JP2021052277A - 送信装置、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のスロットの使い方を変更することによって効率的な通信を実現する技術を提供する。【解決手段】送信部５０は、複数のフレームが時分割多重されるとともに、各フレームにおいて複数のスロットが時分割多重されており、各フレームにおける１つ以上のスロットを使用してデータを送信する。制御部２８は、送信部５０の動作を制御する。制御部２８は、各フレームにおける２つ以上のスロットのそれぞれにおいて互いに異なったデータを送信させる高速モードと、各フレームにおける２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる冗長化モードとを含む複数の送信モードのいずれかを選択する。【選択図】図６

Description

本発明は、送信技術に関し、特にデータを送信する送信装置、プログラムに関する。

無線通信においてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式でデータを送信する際、各フレームにおいて所定のスロットが使用される。また、データを複数のブロックに分割してから送信し、データの受信においてエラーが発生した場合にエラー箇所に相当するブロックが再送される。そのため、ソフトウエアのデータの送信が終了するまでの時間が長くなる傾向にあった。さらに、データが大きくなるほど再送が発生しやすい。特許文献１では、複数のスロットで同一データを送信することによって、データ伝送の信頼性が高められている。

特開２００６−１２１３９３号公報

しかしながら、特許文献１では、通信状況に応じて、複数のスロットの使い方を変更することによって効率的な通信を実現することは考慮されていない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のスロットの使い方を変更することによって効率的な通信を実現する技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の送信装置は、複数のフレームが時分割多重されるとともに、各フレームにおいて複数のスロットが時分割多重されており、各フレームにおける１つ以上のスロットを使用してデータを送信する送信部と、送信部の動作を制御する制御部とを備える。制御部は、各フレームにおける２つ以上のスロットのそれぞれにおいて互いに異なったデータを送信させる高速モードと、各フレームにおける２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる冗長化モードとを含む複数の送信モードのいずれかを選択する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、複数のスロットの使い方を変更することによって効率的な通信を実現できる。

実施例１に係る通信システムの構成を示す図である。 通信システムにおけるフレームの構成を示す図である。 第１通信装置から送信されるデータの配置を示す図である。 図４（ａ）−（ｃ）は、通信装置において使用される通信モードを示す図である。 図５（ａ）−（ｂ）は、誤りの発生を示す図である。 通信装置の構成を示す図である。 ヘッダのフォーマットを示す図である。 データのフォーマットを示す図である。 通信装置による送信手順を示すフローチャートである。 通信装置による別の送信手順を示すフローチャートである。 図１１（ａ）−（ｂ）は、実施例２に係る通信装置において使用される冗長化モードを示す図である。 ヘッダのフォーマットを示す図である。 通信装置による送信手順を示すフローチャートである。 図１４（ａ）−（ｂ）は、実施例３に係る通信装置において使用される通信モードを示す図である。

（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、まず概要を述べる。本発明の実施例において、通信システムは、例えば業務用無線であり、複数のフレームが時分割多重されるとともに、各フレームにおいて２つのスロットが時分割多重されている。送信側の通信装置は、２つのスロットのうち、所定の１つのスロットのみが使用可能である場合、各フレームにおける１つのスロットを使用してデータを送信する。また、さらに効率的な通信を実現するために、２つのスロットが両方とも使用されていない場合、当該通信装置は、２つのスロットを使用してデータを送信する。

送信側の通信装置は、受信側の通信装置における電波環境に関する情報（ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）など）、受信結果（受信エラー情報など）等を取得し、それに応じて高速にデータを転送する高速モードと、エラー耐性の高い冗長化モードのいずれか一方を選択する。送信側の通信装置は、選択したモードを使用してデータを送信する。また、冗長化モードにおいて、同一データを隣接するスロットに配置せず、同一データを配置する２つのスロット間に少なくとも１つの他のスロットが存在するようにしてエラー耐性をより高める。

