【解決手段】送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部１０と、送信データを決定した無線チャネル数で分割してこの無線チャネル数で送信する送信部１９，２０，２１をもつ無線通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送信データを複数に分割して異なる複数の周波数により同時に送信する無線通信機に関し、分割するチャネル数を決定する無線通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特許文献１は、ダイナミックアサイン方式によりチャネル数が最適となるように割り当てチャネルを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−９７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、送信データを複数に分割して異なる複数の無線チャネルにより同時に送信する場合、無線チャネル毎に、データブロックに付加されるヘッダや自動再送制御のための情報など、送信データ以外の制御情報を付加する必要がある。このような場合、送信データ量が小さくなる程、全体の伝送情報量に対する制御情報量の比率は大きくなり、逆に、送信データ量が大きくなる程、制御情報量の比率は小さくなる傾向にある。そこで、周波数利用効率を向上させるためには、送信データ量に応じて最適な無線チャネル数を決定する必要がある。
しかし、特許文献１は、送信データ量に対応させて利用周波数を節約しながら通信速度を高速化するためのチャネル数の決定方法である、『周波数利用効率の相対比』に基づいてチャネル数を最適化する技術が開示されていない。
本発明は、送信データ量に応じて利用周波数を節約しながら高速化を実現する無線通信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決する一実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記送信データのデータ量に対応して、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記周波数利用効率とは、前記無線通信機のデータスループットを利用周波数帯域幅で割った値であり、
前記周波数利用効率の相対比とは、前記送信データを分割して送信した際の周波数利用効率を、前記送信データを分割せずに送信した際の周波数利用効率で割った値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００７】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、前記送信データのデータ量に応じて各無線チャネル数での前記送信データの送信時の伝送時間短縮量の減少度を求め、該伝送時間短縮量の減少度が閾値以下となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記伝送時間短縮量の減少度とは、送信データを分割して複数の無線チャネルで伝送した際の伝送時間（ｔｎ）を、送信データを分割せずに伝送した場合の伝送時間（ｔ１）で除算した第１結果を求め、該第１結果から利用無線チャネル数（ｎ）の逆数を減算した第２結果を計算し、該第２結果を利用無線チャネル数の逆数（ｎ）で除算した値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００８】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、前記送信データのデータ量に応じて各無線チャネル数での前記送信データの送信時のオーバーヘッド時間の増加率を求め、該オーバーヘッド時間の増加率が閾値以下となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記オーバーヘッド時間の増加率とは、送信データを分割せずに１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間（ｔ１）を利用無線チャネル数で除算した第１結果を求め、送信データを分割して複数の無線チャネルで伝送した場合の伝送時間（ｔｎ）から前記第１結果を減算した第２結果を計算し、該第２結果を前記第１結果で除算した値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００９】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、分割された送信データを送る際に用いられる予めサイズが定められたデータ送信単位である送信データブロックの数が閾値以下となる場合は、該送信データブロックが閾値以下となり、前記無線チャネル数が最小の値となるような無線チャネル数を決定し、
前記所定の範囲で利用無線チャネル数を変化させても、前記送信データブロックの数が前記閾値以下とならない場合には、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備する無線通信機である。
【００１０】
また、課題を解決する他の実施形態は、
上述した各請求項での前記決定部において前記送信データ量毎に決定されたチャネル数をテーブルとして記憶しておき、与えられた送信データの量に応じて記憶されたテーブルを参照して最適なチャネル数を決定することを特徴とする無線通信機である。
【発明の効果】
【００１１】
送信データのデータ量に応じて周波数利用効率の相対比を求め、この周波数利用効率の相対比が示す値に従って決定した最適のチャネル数で無線通信を行なう。これにより、送信データの量に対応させて、利用周波数を節約しながらも高速通信を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】当該通信システムにおける動作シーケンスの一例を示す説明図。
【図５】当該無線通信機のチャネル数の決定工程の一例を示すフローチャート。
【図６】当該無線通信機でのチャネル数と周波数利用効率の相対比の関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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受信機１−２として機能する無線通信機である。
【００１４】
はじめに、送信データのデータ量に応じて最適チャネル数を決定する無線通信機１の構成を図２を用いて説明する。ここで、送信機１−１のみがスペクトル管理サーバ２との通信機能を有していてもよいが、送信機１−１も受信機１−２もスペクトル管理サーバ２との通信機能を有しており、無線通信機１の動作モードにより送信機１−１にも受信機１−２にも機能するという構成も可能である。
【００１５】
無線通信機１は、送信データのデータ量に基づいてチャネル数を決定する最適チャネル数決定部１０と、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生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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、分割数ｎの最大値はＮ（一例としてＮ＝８）であり、無線通信機１は、送信データをＮ分割しＮ個の無線チャネルを利用して並列に伝送できる機能を有する。
【００１８】
上記分割数ｎは、最適チャネル数決定部１０からの出力である最適チャネル数により指示される値である。この実施形態の説明では分割数をｎとし、ｎ個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。最適チャネル数決定部１０での最適チャネル数決定方法については後述する。
【００１９】
