JP2002010332A

JP2002010332A - 無線通信システム、回線接続装置及び送受信装置

Info

Publication number: JP2002010332A
Application number: JP2000185490A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Miyata; 和彦宮田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-06-20
Filing date: 2000-06-20
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】帯域の有効利用及び広範囲な通信速度が可能な
通信方式を実現する。【解決手段】情報の送信側１０１では、上位層となるア
プリケーションから連続したデータ列１０３を受け取
る。データ列１０３は必要な速度に応じてデータ素片１
０５に分解され、それぞれの低速回線に割り振られ無線
送出される。データ素片１０５は受信側１０２に受信さ
れ、それぞれデータ素片１０６となる。低速回線は接続
の順が自明な回線であるので、受領した素片は遅延の差
や再送があっても容易に順列することができ原信号と同
様に組立てられたデータ列１０４が後原される。利用す
る帯域を複数に分割した狭帯域チャネルを用いる無線通
信装置において、通信目的に応じて細い狭帯域チャネル
を必要な本数だけ確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の回線が設定
できる広帯域内の無線通信において、帯域を有効に利用
する無線通信システム、回線接続装置及び送受信装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、様々な用途に供されている無線通
信は、適用する用途に応じた帯域幅を予め想定し、同時
に複数の通信を並立させるためには、しかるべき帯域幅
のチャネル（ＦＤＭＡ）または同一帯域の時分割枠（Ｔ
ＤＭＡ、ＣＳＭＡ）あるいば識別符号（ＣＤＭＡ）を複
数設けることによる多重化を行い、これらの要求に応え
ている。

【０００３】このうちＦＤＭＡ，ＣＤＭＡにおいて１チ
ャネルまたは１識別符号を用いて分離される１回線は、
その回線が割り当てられた１用途に必要な通信を満足す
るものである。１回線の帯域幅は固定されており、符号
化あるいは変調方式の工夫などにより効率を考慮して設
定することで電波資源の有効利用を目指している。

【０００４】特にＣＤＭＡによる多重化は同帯域を利用
する１本の通信路上に時間的に同時に複数の回線を確保
することが出来る。ＣＤＭＡは周波数拡散通信（ＳＳ通
信）方式の一種であり、識別符号（拡散符号、疑似雑音
符号とも呼ばれる）で信号を変調し、伝送値列内のシン
ボルを一定期間内観測し得られたシンボルの出現確率が
目的とする識別符号と一致する周期で信号の復調を行う
ことにより回線の多重化を行う。識別符号は符号を構成
するシンボル位置の出現確率同士で十分距離のある符号
セットを用いる必要があり、これにはＭ系列、Ｇｏｌｄ
符号やＷａｌｓｈ符号などが用いられる。

【０００５】ＴＤＭＡもまた同一端末装置が同一通信路
上で複数の回線接続を確立する場合に用いられる方式で
あり、通信路の占有をスロットと呼ばれる時間単位で目
的とする多重化数に分割し、接続が求められた回線に対
し特定の巡回スロットを予約することで多重化が行われ
る。

【０００６】また、通信路を時分割する方式には、スロ
ットの代わりに不定時間に固定長または可変長のパケッ
トを用いて多重化を行う方式があり、複数のデータ列を
一定のパケットに分割した上で時問方向に交互に伝送す
る。パケットの発生は任意であり、伝送信号がない状態
では通信路上に予約される回線（帯域）はない。予約が
ない代わりに予め決められたパケットの宛先符号を付与
することで分別、再構成がなされるものである。他の回
線との衝突を防ぐためには搬送波の検出を行うことが一
般的であり、ＣＳＭＡ方式と呼ばれる。ＴＤＭＡの固定
した時分割規則を取り払う代わりに宛先などパケット構
成を記述するデータの送受信が必要となる。

【０００７】特にディジタル通信では、情報量と時間方
向ともにアナログ量をとるような信号に一旦ディジタル
符号化を行うことで情報の種別に関わらず数値列として
表現する上位符号化と、得られたディジタル符号列を種
別に関わらずブロックに分割した後、伝送にかかる制御
符号を含んだ信号列に重畳結合する通信符号化を２段階
に行い、十分広帯域にとった単一チャネル内に複数の用
途を混在させることを可能とする階層状の実装をとる無
線通信システムが存在する。主にコンピュータ問の有線
データ通信線を置き換えたもので、ＩＥＥＥ８０２．１
１等のシステムに見られる。

【０００８】実際にサービスの供給が行われている無線
通信システムの中に簡易無線電話機（ＰＨＳ）があり、
高速通信の需要に伴いこのシステムの上で回線の多重化
通信が供給されている。１つの方式では時分割枠を２ス
ロット同時に利用することで１接続の通信容量（帯域）
を倍に増加し、これらの高速需要に応えている。この通
信手法は独立な無線機を２台用いるわけではなく１台の
無線機の帯域占有時間を延長する。

【０００９】同じＰＨＳシステムにおいて、２台の無線
機を用いて高速回線を確保する手段もある。独立の呼び
出し符号を備えた電話機を２台用いて、電話機側からの
第１回線の接続に応じ、基地局が折り返し第２回線を呼
び出す接続形態をとる。ＰＨＳシステムに於いては前節
に挙げた方式を含め接続を制御するために専用のスロッ
トが用意されている。

【００１０】また、多重化の方式に関わらず全ての無線
通信において通信路の伝搬状態は環境の影響を受けて常
に変化し、著しい悪化を補償するために複数の通信路を
確保して伝搬状態の悪い通信路だけを別の通信路に振り
替えるような通信路の多重化が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ＦＤＭＡ方式の通信
は、チャネル単位で確保される1回線は個々のセッショ
ンの通信内容、タイミングや伝送するデータ種別によっ
て必要以上に過剰な帯域を占有する状態であっても常に
一定の帯域幅を占有することしかできず、電波資源の有
効利用が出来ない。また複数の回線接続を行うためには
必ず複数の無線機の搭載が必要であるため実装面積が大
きくなり、システム全体が大型化し、高価なものとな
る。