図１は、通信システム１００の構成を示す。通信システム１００は、通信装置１０と総称される第１通信装置１０ａ、第２通信装置１０ｂ、第３通信装置１０ｃ、第４通信装置１０ｄを含む。通信システム１００に含まれる通信装置１０の数は「４」に限定されない。ここでは、一例として、第１通信装置１０ａと第２通信装置１０ｂが通信のペアとされているとともに、第３通信装置１０ｃと第４通信装置１０ｄが通信のペアとされている。第１通信装置１０ａから第４通信装置１０ｄは、同様の構成を有するが、ここでは、第１通信装置１０ａと第３通信装置１０ｃを送信側の通信装置１０とし、第２通信装置１０ｂと第４通信装置１０ｄを受信側の通信装置１０とする。本実施例では説明を簡潔にするため、通信装置１０同士は基地局装置を介さずに通信するものとするが、もちろん基地局装置を介した通信を行ってもよい。また、２つの通信装置１０による通信に限らず、３つ以上の通信装置１０による通信、すなわちグループ通信を行ってもよい。

第１通信装置１０ａは、ＰＴＴ（Ｐｕｓｈ−Ｔｏ−Ｔａｌｋ）に対応しており、ＰＴＴボタンが押し下げられることによって、音声信号が含まれた発呼信号を送信する。第２通信装置１０ｂは、第２通信装置１０ｂのＰＴＴボタンが押し下げられていない期間において、第１通信装置１０ａからの発呼信号を受信し、発呼信号に含まれた音声信号を再生する。このような第１通信装置１０ａの動作は、発話者によって使用される通信装置１０の動作に相当し、第２通信装置１０ｂの動作は、受話者によって使用される通信装置１０の動作に相当する。第３通信装置１０ｃは第１通信装置１０ａと同様の処理を実行し、第４通信装置１０ｄは第２通信装置１０ｂと同様の処理を実行する。なお、第１通信装置１０ａおよび第３通信装置１０ｃを送信装置と呼び、第２通信装置１０ｂおよび第４通信装置１０ｄを受信装置と呼ぶ場合もある。本実施例では、１つの通信装置１０が送信装置と受信装置の両方の機能を備えるが、送信装置と受信装置が別々の装置であってもよい。

図２は、通信システム１００におけるフレームの構成を示す。横軸が時間を示す。１つの周波数帯において、フレーム１、・・・、フレーム５と示される複数のフレームが時分割多重される。また、各フレームにおいて、スロット１、スロット２と示される複数のスロットが時分割多重される。スロット１とスロット２は、フレーム内の相対的なタイミングが異なった２つのスロットであるといえる。また、異なるフレームのスロット１同士は、フレーム内の相対的なタイミングが同一である２つのスロットであるといえる。また、異なるフレームのスロット２同士は、フレーム内の相対的なタイミングが同一である２つのスロットであるといえる。第１通信装置１０ａは、送信を開始する際に、当該周波数が使用されていない場合、フレームおよびスロットのタイミングを形成し、各フレームにおけるスロット１を使用してデータを送信する。後述する通常モードにおいて、第１通信装置１０ａがスロット１を使用することは、予め定められている。例えば、第１通信装置１０ａの動作を設定するパソコン等のソフトウエアによって、スロット１の使用が設定されている。第２通信装置１０ｂがスロット１を使用することも同様に設定がなされている。

このような状況下において第３通信装置１０ｃは、送信を開始する際に、第１通信装置１０ａからのデータを受信し、第１通信装置１０ａにおいて形成されるフレームおよびスロットのタイミングへの同期を実行する。第３通信装置１０ｃは、同期により形成されたフレームおよびスロットをもとに、各フレームにおけるスロット２を使用してデータを送信する。後述する通常モードにおいて、第３通信装置１０ｃがスロット２を使用することは、予め定められている。第４通信装置１０ｄがスロット２を使用することも同様に設定がなされている。

図３は、第１通信装置１０ａから送信されるデータの配置を示す。前述のごとく、第１通信装置１０ａは、各フレームのスロット１を使用する。第１通信装置１０ａは、スロット１において、ヘッダ、データ１／１０、データ２／１０、・・・、データ１０／１０を順に間欠送信する。データは前述の発呼信号に相当する。以下では、このように、所定の１つのスロット（自通信装置１０に対して指定されたスロット）を用いて送信がなされる通信モードを通常モードと呼ぶ。