無線チャネルの最大個数Ｎとそれらの無線チャネルに使用する周波数は、制御部１１から指定される。また、前述の通り、無線チャネルの最大個数Ｎとそれらの無線チャネルに使用する周波数は、スペクトル管理サーバ２から無線通信機１に指示され、その情報は制御部１１で記憶され管理される。
【００２０】
フレーム処理部１６は、送信モードにおいて、分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）および制御部１１の制御に基づいて図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、ｎ分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）のそれぞれに対し別々に、図４の動作シーケンスに従って、図３（ａ）〜（ｆ）に示す６種類のチャネルを順次生成し、ｎ系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）・・・（ｅ２−ｎ）を並行して同時に出力する。
【００２１】
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（送信データ量）、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。本実施形態では同報通信は行わないものとし、宛先数＝１とする。
【００２２】
また、操作部１３および制御部１１からの制御信号は、データ送受信部１９の仕様（動作）を設定するための情報を含んでおり、送信モード／受信モード切替え制御情報、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（送信データの最大分割数Ｎに対応する、利用される周波数の数と、これら具体的な周波数）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−ｎ）は、パケット単位に区切られ、誤り検出部１７は、そのパケットに誤り検出符号を付加してフレーム処理部１６に返す。ここで、データ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）をパケット化する際、端数が出た場合は残り（空き）の部分はダミーデータで充填される。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で記憶し管理されており、操作部１３や接続されるパーソナルコンピュータで設定することができる。また、利用周波数情報（送信データの最大分割数Ｎに対応する、利用される周波数の数と、これら具体的な周波数）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で管理し記憶される。
【００２３】
次に、図３を用いて各チャネルのフレームフォーマット構成を説明する。まず、図３（ａ）〜（ｆ）の各チャネル共通部分について説明する。同期情報ｄ１１，ｄ１２，ｄ３１，ｄ４１，ｄ５１，ｄ６１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，ｄ６２は、制御チャネル種別情報（利用周波数設定／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ｄ３４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ｄ３４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ｄ３４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。
【００２４】
初めに、利用周波数設定チャネル（図３（ａ））は、同期情報ｄ１１，設定情報ｄ１２，送信データサイズｄ１３，利用チャネル数ｄ１４，第１利用周波数ｄ１５・・・第ｎ利用周波数ｄ１６を含む。ここで、送信データサイズｄ１３は分割前の送信データａ２のサイズ（データ量）、利用チャネル数ｄ１４は最適チャネル数決定部１０で決定される最適チャネル数ｎ２、第１利用周波数ｄ１５・・・第ｎ利用周波数ｄ１６は後述する各チャネルの無線信号ｈ２−１，ｈ２−２，・・・，ｈ２−ｎのキャリア周波数である。
【００２５】
図４の動作シーケンスでも説明するが、利用周波数設定チャネル（図３（ａ））は、ｎ個の無線チャネルのうちのどれか１つで送信され、以下に説明する図３（ｂ）〜（ｆ）のチャネルは各々の無線チャネル（利用周波数）毎に生成され、伝送される。
次に、回線設定チャネル（図３（ｂ））は、同期情報ｄ２１，設定情報ｄ２２，送信データサイズｄ２３，送信元ＩＰアドレスｄ２４，宛先数ｄ２５，及び送信先ＩＰアドレスｄ２６から構成される。ここで、送信データサイズｄ２３は分割後の送信データｄ２−１，ｄ２−２，・・・ｄ２−ｎのサイズ（データ量）である。また、この実施形態では、送信元ＩＰアドレスｄ２４、送信先ＩＰアドレスｄ２６は、それぞれ図１における送信機１−１，受信機１−２のアドレスに対応する。また、宛先数ｄ２５は『１』が設定される。
【００２６】
次に、データチャネル、再送データチャネル（図３（ｃ））は、同期情報ｄ３１，設定情報ｄ３２，データブロック情報ｄ３３，データパケットｄ３４から構成される。データブロック情報ｄ３３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ｄ３４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。
【００２７】
次に、誤りパケット請求チャネル（図３（ｄ））は、同期情報ｄ４１，設定情報ｄ４２，誤りパケット請求情報ｄ４３から構成される。誤りパケット請求情報ｄ４３には、応答を要求する受信機指定情報、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（ｅ））は、同期情報ｄ５１，設定情報ｄ５２，誤りパケット応答情報ｄ５３から構成される。誤りパケット応答情報ｄ５３には、データブロック番号、メッセージ番号、及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（ｆ））は、同期情報ｄ６１，設定情報ｄ６２から構成される。
【００２８】
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−ｎ）から分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）と制御情報を抽出する。
データ送受信部１９，２０，２１は、それぞれｎ系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）・・・（ｅ２−ｎ）を各々処理し、無線信号として送信または受信する。ここで、無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）・・・（ｈ２−ｎ）のキャリア周波数をそれぞれＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎとする。これらの利用周波数は、制御部１１からの制御情報の１つとして指示されるＮ個の周波数のうち、例えば、低いほうからｎ個を用いる。利用チャネル数ｎとｎ個の利用周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎは通信開始時に利用周波数設定チャネル（図３（ａ））により、送信機１−１から受信機１−２に周知される。
【００２９】
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を有しており、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。
【００３０】
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ｄ３４を変調処理し、またデータパケットｄ３４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。
【００３１】