【００１２】この点ＣＤＭＡ方式は識別符号による回線
の分離を行うため、無線機のうち高周波の受信、変復調
部分を共通に用いた多重化に期待できるが、識別符号に
よる符号変調は通信速度方向に効率を低下するため高速
な符号同調回路と符号化復号化にかかる高速な演算器が
必要となる。また同時に設定できる識別符号数は識別符
号に割り当てられるビット長に比して少なく、多重化数
を多く設定したい場合は更に符号長が長くなり、時間転
送効率が低下する。また同一装置内への複数無線機の搭
載に対して、回線がＦＤＭＡ、ＴＤＭＡの様に周波数ま
たは時聞という物理量で分離されていないため、電波の
干渉問題を強く受けるので高ビットレートの通信は難し
くなる。

【００１３】つまりこれらの通信は、回線の両端に位置
する端末同士があくまでも単一伝送線で十分な通信が行
われることを前提にしており、主たる通信目的には単接
続で十分な回線が確保されている。これは通信方式を定
義する段階で、主たる通信目的にかかる情報の種別に依
存して決定されるデイジタル符号化方式が通信速度など
に支配的な影響を与えるためである。更にこれらは時々
刻々変遷する情報種別や符号化方式に総合的に対応する
ものではなく、しばしば拡大される通信目的と用途によ
って異なる伝送データの種別によって帯域の有効利用を
図ろうとするものではなく、また同じデータ種別におい
ても技術革新による新しい情報符号化または圧縮方式の
出現に柔軟に対応するものではない。

【００１４】一方ＴＤＭＡでは単一無線機での多重化が
実現可能であり、低コスト小型実装が可能である。しか
し、伝送情報がない状態でもある回線接続のために予約
されたスロットは他の回線に利用することは出来ず、情
報量の異なる被伝送情報の種別が多数見込まれる通信に
於いては伝送効率が極めて悪く電波の有効利用に寄与し
ない。また１回線あたり一定の通信速度の実効値を得る
ためには時分割数は多くとれず、多重化効率も多く見込
めない。

【００１５】ＣＳＭＡはＴＤＭＡ同様単一の回線上で多
重通信を行うことに最も適しているため、複数の結線に
よる複数回線の設置を行うには物理的な制約を受ける有
線通信に多くみられる。有線通信では結線の増設に制約
を受ける代わりに通信路が物理的に確保されているの
で、他の通信との混信がない。このため通信端末は伝送
したい情報があるときに自由に呼を発生することが可能
である。しかし物理的な回線分離がない無線システムに
於いては、同一通信路（帯域幅）内に他の通信システム
との混在を避けることが困難である。かつＴＤＭＡと同
様、時分割されてなお十分な通信速度を確保するために
通信内容によらず広い帯域を占有するため電波利用効率
はやはり悪い。またスロット予約などによる最低伝送速
度が保証できないので、音声や映像などの連続的な情報
の伝送には基本的に向かない。即時性と多重化数を確保
するためには通信速度を上げパケット長を固定するなど
して時分割率を向上する必要があるが、制御信号や宛先
などヘッダ情報をパケット内に常に含むため単位情報あ
たりの速度効率も低下し、これにより最低パケット長が
規定されるためやはり速度効率も電波の利用効率も低下
する。

【００１６】高速通信、あるいは１本の無線接続内に複
数のデータを結合して一度に伝送することを目的とした
多重化通信を狙うために供される無線機は、広帯域を安
定して受信する周波数特性や高速応答性が要求される。
これらを実現するデバイスはしばしば最先端技術を要求
し高価なものとなる。また市場的、技術的にも量産が期
待できない点もあり安価で確実に要求に応えられる普遍
的な方式が提供されていない。

【００１７】また、広帯域無線機の利用自体も、接続可
能な同種のシステム内での多重化に於いては有線接続を
模倣するものであるため高効率な伝送が可能ではある
が、同帯域に他の方式の変調、符号化方式の供給がある
場合、やはり帯域の占有が発生するため電波資源の利用
効率を大幅に損なう。

【００１８】これらの無線通信はしばしば有線通信と相
互に接続して利用される。特に公衆アクセスの場合図７
に示すように移動する必要のない公衆基幹網側に高速の
有線回線一や大出力の無線放送（回線）、頻繁な移動や
トポロジ変更が期待される構内もしくは宅内回線に無線
を割り当てその有効活用を狙う。この場合に図中７０１
により示すように動画映像等は広帯域の放送帯域を用い
て伝送されるが、これは広帯域の１本の通信路を「放
送」という形で供給しておけばどの受像器がいつ映像を
必要としても対応できるためである。構内回線ではこの
帯域を常時必要とするほとの利用頻度が期待できないた
め必要な時に必要な受像器が帯域をシェアする形態が望
ましい。また、公衆有線回線の場合は公衆網側でも随時
帯域をシェアする形式の通信が行われるが、例えばグラ
フを図示するためのベクトルデータや電子メールなどは
極めてビットレートが低く、有線回線側に利用するのと
同じ帯域幅を無線側でも確保するのは極めて非効率であ
り、有線回線側での実質データ転送速度分だけの回線が
確保できれば良い。

【００１９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、回線接続の占有帯
域を制御し、電波資源の有効利用が実現できる無線通信
システム、回線接続装置及び送受信装置を提供すること
にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による無線通信シ
ステムは、利用する帯域を複数に分割した狭帯域チャネ
ルを用いる無線通信装置に於いて、通信目的に応じて細
い狭帯域チャネルを必要な本数だけ確保するように構成
されており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２１】本発明による他の無線通信システムは、利
用する帯域に複数の識別符号を用いて多重化通信を行う
無線通信装置に於いて、通信目的に応じて必要な符号数
を割り当てまたは取得するように構成されており、その
ことにより上記目的が達成される。

【００２２】本発明による回線接続装置は、上記の無線
通信システムに於いて、対を成す回線終端が用いる通信
装置の備える同時稼働が可能なチャネルの数が異なる場
合に、利用できるチャネル数を自動的に決めて回線接続
を行うように構成されており、そのことにより上記目的
が達成される。