本実施例における第１通信装置１０ａは、スロット２が使用されていない場合、つまり２つのスロットが両方とも空いている場合、スロット１に加えてスロット２も使用する。その際、２つの通信モードのうちのいずれかが使用される。２つの通信モードを説明するために、ここでは図４（ａ）−（ｃ）を使用する。図４（ａ）−（ｃ）は、通信装置１０において使用される通信モードを示す。図４（ａ）は、使用可能な２つのスロットのそれぞれにおいて互いに異なったデータを送信させる高速モードを示す。本図に示す例では、ヘッダに続いて、データ１からデータ６が順に送信される。そのため、高速モードでは、通常モードと比較してデータ送信の速度が２倍になる。

図４（ｂ）、図４（ｃ）は、使用可能な２つのスロットにおいて同一のデータを送信させる冗長化モードを示す。本図に示す例では、ヘッダに続いて、データ１からデータ６が２回ずつ送信される。このように、冗長化モードで使用されるデータの塊の単位を「データグループ」あるいは単に「グループ」と呼ぶ。本図に示す例では、１つのグループが６個のデータ（６個のスロット分のデータ）で構成されている。冗長化モードでは、通常モードと同一のデータ送信の速度であるが、エラー耐性が高められる。冗長化モードでは、さらに第１送信モードと第２送信モードが規定される。

図４（ｂ）は、グループの同一データを異なるフレームのスロット１とスロット２に配置して送信する第１送信モードを示す。第１送信モードでは、グループの同一データが異なるスロットに割り当てられる。例えば、１つのデータ１がフレーム１のスロット１で送信されれば、もう１つのデータ１がフレームＸのスロット２で送信される。１つのグループのデータ数が奇数個である場合、第１送信モードを使用すればよい。その際、隣接するスロットに同じデータが連続しないように、同じデータは時間的に離れたスロットに割り当てられる。このために、まず複数のデータを１つのグループにまとめる。ここでは、データ１〜データ６の６つのデータが１つのグループに含まれる。１つのグループの複数のデータが送信された後、同じグループの複数データがもう一度送信される。このように送信することで、同一のデータが２回送信されるので、エラー耐性が高まる。

図４（ｃ）は、グループの同一データを異なるフレームの同じスロットで送信する第２送信モードを示す。第２送信モードでは、同一データが同じスロット番号に割り当てられる。例えば、１つのデータ１がフレーム１のスロット１で送信されれば、もう１つのデータ１がフレームＸのスロット１で送信される。第２送信モードでは、あるタイミング（時間区間）で連続的に障害が発生する場合のエラー耐性がより高められる。また、データ送信処理がより単純になる。なお、１つのグループのデータ数が偶数個である場合、第１送信モードを使っても、第２送信モードを使ってもよい。

図５（ａ）−（ｂ）は、通信エラーの発生した状況を示す図である。これらは、第１送信モードによってデータを送信している場合に、斜線で示したスロットに割り当てられたデータおいてエラーが発生している状況を示す。図５（ａ）では、連続した複数のスロットに割り当てられたデータにおいてエラーが発生しており、図５（ｂ）では、スロット１に割り当てられたデータにおいてエラーが発生している。データにエラーが発生しているスロット以外のスロットに同一のデータが割り当てられていれば、第２通信装置１０ｂは正常にデータを受信できる。つまり、データが受信エラーとなるスロットがあっても別のタイミングで同一のデータが受信可能であるので、通信成功率が改善される。本実施例では、１グループのデータ数Ｎを２以上とする。また、１つのグループのデータ数に応じて、同一データが配置される時間間隔が変わる。つまり、１つのグループのデータの個数が多いほど、同一データは時間的に離れた位置に配置される。一般的に、同一データの時間間隔が離れているほど、２つの同一データが両方とも受信できない可能性が減るので、エラー耐性が高くなる。

図６は、通信装置１０の構成を示す。通信装置１０は、操作部２０、表示部２２、マイク２４、スピーカ２６、制御部２８、通信部３０を含む。制御部２８は、取得部４０を含み、通信部３０は、送信部５０、受信部５２を含む。通信装置１０は、図１の第１通信装置１０ａから第４通信装置１０ｄに相当する。ここでは、（１）送信の基本動作、（２）受信の基本動作、（３）２つのスロットを使用した送信動作、（４）２つのスロットを使用した受信動作の順に説明する。