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、利用送信／受信周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ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。
【００３２】
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（ｄ））での誤りパケット請求情報ｄ４３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。自動再送制御部１８は、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（ｄ））を受信した場合、誤りパケット請求情報ｄ４３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（ｅ））における誤りパケット応答情報ｄ５３を作成し、同期情報ｄ５１、設定情報ｄ５２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。
【００３３】
以下、図４に示す動作シーケンスに従って、無線通信機１の動作を順次説明する。図４は、ｎ個の周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎでの動作シーケンスを示しているが、それぞれ図２に示される無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）・・・（ｈ２−ｎ）での通信に対応している。これらｎ個の動作シーケンスは、利用される周波数を除いて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のみについて説明を行い、他の周波数については説明を割愛する。なお、図４に示す送信機および受信機は、図１に示す無線通信ネットワークの構成での送信機１−１、受信機１−２に対応する。
【００３４】
通信開始において、送信機１−１は、送信データのデータ量に基づいて決定された利用周波数設定チャネルを受信機１−２に伝送し、利用するｎ個の周波数を指示する（ステップＳ１）。利用周波数設定チャネルは、予め定められた１つの周波数（この例では、周波数Ｆ１）を使用して伝送される。これにより、受信機１−２は利用するｎ個の周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎを知ることができ、以降のシーケンスでは、ｎ個の各周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎで並行して同時に以下の通信が行われる。
【００３５】
送信機１−１は、受信機１−２に対し、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ２）。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いる。無線通信ネットワーク内の全ての受信機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、受信機１−２が、送信機１−１からの送信対象（宛先）となる。
【００３６】
次に、送信機１−１は、データチャネルを各受信機に送信する（ステップＳ３）。データチャネルには、１データブロック分の複数のデータパケットが含まれる。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、自動再送制御動作シーケンス（ステップＳ４〜Ｓ５）が実行される。
【００３７】
次に、送信機１−１は、受信機１−２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Ｓ６）。送信機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受信機１−２に対して送信し（ステップＳ７）、その後の動作シーケンスはステップＳ４乃至ステップＳ５と同じである。
【００３８】
上記のデータチャネルの送信（ステップＳ３）または再送データチャネルの送信（ステップＳ６）と自動再送制御の動作シーケンス（ステップＳ４およびステップＳ５）を全てのデータブロックを送信終了まで繰り返し、終了後は送信機１−１が受信機１−２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Ｓ８）。
【００３９】
第１実施形態は、周波数利用効率の相対比を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。以下、図５のフローチャートを用いて、周波数利用効率の相対比を用いた最適チャネル数を決定する処理を詳細に説明する。
送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、操作部１３または図示しない外部のパーソナルコンピュータからデータ送信を行えとの操作信号を受けると（ステップＳ１１）、送信データのデータ量に基づき、所定の範囲（例えば、１〜８（＝Ｎ））の利用無線チャネル数ごとに各チャネル数における周波数利用効率の相対比を以下のように求める（ステップＳ１２）。すなわち、周波数利用効率の相対比とは、（式１）のように表される。
周波数利用効率の相対比［％］
＝｛（送信データ分割並列伝送適用時の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］）
／（送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］）｝×１００ ・・・（式１）
【００４０】
ここで、周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］は、送信データのスループット［ｂｐｓ］／利用周波数帯域幅［Ｈｚ］として求められる。
（式１）による周波数利用効率は、送信データ量、利用無線チャネル数、図３の各チャネルフレームフォーマット構成でのビット数、誤り訂正部２２での仕様（冗長ビット数）、変復調部２３での変調方式の伝送速度との物理フレーム構成が既知であれば、計算により求めることができるので、ｎ＝１，２，…，８等のように、チャネル数を変更しながら、各周波数利用効率の相対比を求める（ステップＳ１２）。または、実機が存在するならば、スループットは実測により求めても良い。上記の（式１）の計算に必要な仕様またはパラメータは、後述する第２実施形態および第３実施形態でも共通である。
【００４１】
送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、（式１）の周波数利用効率の相対比を所定の閾値と比較して閾値以上になる（または閾値より大きくなる）と同時に、無線チャネル数が最大となるチャネル数を最適のチャネル数として決定する（ステップＳ１３）。図６に示す一例を用いて説明すると、閾値が“７０％”であるとき、適正チャンネル数は、閾値“７０％”より値が大きいチャネル数のうち最大の大きさをもつチャネル数“５”が適正チャネルとして決定される。
そして、送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、決定したチャネル数に基づく制御信号を分割・組立部１５およびフレーム処理部１６に供給し、分割・組立部１５およびフレーム処理部１６は、与えられたチャネル数へと送信データを分割して送信する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１４の具体的な処理は、図４の動作シーケンスによって既に詳述されている。
【００４２】
なお、本方式を装置へ実装する際は、実運用で使用される複数通りの送信データ量を想定し、所定の範囲に区切られた送信データ量毎に、上記方法で最適チャネル数を決定し、最適チャネル数決定部１０内にテーブルの形で送信データ量と最適チャネル数の関係を予め記憶しておくこともできる。そして、制御情報に含まれる送信データ量を入力し、該テーブルを参照することにより送信データ量に対する最適チャネル数を出力することも可能である。このようなテーブルを参照する処理は、以下に示す第２実施形態乃至第４実施形態についても共通である。