【００２３】本発明による送受信装置は、上位層から受
け取ったデータを狭帯域チャネルで伝送できるブロック
サイズに区切るデータパケット生成部と、得られたパケ
ットを狭帯域回線に分配する回線多重化部と、多重化回
線を制御する多重化制御部とを備え、該多重化制御部が
該上位層からの接続要求が発生した際にまず予め決めら
れた第１チャネルの送受信機で接続動作を行い、通信相
手が確保できる限り第２チャネル以降順に接続動作を繰
り返し多重化回線の確立を行うように構成されており、
そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】本発明による他の送受信装置は、通信回線
からの呼び出しに応じて停止中の受信部を割り当て接続
要求に応じる逆多重化制御部と、接続されたチャネルの
ＩＤを用いて受信されたデータパケットを順列し直す回
線逆多重化部と、順列されたデータパケットを逆多重化
して元データを復元するデータ復元部を備え、逆多重化
制御部が通信相手となる装置からの呼び出しに対しまず
予め決められた第１チャネルの送受信機で応答動作を行
い、応答が可能なら第２チャネル以降順に応答動作を繰
り返し多重化回線での応答を行うように構成されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００２５】本発明による更に他の送受信装置は、上位
層から受け取るデータ列の種別により適切なチャネル数
の確立をもって以降の多重化回線接続動作を制限する多
重化制御部を備えており、そのことにより上記目的が達
成される。

【００２６】ある実施形態では、回線確立後未使用の送
受信部を用いて既に確立済みの多重化回線とは別途に第
１チャネルでの接続動作を行い、複数の上位層からの情
報を符号化するように構成されている。

【００２７】ある実施形態では、回線確立後未使用の送
受信機を用いて既に確立済みの多重化回線とば別途に第
１チャネルでの応答動作を行い、複数の上位層に対して
情報を復号化するように構成されている。

【００２８】ある実施形態では、前記複数のチャネルの
本数に代えて単一チャネル内での識別符号を利用した多
重化を行う回線接続が可能なように構成されている。

【００２９】ある実施形態では、前記多重化制御部に代
わり識別符号を制御する識別符号多重化制御部を備えて
おり、それにより、該識別符号を利用した多重化通信に
おいて、多重化回線の確立が行われる。

【００３０】ある実施形態では、前記逆多重化制御部に
代わり識別符号を制御する識別符号逆多重化制御部を備
え、該識別符号を利用した多重化通信上で同様の多重化
回線の応答を行うように構成されている。

【００３１】本発明による更に他の送受信装置は、上位
層から受け取るデータ列の種類により単一チャネル内の
識別符号の割り当てもしくは取得個数で以降の多重化回
線接続動作を制限する識別符号多重化制御部を備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００３２】ある実施形態では、回線確立後未使用の識
別符号を用いて既に使用中の多重化回線とは別途複数個
目の接続動作を行い、複数の上位層からの情報を符号化
伝送するように構成されている。

【００３３】ある実施形態では、回線確立後未使用の識
別符号を用いて既に使用中の多重化回線とは別途複数個
目の応答動作を行い、複数の上位層からの情報を復号化
するように構成されている。

【００３４】ある実施形態では、通信終了時に回線を解
放せずに、一または少数接続だけを保持することで再接
続時に必要な多重化接続を高速で復元するように構成さ
れている。

【００３５】ある実施形態では、電波の使用帯域が複数
の離散的な帯域として認可もしくは追加されたものであ
っても、１帯域内の狭帯域化通信の延長として仮想的に
１帯域として通信するように構成されている。

【００３６】以下に、本発明の作用を説明する。

【００３７】本発明は、ＦＤＭＡまたはＣＤＭＡ方式を
ベ一スに、多数の十分低速で安価な無線機で通信路を構
成することで、回線接続に際して常に必要な個数だけを
稼働させることで占有帯域をきめ細かく制御し、電波資
源の有効利用を実現する点を特徴とする。

【００３８】また、細い通信路を任意の本数束ねること
により対応する速度レンジの極めて広い無線通信を提供
し、上位層の用途や符号化方式との関連をなくした普遍
的なシステムとして、新しい符号化方式、圧縮方式の出
現または新しい用途の出現に柔軟に対応可能な点を特徴
とする。

【００３９】更に、本発明は多数の無線機を並列利用す
ることで通信速度にかかる負荷を細分し、低コストで生
産が可能な低速の無線機を束ねて利用することで、先端
の通信速度を容易にかつ確実に実現できる。

【００４０】請求項１に記載した本発明によると、取り
扱うデータ種別の異なる多目的の通信に供される無線通
信に於いて、回線を確保する際に通信路全体に対して十
分狭い帯域幅のチャネルを有する無線機を多数備えた通
信装置を用いて回線を構成するため、任意の速度での回
線接続を容易に実現できる。通信は無線機の確保で保護
されるため過剰な宛先情報などを必要とせず伝送情報の
増加を抑制できる。

【００４１】請求項２の発明によると、取り扱うデータ
種別の異なる多目的の通信に供される通信に於いて、回
線を確保する際に通信路全体に対して十分低速な符号識
別回路から構成される無線機を多数備えた通信装置を用
いて回線を構成するため、任意の速度での回線接続を容
易に実現できる。通信は識別符号の確保で保護されるた
め過剰な宛先情報などを必要とせず伝送情報の増加を抑
制できる。

【００４２】これらの通信について図１を参照しながら
説明する。情報の送信側（送信装置）１０１では、上位
層となるアプリケーションから連続したデータ列１０３
を受け取る。データ列１０３は必要な速度に応じてデー
タ素片１０５に分解され、それぞれの低速回線に割り振
られ無線送出される。データ素片１０５は受信側１０２
に受信され、それぞれデータ素片１０６となる。低速回
線は接続の順が自明な回線なので、受け取った素片は遅
延の差や再送があっても容易に順列することが可能なの
で原信号と同様に組み立てられたデータ列１０４が受信
側で復元され、通信が完成する。

【００４３】請求項３の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する通信システムに於いて、回線の両
端に位置するシステムの保有する、あるいは利用可能な
無線機の個数が異なっていても、利用可能な個数での接
続によって最善の通信路が確保出来る。