（１）送信の基本動作
操作部２０は、例えばＰＴＴボタン等の操作ボタンを含む。ＰＴＴボタンは、通信装置１０が発話者によって使用される場合に発呼信号を送信するために押し下げられる。あるいは、操作部２０はタッチパネル等であってもよく、操作部２０が物理的な操作ボタンを含まなくてもよい。表示部２２は、通信装置１０の状態、通信状況などを表示する。表示部２２は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。マイク２４は、発話者によって発せられる音声を受けつける。マイク２４は、音声を電気信号に変換し、電気信号の音声（以下、これもまた「音声」という）を制御部２８に出力する。制御部２８は、操作部２０からの入力等を契機に通信を行うために、通信部３０を制御する。

制御部２８は、ＰＴＴボタンの押し下げ等の操作部２０の所定の状態を検出する。制御部２８が操作部２０の所定の状態を検出している場合、制御部２８は、マイク２４から音声を受けつける。制御部２８は、音声に対して符号化等の処理を実行することによって音声信号を生成する。送信部５０は、制御部２８において生成された音声信号が含まれた発呼信号を生成する。発呼信号には、発呼信号の送信元である通信装置１０のＩＤと、発呼信号の宛先である通信装置１０のＩＤも含まれる。グループ通信である場合、発呼信号の宛先である通信装置１０のＩＤの代わりに、発呼信号の宛先であるグループのＩＤが含まれてもよい。送信部５０は、上述したように所定の１つのスロットを用いて、他の通信装置１０に発呼信号を送信する。

（２）受信の基本動作
通信装置１０が受話者によって使用される場合、ＰＴＴボタンは押し下げられない。制御部２８がＰＴＴボタン押し下げ等の操作部２０の所定の状態を検出してない場合、受信部５２は、上述したように所定の１つのスロットを用いて、他の通信装置１０からの発呼信号を受信する。受信部５２は、発呼信号から宛先となる通信装置１０のＩＤを抽出する。受信部５２は、抽出したＩＤが自装置のＩＤである場合、発呼信号から音声信号を抽出し、音声信号を制御部２８に出力する。制御部２８は、音声信号に対して復号等の処理を実行することによって、音声を取得する。制御部２８は音声を再生してスピーカ２６に出力する。スピーカ２６は、外部に音声を出力する。

（３）２つのスロットを使用した送信動作
制御部２８は、受信部５２に信号を受信させることによって、使用可能な周波数帯において他の通信装置１０による通信がなされているか否かを判定する。具体的に説明すると、制御部２８は、受信した信号の強度が一定値よりも大きい場合、他の通信装置１０による通信がなされていると判定し、受信した信号の強度が一定値以下である場合、他の通信装置１０による通信がなされていないと判定する。

これに続いて、制御部２８は、図２に示すフレームを考慮し、１フレームにおける２スロットが両方とも使用されているか、１フレームにおける１スロットが使用されているか、１フレームにおける２スロットが両方とも使用されていないかを判定する。ここで、１フレームにおける２スロットが両方とも使用されている場合は２スロットに空きがない状態であるので、制御部２８は、通信不可能であると判定する。１フレームにおける１スロットが使用されている場合、制御部２８は、当該スロットが自通信装置１０が使用予定のスロット（所定のスロット）であるかをさらに判定する。制御部２８は、当該スロットが使用予定のスロットでなければ、１スロットによる通信が可能であると判定し、当該スロットが使用予定のスロットであれば、通信不可能であると判定する。制御部２８は、１スロットによる通信が可能であると判定した場合、（１）の送信処理を実行する。

１フレームにおける２スロットが両方とも使用されていない場合は２スロットに空きがある状態であるので、制御部２８は、２スロットによる通信が可能であると判定する。その際、制御部２８は、データの送信先になる他の通信装置１０に対して、受信品質、例えばＲＳＳＩを測定させ、かつ測定したＲＳＳＩの送信を要求するためのメッセージ（以下、「受信ＲＳＳＩ確認メッセージ」という）を送信部５０から送信する。ここで、１つまたは複数の受信ＲＳＳＩ確認メッセージが送信される。例えば、スロットごとに２つの受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信してもよい。この方法は、スロットごとに受信品質が異なる可能性がある場合に適する方法である。また例えば、異なるタイミング（異なるフレーム）で複数の受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信してもよい。この方法は、受信品質が時間の経過とともに変動する可能性がある場合に適する方法である。また例えば、スロットごとに複数の回数受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信してもよい。例えば、スロット１で２回受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信し、スロット２で２回受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信してもよい。この方法は、スロットごとに受信品質が異なる可能性があり、かつ時間の経過とともに受信品質が変動する可能性がある場合に適する方法である。