【００４３】
第２実施形態は、伝送時間短縮量減少度を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式２）に示す送信データ分割並列伝送による伝送時間短縮量減少度を無線機仕様に基づく計算により求める。
【００４４】
【数１】
上式は、第１実施形態と同様の仕様またはパラメータが既知であれば計算可能である。または、実機が存在するならば、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間と、送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間間は実測により求めても良い。
【００４５】
（式２）の最初の（）内の第１項は、送信データ分割並列伝送を適用しない場合の伝送時間に対する、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間の比、すなわち、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間短縮率である。（式２）の最初の（）内の第２項（利用無線チャネル数の逆数）は、送信データ分割並列伝送における理想的な伝送時間短縮率を示している（オーバーヘッド時間の増加がなく、伝送時間短縮率は利用無線チャネル数の逆数となる）。よって、（式２）の最初の（）内の計算結果は、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間短縮率の減少量となる。（式２）の最初の（）内の計算結果を利用無線チャネル数の逆数で除算することにより正規化し、パーセンテージで示したものが伝送時間短縮量減少度である。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、伝送時間短縮量減少度を所定の閾値と比較した際に閾値以下となり（または閾値より小さくなる）、この際のチャネル数が最大となる無線チャネル数を最適チャネル数として決定する。
【００４６】
第３実施形態は、オーバーヘッド時間増加率を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式３）に示す送信データ分割並列伝送によるオーバーヘッド時間増加率を無線機仕様に基づく計算により求める。
【数２】
上式は、第１実施形態と同様の仕様またはパラメータが既知であれば計算可能である。または、実機が存在するならば、伝送時間は実測により求めても良い。
（式３）と（式２）を比較すると明らかなように、オーバーヘッド時間増加率（式３）は、伝送時間短縮量減少度（式２）に（送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間）を乗算したものであり、これらは等価なパラメータである。
【００４７】
このように、送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、オーバーヘッド時間増加率を所定の閾値と比較した際に閾値以下となり（または閾値より小さくなる）、この際のチャネル数が最大となる無線チャネル数を最適チャネル数として決定する。
【００４８】
第４実施形態は、分割後送信データ量を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。ここでは、閾値を『１』として以下に説明する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式４）〜（式６）により送信データ分割並列伝送を行った場合の利用無線チャネル当りの送信データブロック数（式６）を計算する。
分割後送信データ量［ｂｙｔｅｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（送信データ量［ｂｙｔｅｓ］／利用無線チャネル数）
・・・（式４）
送信パケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（分割後送信データ量［ｂｙｔｅｓ］／パケットサイズ［ｂｙｔｅｓ］） ・・・（式５）
送信ブロック数［ｂｌｏｃｋｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（送信パケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］
／データブロック当りのパケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］） ・・・（式６）
ここで、関数ＲＯＵＮＤＵＰ（）は小数点以下切り上げを意味する。（式４）は、利用無線チャネル当りの送信データ量であり、図２での分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）のデータ量に対応する。（式５）は、利用無線チャネル当りの送信パケット数、（式６）は、利用無線チャネル当りの送信データの伝送に必要となる送信ブロック数を示す。上式の計算に必要なパケットサイズ、及びデータブロック当りのパケット数は前述した図３（ｃ）のデータブロック情報ｄ３３に含まれる情報である。
【００４９】
送信データブロックは、前述の通り、予めサイズが定められたデータ送信単位であり、送信データブロック毎に自動再送制御（ＡＲＱ）が実行される。送信データ分割並列伝送において利用無線チャネル数を増やすに従い、すなわち送信データの分割数を増やすに従い、各利用無線チャネル当りの送信データ量は小さくなるため、送信データブロック数は小さくなる。送信ブロック数が所定の閾値（＝１）以下になると、一般的に伝送時間のオーバーヘッドが大きいＡＲＱ（図３（ｄ）（ｅ）の通信）の実行回数は１回に固定され、さらに利用無線チャネル数を増やし送信するデータ量を小さくしても、図３（ａ）〜（ｆ）に示す制御情報（データパケットｄ３４以外の部分）の伝送時間が支配的になるため、伝送時間の短縮効果は小さくなり、無駄に周波数資源を使用してしまうことになる。
【００５０】
したがって、送信ブロック数と閾値と比較し、閾値（＝１）以下であって最小の値をもつ利用無線チャネル数を最適チャネル数として決定（但し、最大チャネル数（＝８）でも送信ブロック数が閾値（＝１）以下にならない場合は、最大チャネル数を最適チャネル数として決定）することで、無駄な利用無線チャネル数の使用を避けることが可能となる。
【００５１】
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る無線送信機においては、送信データの量に応じて最適な（利用周波数を節約しつつ伝送時間が短縮可能な）利用無線チャネル数での伝送が可能となり、無駄な周波数資源の使用、及び無線機での無駄な電力消費を低減することが可能となる。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１…無線通信機、１−１…送信機、１−２…受信機、１０…最適チャネル数決定部、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。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送信データを複数に分割して異なる複数の周波数により同時に送信する無線通信機に関し、分割するチャネル数を決定する無線通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特許文献１は、ダイナミックアサイン方式によりチャネル数が最適となるように割り当てチャネルを行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−９７１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、送信データを複数に分割して異なる複数の無線チャネルにより同時に送信する場合、無線チャネル毎に、データブロックに付加されるヘッダや自動再送制御のための情報など、送信データ以外の制御情報を付加する必要がある。このような場合、送信データ量が小さくなる程、全体の伝送情報量に対する制御情報量の比率は大きくなり、逆に、送信データ量が大きくなる程、制御情報量の比率は小さくなる傾向にある。そこで、周波数利用効率を向上させるためには、送信データ量に応じて最適な無線チャネル数を決定する必要がある。