【００４４】請求項４の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する無線通信システムに於いて、回線
の確立を行う際に予め決められた第１チャネルの送受信
機から順に接続動作を繰り返すことによって電波伝搬の
状態や接続の可否を順次確認しながら必要個数の接続を
確実に行うことが可能である。また、順次接続中に相手
側からの応答が得られない場合、接続動作を停止するこ
とで制御チャネルを設置することなく受信側の状態を検
出し通信速度設定を行うことが可能になる。

【００４５】請求項５の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する無線通信システムに於いて、呼び
出しを受けた際にチャネル番号の小さい受信機の受信か
ら順に応答動作を繰り返すことによって電波伝搬の状態
や要求される通信速度に必要な本数を順次確認しながら
応答可能な本数の接続を確実に行うことが可能である。
また、受信可能な無線機に余裕があっても相手側の呼び
出しが終了した段階で自動的に応答数が決まるため制御
チャネルを設置することなく送信側の要求に応じた通信
速度設定を行うことが出来る。

【００４６】請求項６の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する無線通信システムに於いて、動画
映像の様な大容量データからテレタイプなどの低速な用
途まで、上位層から受け取るデータの種別に依存して接
続を行う無線機の個数を決定することで、無駄な帯域占
有の発生を効率よく抑制し電波資源をより有効に利用す
ることが出来る。つまり、セッションごとに異なる通信
速度を設定し、通信速度に必要な占有帯域幅を稼働させ
る周波数多重型無線機の個数によってきめ細かく制御す
ることが出来る。

【００４７】請求項７の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する無線通信システムに於いて回線接
続に使用されていない無線機が存在する場合に、別途新
しい上位層に対して独立の回線接続を新規に確立し、同
一端末内で複数の独立した回線接続を供給する事が出来
る。この場合供給する回線接続数は任意であり、最大で
余剰な無線設備を残すことなく全て利用した回線接続が
行われる。また、その端末が備える無線設備の能力を最
大限に活かした回線接続が自由に構築できる。

【００４８】請求項８の発明によると、多数の無線機を
束ねて回線を確保する無線通信システムに於いて回線接
続に使用されていない無線機が存在する場合に、現在通
信を行っている相手方もしくは別途通信端末よりの新規
の接続要求に対応する上位層に新たに応答動作と回線接
続を行い、同一端末内で複数の独立した回線接続を供給
する事が出来る。この場合供給する回線接続数は任意で
あり、最大で余剰な無線設備を残すことなく全て利用し
た回線接続が行われる。また、その端末が備える無線設
備の能力を最大限に活かした回線接続が自由に構築でき
る。

【００４９】請求項９の発明によると、多数の識別符号
を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて、回
線の両端に位置するシステムの保有する、あるいは利用
可能な識別符号の個数が異なっていても、利用可能な個
数での接続によって最善の通信路を確保出来る。この場
合請求項３とは異なり利用可能数は物理的な無線機の搭
載個数に制限されない。

【００５０】請求項１０の発明によると、多数の識別符
号を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて、
請求項４に示した回線の確立手順と同様にチャネルを呼
出符号に置き換えた順次接続動作を行うことによって必
要本数の接続を確実に行うことが可能である。

【００５１】請求項１１の発明によると、多数の識別符
号を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて、
請求項５に示した回線の確立手順と同様にチャネルを呼
出符号に置き換えた順次応答動作を行うことによって応
答可能な本数の接続を確実に行うことが可能である。

【００５２】請求項１２の発明によると、多数の識別符
号を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて、
請求項６に示したものと同様に上位層から受け取るデー
タの種別に依存して接続を行う無線機の個数を決定する
ことで、無駄な帯域占有の発生を効率よく抑制し電波資
源をより有効に利用することが出来る。つまり、セッシ
ョンごとに通信速度を設定し、通信速度に必要な符号多
重化数を割り当てる識別符号数の個数によってきめ細か
く制御することが出来る。

【００５３】請求項１３の発明によると、多数の識別符
号を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて回
線接続に使用されていない識別符号が存在する場合に、
請求項７に示したものと同様に同一端末内で複数の独立
した回線接続を供給する事が出来る。

【００５４】請求項１４の発明によると、多数の識別符
号を用いて回線を確保する無線通信システムに於いて回
線接続に使用されていない識別符号が存在する場合に、
請求項８に示したものと同様に同一端末内で複数の応答
回線を開設する事が出来る。

【００５５】請求項１５の発明によると、請求項３また
は請求項９に示した回線接続装置が回線接続の供給中に
おいて、配送すべきデータ列がない時間が比較的短時間
である場合に低速接続数を一時的に低減することによっ
て他の通信に通信路を明け渡し、電波資源の有効活用を
更に増進することが可能となる。この場合継続中の回線
接続においては、全くの初期状態からの回線接続ではな
いため初期化手順などに用いられる時間を排除し任意の
時刻に多重化回線を高速で復元し通信の遅延を抑圧した
動的回線接続を供給するものである。

【００５６】請求項１６の発明によると、もしこれらの
通信に供する電波帯域が増加した場合にもあたかも連続
的な帯域拡大として割り当てを受けたがごとく振る舞う
ことで回線接続装置の交換や新規マルチリンク手順の導
入を全く不要とした将来性のある無線通信設備を提供す
る。

【００５７】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明による送信側
無線装置（送信装置）の一例を説明する。本実施例の送
信側無線装置は、利用する帯域を複数に分割した狭帯域
チャネルを用いる周波数多重型のものであり、通信目的
に応じて必要な細い狭帯域チャネルを確保するように構
成されている。

【００５８】以下に、図２を参照しながら、本実施例の
送信側無線装置による送信方法を述べながらその構成を
説明する。図２は送信側無線装置の構成を示す。

【００５９】まず、上位層２０１から得られた被伝送デ
ータは、データ分解部２０３に与えられる。データ分解
部２０３は上位層からのデータ入力が開始されると、そ
の伝送量を測定し多重化制御部２０２に必要なチャネル
数Ｎ_reqを通知する。多重化制御部２０２は無線機群２
０５および２０６に対して順次接続動作を行い、実際に
確保できたチャネル数Ｎを得る。多重化制御部２０２は
得られたＮをデータ分解部２０３に返しここでデータ分
解部２０３は上位層２０１から得られた情報をＮ個のチ
ャネルに配分する分解動作を行う。即ち、データ分解部
２０３において、上位層２０１から受け取ったデータ
は、狭帯域チャネルで伝送できるブロックサイズに区切
られ、複数のデータパケット（データ素片）になる。本
願明細書において、データ分解部２０３はデータパケッ
ト生成部とも呼ぶ。又、利用できるチャネル数を自動的
に決めて回線接続を行う多重化制御部２０２を、回線接
続装置とも呼ぶ。