他の通信装置１０は、１つまたは複数の受信ＲＳＳＩ確認メッセージを受信すると、受信ＲＳＳＩ確認メッセージのそれぞれに対するＲＳＳＩを測定し、１つまたは複数のＲＳＳＩが含まれたメッセージ（以下、「受信ＲＳＳＩ応答メッセージ」という）を通信装置１０に送信する。例えば、他の通信装置１０は、スロット１の受信ＲＳＳＩ確認メッセージと、スロット２の受信ＲＳＳＩ確認メッセージを２回受信した場合、スロット１におけるＲＳＳＩとスロット２におけるＲＳＳＩを測定し、それぞれのＲＳＳＩが含まれた２つの受信ＲＳＳＩ応答メッセージを送信する。受信部５２は、受信ＲＳＳＩ応答メッセージを他の通信装置１０から受信する。取得部４０は、受信部５２において受信した受信ＲＳＳＩ応答メッセージから、１つまたは複数のＲＳＳＩを取得する。これは、データの送信先になる他の通信装置１０におけるデータの受信品質に関する情報を取得することに相当する。

制御部２８は、取得部４０において取得した１つまたは複数のＲＳＳＩをもとに、通信モードを決定する。これは、高速モードと冗長化モードとの一方を選択することに相当する。制御部２８は、複数のＲＳＳＩを取得した場合、複数のＲＳＳＩの統計値を取得（算出）する。統計値は、例えば、平均値、中央値、最小値である。なお、複数ではなく１つのＲＳＳＩを取得した場合でも、便宜上、取得した１つの値を統計値と呼ぶ。制御部２８は、統計値と第１しきい値とを比較し、統計値が第１しきい値よりも大きければ高速モードを選択し、統計値が第１しきい値以下であれば冗長化モードを選択する。つまり、制御部２８は、取得部４０において取得した情報をもとに、受信品質が第１しきい値よりもよければ（第１しきい値よりも高ければ）高速モードを選択し、受信品質が第１しきい値よりもよくなければ（第１しきい値以下であれば）冗長化モードを選択する。ここで、制御部２８は、自装置におけるＲＳＳＩに応じて送信モードを選択してもよく、取得部４０において取得したＲＳＳＩ（他の装置におけるＲＳＳＩ）と自装置におけるＲＳＳＩの両方を考慮して、送信モードを選択してもよい。例えば、第１通信装置１０ａが第２通信装置１０ｂからデータを受信した際の自装置におけるＲＳＳＩを記憶しておき、それに応じて、第１通信装置１０ａが第２通信装置１０ｂにデータを送信する際の送信モードを選択してもよい。また、第１通信装置１０ａが第１通信装置１０ａにおけるＲＳＳＩと、第２通信装置１０ｂにおけるＲＳＳＩの両方に基づいて送信モードを選択してもよい。また、基地局装置を介した通信を行う場合、通信装置１０は基地局装置からの信号のＲＳＳＩをもとに、送信モードを選択してもよい。

制御部２８は、冗長化モードを選択した場合、１つのグループのデータ数が奇数個であれば、第１送信モードを選択する。また１つのグループのデータ数が偶数個の場合、取得部４０において取得したスロットごとのＲＳＳＩをもとに、第１送信モードと第２送信モードとの一方を選択してもよい。制御部２８は、複数のＲＳＳＩのそれぞれを第２しきい値と比較し、ＲＳＳＩが第２しきい値以下となるスロットに対して障害発生を認識する。また、制御部２８は、障害発生となるスロットの配置に応じて、第１送信モードと第２送信モードとの一方を選択する。具体的に説明すると、スロット１あるいはスロット２の一方に固有な障害が発生する頻度が高い場合、つまり特定のスロットにのみ障害が発生する頻度が高い場合、制御部２８は、第１送信モードを選択する。それ以外の場合、制御部２８は、第２送信モードを選択する。それ以外の場合には、特定のタイミングで連続的に障害が発生する頻度が高い場合を含む。このように制御部２８は、送信部５０の動作を制御する。第１送信モードでは、グループの同一データが異なるスロットに割り当てられため、一方のスロットに障害が発生する頻度が高くても、他方のスロットに割り当てられた同じデータが受信できる可能性が高い。また、特定のタイミングで連続的に障害が発生する頻度が高い場合、同一データが配置される間隔（時間差）をより広くできる第２送信モードを選択することにより、エラー耐性をより向上させる。