しかし、特許文献１は、送信データ量に対応させて利用周波数を節約しながら通信速度を高速化するためのチャネル数の決定方法である、『周波数利用効率の相対比』に基づいてチャネル数を最適化する技術が開示されていない。
本発明は、送信データ量に応じて利用周波数を節約しながら高速化を実現する無線通信機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決する一実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記送信データのデータ量に対応して、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記周波数利用効率とは、前記無線通信機のデータスループットを利用周波数帯域幅で割った値であり、
前記周波数利用効率の相対比とは、前記送信データを分割して送信した際の周波数利用効率を、前記送信データを分割せずに送信した際の周波数利用効率で割った値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００７】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、前記送信データのデータ量に応じて各無線チャネル数での前記送信データの送信時の伝送時間短縮量の減少度を求め、該伝送時間短縮量の減少度が閾値以下となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記伝送時間短縮量の減少度とは、送信データを分割して複数の無線チャネルで伝送した際の伝送時間（ｔｎ）を、送信データを分割せずに伝送した場合の伝送時間（ｔ１）で除算した第１結果を求め、該第１結果から利用無線チャネル数（ｎ）の逆数を減算した第２結果を計算し、該第２結果を利用無線チャネル数の逆数（ｎ）で除算した値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００８】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、前記送信データのデータ量に応じて各無線チャネル数での前記送信データの送信時のオーバーヘッド時間の増加率を求め、該オーバーヘッド時間の増加率が閾値以下となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備し、
前記オーバーヘッド時間の増加率とは、送信データを分割せずに１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間（ｔ１）を利用無線チャネル数で除算した第１結果を求め、送信データを分割して複数の無線チャネルで伝送した場合の伝送時間（ｔｎ）から前記第１結果を減算した第２結果を計算し、該第２結果を前記第１結果で除算した値であることを特徴とする無線通信機である。
【０００９】
また、課題を解決する他の実施形態は、
送信データを分割して複数の無線チャネル（ｎ）を介して並列に送信する無線通信機であって、
前記無線チャネルを所定の範囲（１≦ｎ≦８）で変化させて、分割された送信データを送る際に用いられる予めサイズが定められたデータ送信単位である送信データブロックの数が閾値以下となる場合は、該送信データブロックが閾値以下となり、前記無線チャネル数が最小の値となるような無線チャネル数を決定し、
前記所定の範囲で利用無線チャネル数を変化させても、前記送信データブロックの数が前記閾値以下とならない場合には、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部（１０）と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部（１５）と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部（１９，２０，２１）を具備する無線通信機である。
【００１０】
また、課題を解決する他の実施形態は、
上述した各請求項での前記決定部において前記送信データ量毎に決定されたチャネル数をテーブルとして記憶しておき、与えられた送信データの量に応じて記憶されたテーブルを参照して最適なチャネル数を決定することを特徴とする無線通信機である。
【発明の効果】
【００１１】
送信データのデータ量に応じて周波数利用効率の相対比を求め、この周波数利用効率の相対比が示す値に従って決定した最適のチャネル数で無線通信を行なう。これにより、送信データの量に対応させて、利用周波数を節約しながらも高速通信を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】当該通信システムにおける動作シーケンスの一例を示す説明図。
【図５】当該無線通信機のチャネル数の決定工程の一例を示すフローチャート。
【図６】当該無線通信機でのチャネル数と周波数利用効率の相対比の関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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受信機１−２として機能する無線通信機である。
【００１４】
はじめに、送信データのデータ量に応じて最適チャネル数を決定する無線通信機１の構成を図２を用いて説明する。ここで、送信機１−１のみがスペクトル管理サーバ２との通信機能を有していてもよいが、送信機１−１も受信機１−２もスペクトル管理サーバ２との通信機能を有しており、無線通信機１の動作モードにより送信機１−１にも受信機１−２にも機能するという構成も可能である。
【００１５】
無線通信機１は、送信データのデータ量に基づいてチャネル数を決定する最適チャネル数決定部１０と、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生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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、分割数ｎの最大値はＮ（一例としてＮ＝８）であり、無線通信機１は、送信データをＮ分割しＮ個の無線チャネルを利用して並列に伝送できる機能を有する。
【００１８】
上記分割数ｎは、最適チャネル数決定部１０からの出力である最適チャネル数により指示される値である。この実施形態の説明では分割数をｎとし、ｎ個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。最適チャネル数決定部１０での最適チャネル数決定方法については後述する。
【００１９】
無線チャネルの最大個数Ｎとそれらの無線チャネルに使用する周波数は、制御部１１から指定される。また、前述の通り、無線チャネルの最大個数Ｎとそれらの無線チャネルに使用する周波数は、スペクトル管理サーバ２から無線通信機１に指示され、その情報は制御部１１で記憶され管理される。
【００２０】
フレーム処理部１６は、送信モードにおいて、分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）および制御部１１の制御に基づいて図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、ｎ分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）のそれぞれに対し別々に、図４の動作シーケンスに従って、図３（ａ）〜（ｆ）に示す６種類のチャネルを順次生成し、ｎ系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）・・・（ｅ２−ｎ）を並行して同時に出力する。