【００６０】上記の分解動作を行う場合、通信速度に余
裕があるシステムであれば、複数のデータパケットに順
列番号（ＩＤ）などを付与することも可能ではあるが、
分解されたデータの順列は多重化制御部で接続されたチ
ャネル接続の順番に従って送出されればデータに順列番
号などの付加情報を増加する必要がなく実効通信速度の
低下を防止できる。分解されたデータ素片は、チャネル
分配部（回線多重化部）２０４に送られ、さらに回線接
続に従事している無線機２０５を駆動することで無線機
２０５により送出される。回線接続は順次行われるため
幾分かの処理時間を必要とするが、データ分解部２０３
は、この回線接続動作の間に上位層から受け取ったデー
タを保持するためのバッファを備えておけばよい。ま
た、Ｎ_req＞Ｎ（１）である場合には、データが連続伝送を必要とする動画
像、音声なとの情報である場合、必要に応じて回線不足
を上位層２０１に通知し判断を委ねるか、情報を適度に
間引くなど連続性を損なわない程度の圧縮処理を自動的
に施し通信を継続するなどの手段が付与されていてもよ
い。データが継続伝送を必要としない不定期不定速情報
である場合は、上記バッファを用いて情報の伝送を均一
にして不配送時間を短縮し、伝送の効率を向上すること
が出来る。

【００６１】以下に、データ分解部２０３と多重化制御
部２０２が連動して行う回線接続の手順を、図４のフロ
ー図を用いて詳細に説明する。

【００６２】上位層２０１からの接続要求を受けると、
まずは回線接続に使用中のチャネル数を調査する（ステ
ップＳ１）。使用中のチャネルが存在する場合は空きチ
ャネルのうち番号の早いものを仮想的に第１チャネルと
みなす動的番号を振り当てる（ステップＳ２）。上位層
２０１からのデータを一定時間、データ分解部２０３内
部のバッファに読み込む（ステップＳ３）。読み込むデ
ータが終了したかどうかを判断し（ステップＳ４）、デ
ータが終了した場合は、接続されたＮチャネルを解放す
る動作（ステップＳ５及びＳ６）へ移行し、解放のルー
プの終了を以てセッションを閉じる。一方、データが終
了していない場合は、読み込んでいるデータが上位層２
０１からのデータの先頭部であるかどうかを判断する
（ステップＳ７）。読み込んでいるデータが先頭であれ
ば必要チャネル数Ｎ_reqを算出する（ステップＳ８）。

【００６３】必要チャネル数の概念について図８を参照
しながら説明する。図８において、連続データとして映
像８０１、及びコンピュータで用いるグラフデータの様
な離散数値列８０２が示されている。連続データは、図
のように一定時間を完全に埋める部分データの列として
得られる。離散数値列は、データ素片長に比較して十分
長い一定時間標本化されることによりほぼ平均的な伝送
速度を得る。演算量に余裕があるデータ分解部を用いて
おれば、標本化する時間を何度か繰り返すことにより正
確な必要伝送速度を算定したり、高度な予測アルゴリズ
ムを搭載することができる。一定時間の標本化バッファ
に得られたデータ素片は結合され、図中８０３、８０４
に示す様にデータ素片に必要なマージンが加えられたデ
ータ量に対応するチャネル帯域幅（チャネル数）が測定
可能となる。

【００６４】Ｎ_req＝（到着速度の計測値＋マージン）／無線機１台の通信速度（２）の式で得られたチャネル数Ｎ_reqをもってチャネルの確
保が開始される（ステップＳ９）。ｎ＝１よりＮ_reqま
で第ｎチャネル接続（ステップＳ１０）を繰り返すので
あるが、接続の都度成否を確認する（ステップＳ１
１）。このことで、チャネル数の上限情報を自力で獲得
し、チャネル数の決定に際して受信機側とデータ交換を
行う新規プロトコル制定の必要性をなくす。これによっ
て本発明のシステム専用に無線機システムの提供を行う
必要がなく、従来の低速回線用の単独動作無線機を応用
することを可能にしつつ、制御チャネルおよび制御チャ
ネル専用の無線機の設置を防ぐことで過剰な電波資源の
浪費や設備コストを上昇させない。

【００６５】次のチャネルでの接続の可否の判断（ステ
ップＳ１２）は、図９に示したシーケンスの様に、タイ
ムアウトを設定することによって行える。図９は対を成
す回線終端が用いる通信装置の同時稼働するチャネルの
数が異なる場合、より具体的には、５チャネルの無線機
を備えた送信側９０１と２チャネルの無線機しか備えて
いない受信側９０２の接続動作に於いてＮ_req＝３の回
線接続を試みた場合のシーケンス推移を示す。回線接続
の開始に従い図４のフローチャート中のループＬを展開
した形で１チャネルの呼出、確立、２チャネルの呼出、
確立と推移するが３チャネルの呼出では応答が返ってこ
ない様子が図９に示されている。受信機側は全く３チャ
ネル目の呼出を認識する必要はなく、対応できるチャネ
ル無線機を使い果せばそのままデータ本体の受信待機に
移行している。３チャネルの呼出が一定時間失敗したな
らタイムアウトを発生し接続動作をうち切って割り当て
が出来た２チャネルで通信を開始する。このよう、多重
化制御部により、順次接続中に相手側からの応答が得ら
れない場合に接続動作が停止し、以降の多重化回線接続
動作が制限されることで、制御チャネルを設置すること
なく受信側の状態を検出し通信速度の設定を行う。この
場合、受信側には最低限受信確認ＡＣＫを返す機能を備
えた個別無線機の使用を設定している。