送信部５０は、制御部２８において選択された高速モード、冗長化モードの第１送信モード、冗長化モードの第２送信モードに応じてデータを送信する。その際、送信部５０は、各フレームにおける２つのスロットを使用する。送信部５０は、図４（ａ）−（ｃ）に示されるヘッダであって、かつデータの先頭で送信すべきヘッダを生成する。図７は、ヘッダのフォーマットを示す。「Ｄａｔａ Ｋｉｎｄ」は、当該スロットデータのデータ種別を示す。具体的には、当該スロットデータがヘッダであることを示すビットパターンであり、後続のスロットデータ（ペイロード）と区別可能な所定のビットパターンが記録されている。「２ｓｌｏｔ」は、送信に２つの（複数の）スロットを使用するか否かを示す。「０」であれば１スロットで送信することを示し、「１」であれば２スロットで送信することを示す。「ｄｕｐ」は、２スロットで同じデータを送信するか否かを示す。「０」であれば同じデータを送信しないことを示し、「１」であれば同じデータを送信することを示す。「Ｓｏｕｒｃｅ ＩＤ」はデータ送信元の通信装置１０のＩＤを示し、「Ｔａｒｇｅｔ ＩＤ」はデータの送信先の通信装置１０のＩＤを示す。「Ｄａｔａ Ｂｌｏｃｋ」は送信データ数、つまりヘッダ以降に送信するデータ（ペイロード）の総数を示す。本実施例では、ヘッダが配置されたスロットにおけるデータの総数を示す。つまり、スロットごとのデータの総数を示す。ただし、これに限らず、２つのスロットを合わせたデータの総数が記録されていてもよい。「ＣＲＣ」は誤り検出用の符号を示す。高速モードの場合、２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=０とされ、冗長化モードの場合、２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=１とされる。第１送信モードあるいは第２送信モードを示すための情報がｄｕｐに含まれてもよい。また、通常モードの場合、２ｓｌｏｔ=０、ｄｕｐ=０とされる。図６に戻る。

また、送信部５０は、図４（ａ）−（ｃ）に示されるデータであって、かつヘッダに続いて送信すべきデータを生成する。図８は、データのフォーマットを示す。「Ｄａｔａ Ｎｏ.」は、送信データ数に対するデータの順番を示す番号である。「Ｄａｔａ」は送信対象となるデータである。「ＣＲＣ」は誤り検出用の符号を示す。受信側の通信装置１０は、ＣＲＣを用いて、通信エラーが発生したことを検出できる。受信側の通信装置１０は、受信したヘッダをもとに、高速モード、冗長化モードの第１送信モード、冗長化モードの第２送信モード、通常モードのいずれかを特定し、特定した通信モードをもとにデータを受信する。

これまで、制御部２８は、受信側の通信装置１０におけるＲＳＳＩをもとに高速モードと冗長化モードとの一方を選択しているが、別の基準で通信モードを選択してもよい。例えば、送信部５０が高速モードで送信したデータに対して、受信側の通信装置１０において通信エラーを検出したとする。受信側の通信装置１０は、送信側の通信装置１０にＮａｃｋを送信する。送信側の通信装置１０の制御部２８は、受信部５２がＮａｃｋを受信した場合に、再送するデータに対して冗長化モードの使用を決定する。つまり、通信エラーが生じていない間には高速モードが使用され、通信エラーが生じた場合には冗長化モードへの切替がなされる。通信装置１０のユーザが特別な操作をしなくても、自動的に適切な通信モードが選択されるので、ユーザの利便性が高くなる。このような処理は、これまでの説明の処理と組み合わされてもよい。