【００２１】
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（送信データ量）、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。本実施形態では同報通信は行わないものとし、宛先数＝１とする。
【００２２】
また、操作部１３および制御部１１からの制御信号は、データ送受信部１９の仕様（動作）を設定するための情報を含んでおり、送信モード／受信モード切替え制御情報、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（送信データの最大分割数Ｎに対応する、利用される周波数の数と、これら具体的な周波数）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−ｎ）は、パケット単位に区切られ、誤り検出部１７は、そのパケットに誤り検出符号を付加してフレーム処理部１６に返す。ここで、データ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）をパケット化する際、端数が出た場合は残り（空き）の部分はダミーデータで充填される。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で記憶し管理されており、操作部１３や接続されるパーソナルコンピュータで設定することができる。また、利用周波数情報（送信データの最大分割数Ｎに対応する、利用される周波数の数と、これら具体的な周波数）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で管理し記憶される。
【００２３】
次に、図３を用いて各チャネルのフレームフォーマット構成を説明する。まず、図３（ａ）〜（ｆ）の各チャネル共通部分について説明する。同期情報ｄ１１，ｄ１２，ｄ３１，ｄ４１，ｄ５１，ｄ６１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，ｄ６２は、制御チャネル種別情報（利用周波数設定／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ｄ３４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ｄ３４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ｄ３４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。
【００２４】
初めに、利用周波数設定チャネル（図３（ａ））は、同期情報ｄ１１，設定情報ｄ１２，送信データサイズｄ１３，利用チャネル数ｄ１４，第１利用周波数ｄ１５・・・第ｎ利用周波数ｄ１６を含む。ここで、送信データサイズｄ１３は分割前の送信データａ２のサイズ（データ量）、利用チャネル数ｄ１４は最適チャネル数決定部１０で決定される最適チャネル数ｎ２、第１利用周波数ｄ１５・・・第ｎ利用周波数ｄ１６は後述する各チャネルの無線信号ｈ２−１，ｈ２−２，・・・，ｈ２−ｎのキャリア周波数である。
【００２５】
図４の動作シーケンスでも説明するが、利用周波数設定チャネル（図３（ａ））は、ｎ個の無線チャネルのうちのどれか１つで送信され、以下に説明する図３（ｂ）〜（ｆ）のチャネルは各々の無線チャネル（利用周波数）毎に生成され、伝送される。
次に、回線設定チャネル（図３（ｂ））は、同期情報ｄ２１，設定情報ｄ２２，送信データサイズｄ２３，送信元ＩＰアドレスｄ２４，宛先数ｄ２５，及び送信先ＩＰアドレスｄ２６から構成される。ここで、送信データサイズｄ２３は分割後の送信データｄ２−１，ｄ２−２，・・・ｄ２−ｎのサイズ（データ量）である。また、この実施形態では、送信元ＩＰアドレスｄ２４、送信先ＩＰアドレスｄ２６は、それぞれ図１における送信機１−１，受信機１−２のアドレスに対応する。また、宛先数ｄ２５は『１』が設定される。
【００２６】
次に、データチャネル、再送データチャネル（図３（ｃ））は、同期情報ｄ３１，設定情報ｄ３２，データブロック情報ｄ３３，データパケットｄ３４から構成される。データブロック情報ｄ３３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ｄ３４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。
【００２７】
次に、誤りパケット請求チャネル（図３（ｄ））は、同期情報ｄ４１，設定情報ｄ４２，誤りパケット請求情報ｄ４３から構成される。誤りパケット請求情報ｄ４３には、応答を要求する受信機指定情報、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（ｅ））は、同期情報ｄ５１，設定情報ｄ５２，誤りパケット応答情報ｄ５３から構成される。誤りパケット応答情報ｄ５３には、データブロック番号、メッセージ番号、及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（ｆ））は、同期情報ｄ６１，設定情報ｄ６２から構成される。
【００２８】
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−ｎ）から分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）と制御情報を抽出する。
データ送受信部１９，２０，２１は、それぞれｎ系統のチャネル列（ｅ２−１）（ｅ２−２）・・・（ｅ２−ｎ）を各々処理し、無線信号として送信または受信する。ここで、無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）・・・（ｈ２−ｎ）のキャリア周波数をそれぞれＦ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎとする。これらの利用周波数は、制御部１１からの制御情報の１つとして指示されるＮ個の周波数のうち、例えば、低いほうからｎ個を用いる。利用チャネル数ｎとｎ個の利用周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎは通信開始時に利用周波数設定チャネル（図３（ａ））により、送信機１−１から受信機１−２に周知される。
【００２９】
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を有しており、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。
【００３０】
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ｄ３４を変調処理し、またデータパケットｄ３４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。
【００３１】
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、利用送信／受信周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎ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。
【００３２】