【００６６】図４のフローチャートの例では、電波の伝
搬状態の一時的攪乱や妨害電波、無線システムが於かれ
た空間の伝達関数によるチャネル利得のばらつき、無線
機実装方式による感度のばらつきなどで特定のチャネル
が通信に向かなかった場合を考慮して、そのチャネルを
スキップし、送信機が備える無線機の上限個数までＮ
_reqの確保を目指すループＬのステップが包含されてい
る。

【００６７】ループＬの終了後、ループＬの動作が行わ
れた回数つまり実際に得られた無線機数ｎ-１をＮに代
入し（ステップＳ１３）、無線機へのデータ送出（ステ
ップＳ１４）を開始する。この後上位層からの切断要求
もしくは送出データの終了までデータの送出動作を繰り
返し、データの終了が確認された後使用チャネル数Ｎを
もって無線機の解放動作を行いセッションを終了する。

【００６８】以下に、受信側の無線装置（受信装置）の
一例を図３を用いて詳細に説明する。送信側からの要求
に従いＮだけ確保された無線機群３０５からのデータ入
力は、チャネル合流部（回線逆多重化部）３０４で、接
続されたチャネルのＩＤを用いて順列し直され、さらに
データ組立部（データ復元部）３０３に送られる。デー
タ組立部３０３は、逆多重化制御部３０２より多重化情
報を受け取って、順列されたデータパケットを逆多重化
して元データを復元するようにデータの組み立てを行い
上位層３０１に渡す。

【００６９】送信側からの要求に応答する手順について
図５を参照しながら説明する。応答待機セッションには
いると、まず、逆多重化制御部３０２により、現在行わ
れている通信を調査し使用されていない最小チャネルを
仮想第１チャネルに割り当て（ステップＳ５１）、呼出
検出受信（ステップ５２）を開始する。呼出を検出する
と、仮想第１チャネルから順に呼出の受信通知があるか
どうかを判断し（ステップＳ５３）、呼出の受信通知が
あれば、接続要求を逆多重化制御部３０２内のバッファ
に保持し上記の仮想第１チャネルを接続しそれによる応
答を行う（ステップＳ５４）。順次チャネル番号を増加
してゆき第ｎチャネルによる応答まで呼出がないチャネ
ルをスキップして、利用可能な無線機数の上限まで呼出
検出し、即ちループＬ５１の動作を繰り返す（ステップ
Ｓ５５、Ｓ５６）。ループＬ５１の終了後、ループＬ５
１の動作が行われた回数つまり実際に得られた無線機数
ｎ-１をＮに代入し（ステップＳ５７）、チャネル合流
部３０４により無線機からのデータを内部のバッファに
読み込む（ステップＳ５８）。この動作について、図９
に示したように利用可能な無線機の以て終了しても良い
が、送信側と同様に次のチャネルでの呼出が検出できな
ければ即時にループＬ５１をうち切っても良い。いづれ
の方法をとっても送信側に対してＡＣＫが返らなかった
チャネルでの接続は行われないため双方の手順が混在し
ても良い。

【００７０】呼出チャネル数の検出と応答接続動作が完
了した後、受信装置本体は受信待機状態に入り、データ
の受信があると上位層３０１への出力（ステップＳ５
９）を繰り返す。そしてデータの終了が検出されたら接
続されたＮチャネルを解放する動作（ステップＳ６１、
Ｓ６２）へ移行し、解放のループＬ５２の終了を以てセ
ッションを閉じる。

【００７１】このような手順で１つの回線を設定してい
る無線装置が新たな上位層からの接続要求を受けて回線
を確保しようとする状態を図１１に示す。送信側無線装
置１１０１内において上位層１１１１からの要求でチャ
ネル群１１１３が使用中の状態で新たに上位層１１１２
がデータ分解部１１１５に新たな回線確保の可否を問い
合わせている。これに対し無線装置１１０１の中ではチ
ャネルＮ＋１からチャネルＮ＋３の３つの空きチャネル
無線機群１１１４を持つため、これらに仮想チャネルを
割り当て仮想チャネル１を用いて、新たな無線装置１１
０３との通信を試みることが可能である。もちろん、無
線装置１１０１は送信側としてだけでなく受信側として
混在動作することも可能であり、そのチャネルと上位層
との対応はデータ分解部の中でも完全に分離して処理さ
れるため、単一の無線装置で双方向通信を実現すること
も可能である。また、無線装置１１０１が無線装置１１
０２の受信側であり、更に無線装置１１０３からの受信
を受け付けることも可能であり組み合わせは自在であ
る。この場合チャネルＮ＋３がまだ余剰するので、上位
層１１１１、１１１２以外に新たな上位層３に対し、新
たな回線接続を供給することも期待できる。

【００７２】このように、本発明の送信装置によれば、
複数の上位層からの情報を符号化し、それぞれの情報に
ついて、複数の無線装置と同時に通信を行うことができ
る。又、本発明の受信装置によれば、複数の無線装置と
同時に通信を行い、複数の上位層に対して情報を復号化
/再現することができる。

【００７３】上記のように、本発明による無線通信シス
テムは上述したような送信装置又は受信装置を備えてお
り、複数の低速無線機が設けられることにより、通信目
的に応じて必要な細い狭帯域チャネルを確保すること
で、従来の１台の広帯域無線機を備える無線装置より高
効率な電波資源の利用と、柔軟な双方向無線回線トポロ
ジの設置が可能となる。

【００７４】（実施例２）実施例１において、無線装置
に於いて呼出チャネルが不要で、かつ送信側の任意の無
線機が仮想第１チャネルとして受信側の任意の無線機と
接続することが可能な無線通信システムの送受信装置に
ついて説明した。本実施例では、実施例１の送受信装置
を周波数ホッピング方式に適用する実施例を説明する。
周波数ホッピング方式は、周波数多重方式（ＦＤＭ）の
応用であり、一般的にスペクトル拡散通信方式に分類さ
れる。

【００７５】図６は、周波数ホッピング方式を採用した
場合の、多重化接続で呼出から通信までの各チャネルの
使用状況を模式的に示す。図６に示されるように、仮想
的な１チャネルのデータ列は一定時間長のスロットに区
切られ、スロット毎に送出するチャネルが変更される。
各スロットを送出する実チャネルは疑似乱数によって決
定され、確率的に衝突の発生が一定値以下に保証される
疑似乱数列が採用されている。

【００７６】呼出の検出は２チャネルの衝突によって行
われ、送信側のホップ６０１が図の様に推移してゆき、
受信検出ホップ６０２が呼出開始から第１２ホップ目で
検出を行っている。この時点で送信側のホップパターン
を認識すれば以降送信側と受信側は同じホップシーケン
スを採用すれば良く、見かけ上５チャンネルのうち１チ
ャンネルの帯域のみの占有で通信が実行できる。衝突確
率は５チャンネルの場合（１／５）×（１／５）＝１／２５（３）となるので平均２５スロットの間に衝突の検出が可能で
ある。検出ホップを既知の定期的なホップシーケンスに
固定すれば呼出動作において逆に衝突確立を向上させる
ことが可能であり、よって効率を改善することが期待さ
れる。この周波数ホッピングによる通信を個別の無線機
に内蔵した安価な低速無線としてはＢ１ｕｅｔｏｏｔｈ
（ブルートゥース）などが存在し、これらのシステムを
本発明に組み合わせれば制御チャネルの不要な高効率無
線通信システムを安価に容易に実現することが可能であ
る。

【００７７】（実施例３）実施例３として、実施例１の
送受信装置を、利用する帯域に複数の識別符号を用いて
多重化通信を行う、識別符号多重の通信方式に適用する
例を説明する。図１０は、信号の様子を図示しながら、
符号多重方式に於ける制御チャネルのない呼出動作を示
す。

【００７８】符号変調を受けた後の信号１００１は、無
線通信路を伝送する間に伝送路雑音や他の通信路との多
重化の総和である通信路雑音１００２の影響を受けて、
受信器に到達する際には１００３の様な形状の信号とし
て受信される。呼出チャネルの検出は、常に正値をとる
連続信号を原信号として変調して得られる信号、つまり
連続して識別符号が送出される信号をもって実施され
る。受信側は、この通信路に存在する全て或いは受信器
の備える部分識別符号全てに対して並列に位相同調を試
みる。図１０の場合、識別符号１、２、３が付与されて
いる通信路が例示されており、位相同調器がロックした
位置における信号距離（類似度）の出力曲線を識別符号
１については１００４、識別符号２については１００
７、識別符号３については１０１０に示す。これらを２
値化などによって整形し、周期性スコアを図ることによ
って、どの識別符号で呼出が成されているかを検出する
ことが出来る。ここでは１００９に示される識別符号２
の周期スコアが１００８に示される整形同調信号によっ
て累積される状況を示しており、周期性が得られない１
００６，１０１２では検出が出来ない。尚、送信装置に
おいて、識別符号は、図２の多重化制御部に対応する識
別符号多重化制御部により制御される。又、受信装置に
おいては、識別符号は、図３の逆多重化制御部に対応す
る逆識別符号多重化制御部により制御される。

【００７９】このように、通信目的に応じて必要な符号
数を割り当てまたは取得するようにすることで、符号多
重化通信に於いても制御チャネルのない回線接続が可能
である。その後、ハンドルされた符号変調器と符号復調
器対で通常の符号多重化通信を行えば、実施例１に示し
た周波数多重方式と全く同様に、多数の低速回線を束ね
た柔軟な無線通信システムの提供が実現できる。

【００８０】更に、上記の通信方式によれば、図１２に
図示するように、呼出において特定の無線装置を呼び出
したい場合にも対応が可能となる。予め重複を排除して
無線装置に振り当てられた呼出符号を準備しておき、こ
の呼出符号を識別符号変調したものを用いて呼出動作を
行い、同調検出信号１００８（図１０）が長期的にこの
呼出符号の周期列をなす場合に応答を行うことで実現で
きる。このような方法は、特殊なものではなく一般的な
符号多重通信のものであるので、容易に実現できる。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、低速接続を多数同時に
用いて、通信をこの低速接続単位に分割して接続数方向
で任意の帯域を確保することによって、従来固定的に帯
域占有が行われていた通信を更に効率の良いものにする
きめの細かい制御が可能となる。

【００８２】本発明はまた、上位層から求められる通信
の内容、伝送データの種類によって確保する回線の太さ
を動的に変更し、不要な帯域占有をなくすことを可能と
する。同時に以降出現すると考えられる高速伝送を必要
とする未知データに対しても全く同じ無線装置の上で通
信を提供することを可能とし、もし使用電波の帯域が複
数の離散的な帯域にわたって付与される場合でも仮想的
に１本の帯域として取り扱うことを可能とする点まで含
めて、将来にわたって高い拡張性を保持した無線設備を
提供する。

【００８３】更に本発明は、無線装置が備えた資源を余
すことなく有効に利用し、既に通信に従事している無線
機を除いた残りの無線機を必要な分ずつ小分けして回線
接続に割り当て、端末内で動作するマルチアプリケーシ
ョンに対応した柔軟度の高い無線通信装置を実現する。
更に単独の無線装置内で双方向通信または多重双方向通
信までも実現できるプラットフォームを与える。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は低速接続による多重化を摸式的に示す図