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（ｄ））での誤りパケット請求情報ｄ４３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。自動再送制御部１８は、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（ｄ））を受信した場合、誤りパケット請求情報ｄ４３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（ｅ））における誤りパケット応答情報ｄ５３を作成し、同期情報ｄ５１、設定情報ｄ５２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。
【００３３】
以下、図４に示す動作シーケンスに従って、無線通信機１の動作を順次説明する。図４は、ｎ個の周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎでの動作シーケンスを示しているが、それぞれ図２に示される無線信号（ｈ２−１）（ｈ２−２）・・・（ｈ２−ｎ）での通信に対応している。これらｎ個の動作シーケンスは、利用される周波数を除いて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のみについて説明を行い、他の周波数については説明を割愛する。なお、図４に示す送信機および受信機は、図１に示す無線通信ネットワークの構成での送信機１−１、受信機１−２に対応する。
【００３４】
通信開始において、送信機１−１は、送信データのデータ量に基づいて決定された利用周波数設定チャネルを受信機１−２に伝送し、利用するｎ個の周波数を指示する（ステップＳ１）。利用周波数設定チャネルは、予め定められた１つの周波数（この例では、周波数Ｆ１）を使用して伝送される。これにより、受信機１−２は利用するｎ個の周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎを知ることができ、以降のシーケンスでは、ｎ個の各周波数Ｆ１，Ｆ２，・・・，Ｆｎで並行して同時に以下の通信が行われる。
【００３５】
送信機１−１は、受信機１−２に対し、回線設定チャネルを送信する（ステップＳ２）。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いる。無線通信ネットワーク内の全ての受信機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、受信機１−２が、送信機１−１からの送信対象（宛先）となる。
【００３６】
次に、送信機１−１は、データチャネルを各受信機に送信する（ステップＳ３）。データチャネルには、１データブロック分の複数のデータパケットが含まれる。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、自動再送制御動作シーケンス（ステップＳ４〜Ｓ５）が実行される。
【００３７】
次に、送信機１−１は、受信機１−２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Ｓ６）。送信機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受信機１−２に対して送信し（ステップＳ７）、その後の動作シーケンスはステップＳ４乃至ステップＳ５と同じである。
【００３８】
上記のデータチャネルの送信（ステップＳ３）または再送データチャネルの送信（ステップＳ６）と自動再送制御の動作シーケンス（ステップＳ４およびステップＳ５）を全てのデータブロックを送信終了まで繰り返し、終了後は送信機１−１が受信機１−２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Ｓ８）。
【００３９】
第１実施形態は、周波数利用効率の相対比を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。以下、図５のフローチャートを用いて、周波数利用効率の相対比を用いた最適チャネル数を決定する処理を詳細に説明する。
送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、操作部１３または図示しない外部のパーソナルコンピュータからデータ送信を行えとの操作信号を受けると（ステップＳ１１）、送信データのデータ量に基づき、所定の範囲（例えば、１〜８（＝Ｎ））の利用無線チャネル数ごとに各チャネル数における周波数利用効率の相対比を以下のように求める（ステップＳ１２）。すなわち、周波数利用効率の相対比とは、（式１）のように表される。
周波数利用効率の相対比［％］
＝｛（送信データ分割並列伝送適用時の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］）
／（送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］）｝×１００ ・・・（式１）
【００４０】
ここで、周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］は、送信データのスループット［ｂｐｓ］／利用周波数帯域幅［Ｈｚ］として求められる。
（式１）による周波数利用効率は、送信データ量、利用無線チャネル数、図３の各チャネルフレームフォーマット構成でのビット数、誤り訂正部２２での仕様（冗長ビット数）、変復調部２３での変調方式の伝送速度との物理フレーム構成が既知であれば、計算により求めることができるので、ｎ＝１，２，…，８等のように、チャネル数を変更しながら、各周波数利用効率の相対比を求める（ステップＳ１２）。または、実機が存在するならば、スループットは実測により求めても良い。上記の（式１）の計算に必要な仕様またはパラメータは、後述する第２実施形態および第３実施形態でも共通である。
【００４１】
送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、（式１）の周波数利用効率の相対比を所定の閾値と比較して閾値以上になる（または閾値より大きくなる）と同時に、無線チャネル数が最大となるチャネル数を最適のチャネル数として決定する（ステップＳ１３）。図６に示す一例を用いて説明すると、閾値が“７０％”であるとき、適正チャンネル数は、閾値“７０％”より値が大きいチャネル数のうち最大の大きさをもつチャネル数“５”が適正チャネルとして決定される。
そして、送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、決定したチャネル数に基づく制御信号を分割・組立部１５およびフレーム処理部１６に供給し、分割・組立部１５およびフレーム処理部１６は、与えられたチャネル数へと送信データを分割して送信する（ステップＳ１４）。なお、ステップＳ１４の具体的な処理は、図４の動作シーケンスによって既に詳述されている。
【００４２】
なお、本方式を装置へ実装する際は、実運用で使用される複数通りの送信データ量を想定し、所定の範囲に区切られた送信データ量毎に、上記方法で最適チャネル数を決定し、最適チャネル数決定部１０内にテーブルの形で送信データ量と最適チャネル数の関係を予め記憶しておくこともできる。そして、制御情報に含まれる送信データ量を入力し、該テーブルを参照することにより送信データ量に対する最適チャネル数を出力することも可能である。このようなテーブルを参照する処理は、以下に示す第２実施形態乃至第４実施形態についても共通である。
【００４３】
第２実施形態は、伝送時間短縮量減少度を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式２）に示す送信データ分割並列伝送による伝送時間短縮量減少度を無線機仕様に基づく計算により求める。
【００４４】
【数１】
上式は、第１実施形態と同様の仕様またはパラメータが既知であれば計算可能である。または、実機が存在するならば、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間と、送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間間は実測により求めても良い。
【００４５】
（式２）の最初の（）内の第１項は、送信データ分割並列伝送を適用しない場合の伝送時間に対する、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間の比、すなわち、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間短縮率である。（式２）の最初の（）内の第２項（利用無線チャネル数の逆数）は、送信データ分割並列伝送における理想的な伝送時間短縮率を示している（オーバーヘッド時間の増加がなく、伝送時間短縮率は利用無線チャネル数の逆数となる）。よって、（式２）の最初の（）内の計算結果は、送信データ分割並列伝送適用時の伝送時間短縮率の減少量となる。（式２）の最初の（）内の計算結果を利用無線チャネル数の逆数で除算することにより正規化し、パーセンテージで示したものが伝送時間短縮量減少度である。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、伝送時間短縮量減少度を所定の閾値と比較した際に閾値以下となり（または閾値より小さくなる）、この際のチャネル数が最大となる無線チャネル数を最適チャネル数として決定する。
【００４６】
第３実施形態は、オーバーヘッド時間増加率を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式３）に示す送信データ分割並列伝送によるオーバーヘッド時間増加率を無線機仕様に基づく計算により求める。
【数２】
上式は、第１実施形態と同様の仕様またはパラメータが既知であれば計算可能である。または、実機が存在するならば、伝送時間は実測により求めても良い。
（式３）と（式２）を比較すると明らかなように、オーバーヘッド時間増加率（式３）は、伝送時間短縮量減少度（式２）に（送信データ分割並列伝送を適用せず１つの無線チャネルで伝送した場合の伝送時間）を乗算したものであり、これらは等価なパラメータである。
【００４７】
このように、送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、オーバーヘッド時間増加率を所定の閾値と比較した際に閾値以下となり（または閾値より小さくなる）、この際のチャネル数が最大となる無線チャネル数を最適チャネル数として決定する。
【００４８】
第４実施形態は、分割後送信データ量を用いて最適チャネル数を決定する無線通信機を提供する。ここでは、閾値を『１』として以下に説明する。送信機１−１の制御部１１および最適チャネル数決定部１０は、所定の範囲（例えば、１〜８（＝ｎ））で利用無線チャネル数を変化させ、（式４）〜（式６）により送信データ分割並列伝送を行った場合の利用無線チャネル当りの送信データブロック数（式６）を計算する。
分割後送信データ量［ｂｙｔｅｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（送信データ量［ｂｙｔｅｓ］／利用無線チャネル数）
・・・（式４）
送信パケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（分割後送信データ量［ｂｙｔｅｓ］／パケットサイズ［ｂｙｔｅｓ］） ・・・（式５）
送信ブロック数［ｂｌｏｃｋｓ］
＝ＲＯＵＮＤＵＰ（送信パケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］
／データブロック当りのパケット数［ｐａｃｋｅｔｓ］） ・・・（式６）
ここで、関数ＲＯＵＮＤＵＰ（）は小数点以下切り上げを意味する。（式４）は、利用無線チャネル当りの送信データ量であり、図２での分割されたデータ（ｄ２−１）（ｄ２−２）・・・（ｄ２−ｎ）のデータ量に対応する。（式５）は、利用無線チャネル当りの送信パケット数、（式６）は、利用無線チャネル当りの送信データの伝送に必要となる送信ブロック数を示す。上式の計算に必要なパケットサイズ、及びデータブロック当りのパケット数は前述した図３（ｃ）のデータブロック情報ｄ３３に含まれる情報である。
【００４９】
送信データブロックは、前述の通り、予めサイズが定められたデータ送信単位であり、送信データブロック毎に自動再送制御（ＡＲＱ）が実行される。送信データ分割並列伝送において利用無線チャネル数を増やすに従い、すなわち送信データの分割数を増やすに従い、各利用無線チャネル当りの送信データ量は小さくなるため、送信データブロック数は小さくなる。送信ブロック数が所定の閾値（＝１）以下になると、一般的に伝送時間のオーバーヘッドが大きいＡＲＱ（図３（ｄ）（ｅ）の通信）の実行回数は１回に固定され、さらに利用無線チャネル数を増やし送信するデータ量を小さくしても、図３（ａ）〜（ｆ）に示す制御情報（データパケットｄ３４以外の部分）の伝送時間が支配的になるため、伝送時間の短縮効果は小さくなり、無駄に周波数資源を使用してしまうことになる。
【００５０】
したがって、送信ブロック数と閾値と比較し、閾値（＝１）以下であって最小の値をもつ利用無線チャネル数を最適チャネル数として決定（但し、最大チャネル数（＝８）でも送信ブロック数が閾値（＝１）以下にならない場合は、最大チャネル数を最適チャネル数として決定）することで、無駄な利用無線チャネル数の使用を避けることが可能となる。
【００５１】
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る無線送信機においては、送信データの量に応じて最適な（利用周波数を節約しつつ伝送時間が短縮可能な）利用無線チャネル数での伝送が可能となり、無駄な周波数資源の使用、及び無線機での無駄な電力消費を低減することが可能となる。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１…無線通信機、１−１…送信機、１−２…受信機、１０…最適チャネル数決定部、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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを分割して複数の無線チャネルを介して並列に送信する無線通信機であって、
前記送信データのデータ量に対応して、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部を具備し、
前記周波数利用効率とは、前記無線通信機のデータスループットを利用周波数帯域幅で割った値であり、
前記周波数利用効率の相対比とは、前記送信データを分割して送信した際の周波数利用効率を、前記送信データを分割せずに送信した際の周波数利用効率で割った値であることを特徴とする無線通信機。
【請求項１】
送信データを分割して複数の無線チャネルを介して並列に送信する無線通信機であって、
前記送信データのデータ量に対応して、当該データ量の送信データの送信時に利用する無線チャネル数ごとに求められる周波数利用効率の相対比に基づいて、該周波数利用効率の相対比が閾値以上となり、前記無線チャネル数が最大の値となるような無線チャネル数を決定する決定部と、
前記決定した前記無線チャネル数へと前記送信データを分割する分割部と、
前記分割された送信データを前記決定された無線チャネル数の各チャネルを利用して並列に送信する送信部を具備し、
前記周波数利用効率とは、前記無線通信機のデータスループットを利用周波数帯域幅で割った値であり、
前記周波数利用効率の相対比とは、前記送信データを分割して送信した際の周波数利用効率を、前記送信データを分割せずに送信した際の周波数利用効率で割った値であることを特徴とする無線通信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２２３１３７（Ｐ２０１１−２２３１３７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７４９３（Ｐ２０１０−８７４９３）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]