【図２】図２は本発明による、帯域分割による多重化を
採用した送信側無線装置の構成を示す図

【図３】図３は本発明による、帯域分割による多重化を
採用した受信側無線装置の構成を示す図

【図４】図４は本発明による、低速接続を複数確保する
回線接続の生成手順を示す図

【図５】図５は本発明による、低速接続を複数確保する
回線接続の呼出に対して応答する手順を示す図

【図６】図６は周波数ホッピングを採用した場合の周波
数多重化での接続で、呼出から通信までの各チャネルの
使用状況を模式的に示した図

【図７】図７は本発明の無線通信システムによる狭帯域
無線通信を用いて、放送や有線などによる公衆網と接続
する応用例を模式的に示す図

【図８】図８は上位層からの伝送データの種別によって
割り当てるチャネル数を決定する例を示す図

【図９】図９は回線接続までの呼出応答交換の様子をシ
ーケンスチャートで示す図

【図１０】図１０は符号多重方式に於いて制御チャネル
のない呼出動作を信号の様子を図示しながら順に示す図

【図１１】図１１は一無線端末装置の２つの上位層アプ
リケーションに対して２つの回線接続が並立する様子を
示す図

【図１２】図１２は特定の呼出符号を識別符号を用いて
表現した一例を示す図

【符号の説明】

ｌ０ｌ送信側無線装置ｌ０２受信側無線装置１０３送信データ列１０４受信データ列１０５分割データ素片１０６組立データ素片２０１送信側アプリケーション実行部２０２多重化制御部２０３データ分解部２０４チャネル分配部２０５送信側無線機群２０６送信側空き無線機群３０１受信側アプリケーション実行部３０２逆多重化部、３０３データ組立部３０４チャネル合流部３０５受信側無線機群３０６受信側空き無線機群６０１送信側ホップ６０２受信側ホップ７０１放送電波７０２公衆回線７０３仮想放送中継回線７０４仮想データ回線８０１映像データ８０２離散数値列８０３映像データ素片８０４離散数値列素片９０１送信側９０２受信側１００１原信号１００２通信路雑音１００３呼出受信信号１００４識別符号１の類似度曲線１００５識別信号１の２値化整形同調信号１００６識別信号１の周期性スコア１００７識別符号２の類似度曲線１００８識別信号２の２値化整形同調信号１００９識別信号２の周期性スコア１０１０識別符号３の類似度曲線１０１１識別信号３の２値化整形同調信号１０１２識別信号３の周期性スコアｌｌ０１多重接続側無線装置１１０２単接続側無線装置１１０３新規接続無線装置１１１１上位層１１１１２上位層２１１１３使用中無線機群１１１４仮想チャネル無線機群１１２１単接続無線装置側上位層１１１２２単接続無線装置側無線機群１１３１新規接続無線装置側上位層２１２０１呼出符号１２０２識別符号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】利用する帯域を複数に分割した狭帯域チ
ャネルを用いる無線通信装置に於いて、通信目的に応じ
て細い狭帯域チャネルを必要な本数だけ確保するように
構成されている、無線通信システム。
【請求項２】利用する帯域に複数の識別符号を用いて
多重化通信を行う無線通信装置に於いて、通信目的に応
じて必要な符号数を割り当てまたは取得するように構成
されている、無線通信システム。
【請求項３】請求項１に記載の無線通信システムに於
いて、対を成す回線終端が用いる通信装置の備える同時
稼働が可能なチャネルの数が異なる場合に、利用できる
チャネル数を自動的に決めて回線接続を行う、回線接続
装置。
【請求項４】上位層から受け取ったデータを狭帯域チ
ャネルで伝送できるブロックサイズに区切るデータパケ
ット生成部と、得られたパケットを狭帯域回線に分配す
る回線多重化部と、多重化回線を制御する多重化制御部
とを備え、該多重化制御部が該上位層からの接続要求が
発生した際にまず予め決められた第１チャネルの送受信
機で接続動作を行い、通信相手が確保できる限り第２チ
ャネル以降順に接続動作を繰り返し多重化回線の確立を
行うように構成されている、送受信装置。
【請求項５】通信回線からの呼び出しに応じて停止中
の受信部を割り当て接続要求に応じる逆多重化制御部
と、接続されたチャネルのＩＤを用いて受信されたデー
タパケットを順列し直す回線逆多重化部と、順列された
データパケットを逆多重化して元データを復元するデー
タ復元部を備え、逆多重化制御部が通信相手となる装置
からの呼び出しに対しまず予め決められた第１チャネル
の送受信機で応答動作を行い、応答が可能なら第２チャ
ネル以降順に応答動作を繰り返し多重化回線での応答を
行うように構成されている、送受信装置。
【請求項６】上位層から受け取るデータ列の種別によ
り適切なチャネル数の確立をもって以降の多重化回線接
続動作を制限する多重化制御部を備えた送受信装置。
【請求項７】回線確立後未使用の送受信部を用いて既
に確立済みの多重化回線とは別途に第１チャネルでの接
続動作を行い、複数の上位層からの情報を符号化するよ
うに構成されている、請求項６に記載の送受信装置。
【請求項８】回線確立後未使用の送受信機を用いて既
に確立済みの多重化回線とは別途に第１チャネルでの応
答動作を行い、複数の上位層に対して情報を復号化する
ように構成されている、請求項６に記載の送受信装置。
【請求項９】前記複数のチャネルの本数に代えて単一
チャネル内での識別符号を利用した多重化を行う回線接
続が可能なように構成されている、請求項３に記載の回
線接続装置。
【請求項１０】前記多重化制御部に代わり識別符号を
制御する識別符号多重化制御部を備えており、それによ
り、該識別符号を利用した多重化通信において、多重化
回線の確立が行われる、請求項４に記載の送受信装置。
【請求項１１】前記逆多重化制御部に代わり識別符号
を制御する識別符号逆多重化制御部を備え、該識別符号
を利用した多重化通信上で同様の多重化回線の応答を行
うように構成されている、請求項５に記載の送受信装
置。
【請求項１２】上位層から受け取るデータ列の種類に
より単一チャネル内の識別符号の割り当てもしくは取得
個数で以降の多重化回線接続動作を制限する識別符号多
重化制御部を備えた送受信装置。
【請求項１３】回線確立後未使用の識別符号を用いて
既に使用中の多重化回線とは別途複数個目の接続動作を
行い、複数の上位層からの情報を符号化伝送するように
構成されている、請求項１２に記載の送受信装置。
【請求項１４】回線確立後未使用の識別符号を用いて
既に使用中の多重化回線とは別途複数個目の応答動作を
行い、複数の上位層からの情報を復号化するように構成
されている、請求項１２に記載の送受信装置。
【請求項１５】通信終了時に回線を解放せずに、一ま
たは少数接続だけを保持することで再接続時に必要な多
重化接続を高速で復元するように構成されている、請求
項３又は９に記載の回線接続装置。
【請求項１６】電波の使用帯域が複数の離散的な帯域
として認可もしくは追加されたものであっても、１帯域
内の狭帯域化通信の延長として仮想的に１帯域として通
信するように構成されている、請求項３又は９に記載の
回線接続装置。