（４）２つのスロットを使用した受信動作
制御部２８は、受信部５２に所定の１つのスロットの信号を受信させる。例えば、第２通信装置１０ｂであればスロット１の信号を受信し、第４通信装置１０ｄであればスロット２を受信する。制御部２８は、受信した信号から所定のビットパターンに一致するヘッダを特定し、ヘッダの「Ｔａｒｇｅｔ ＩＤ」が自通信装置１０のＩＤに一致する場合に、以下の処理を行う。まず「２ｓｌｏｔ」が「０」であるか「１」であるかを判定する。「２ｓｌｏｔ」が「０」である場合、（２）の受信処理を実行する。次に「２ｓｌｏｔ」が「１」である場合、もう一方のスロットについても受信し、同様にヘッダを特定して解析する。２つのスロットの各ヘッダは、「Ｄａｔａ Ｋｉｎｄ」、「２ｓｌｏｔ」、「ｄｕｐ」、「Ｓｏｕｒｃｅ ＩＤ」、「Ｔａｒｇｅｔ ＩＤ」に関して同じ情報が設定されている。制御部２８は、「Ｄａｔａ Ｂｌｏｃｋ」に従って、各々のスロットのペイロードを受信し、「ＣＲＣ」を用いてデータエラーを検出する。また制御部２８は、「ｄｕｐ」が「０」であるか「１」であるかを判定する。「ｄｕｐ」が「０」である場合、制御部２８は、受信した２つのスロットのペイロードを「Ｄａｔａ Ｎｏ.」に従って連結してデータを復元する。「ｄｕｐ」が「１」である場合、制御部２８は、「Ｄａｔａ Ｎｏ.」が同じデータを比較し、エラーが検出されていない方のデータを採用し、「Ｄａｔａ Ｎｏ.」に従って連結してデータを復元する。２つのスロットのデータで両方ともエラーが検出されない場合は、任意の方法でそのうちの１つを採用すればよい。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図９は、通信装置１０による送信手順を示すフローチャートである。制御部２８は空きスロットを確認する（Ｓ１０）。ここでは、２スロットが両方とも空いているか、所定の１スロット（自通信装置１０に対して指定されたスロット）のみ空いているかを確認する。なお、説明を簡潔にするため、図９のフローチャートでは、２スロットが両方とも空いていない状況を省略している。所定の１スロットのみ空いていれば（Ｓ１２のＮ）、送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=０、ｄｕｐ=０」が示されたヘッダを送信し（Ｓ１４）、データを送信する（Ｓ１６）。２スロットが両方とも空いていれば（Ｓ１２のＹ）、送信部５０は受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信し（Ｓ１８）、受信部５２は受信ＲＳＳＩ応答メッセージを受信する（Ｓ２０）。受信したＲＳＳＩの値が第１しきい値よりも大きい場合（Ｓ２２のＹ）、送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=０」が示されたヘッダを送信し（Ｓ２４）、データを送信する（Ｓ２６）。受信したＲＳＳＩの値が第１しきい値以下である場合（Ｓ２２のＮ）、送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=１」が示されたヘッダを送信し（Ｓ２８）、データを送信する（Ｓ３０）。

図１０は、通信装置１０による別の送信手順を示すフローチャートである。送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=０」が示されたヘッダを送信し（Ｓ５０）、データを送信する（Ｓ５２）。つまり、まず高速モードでデータを送信する。受信部５２は、受信結果を待ち（Ｓ５４）、受信結果を受信する（Ｓ５６）。受信結果がＯＫである場合（Ｓ５８のＹ）、つまりＡｃｋを受信した場合、送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=０」が示されたヘッダを送信し（Ｓ６０）、データを送信する（Ｓ６２）。受信結果がＯＫでない場合（Ｓ５８のＮ）、つまりＮａｃｋを受信した場合、送信部５０は、「２ｓｌｏｔ=１、ｄｕｐ=１」が示されたヘッダを送信し（Ｓ６４）、データを送信する（Ｓ６６）。つまり、通信エラーが発生した場合に、冗長化モードに切り替えてデータを送信する。

本実施例によれば、各フレームにおける２つのスロットを使用する場合に、高速モードと冗長化モードとの一方を選択し、複数のスロットの使い方を変更することによって、効率的な通信を実現できる。また、複数のスロットの使い方を変更するので、大容量のデータを送信する際の送信時間の短縮および通信成功率の改善を実現できる。また、受信品質がしきい値よりもよければ高速モードを選択し、受信品質がしきい値よりもよくなければ冗長化モードを選択するので、受信品質に適した通信を実行できる。また、冗長化モードを選択した場合、第１送信モードと第２送信モードとの一方を選択するので、エラーの発生パターンに適した通信を実行できる。また、受信品質がよくない場合に、予め冗長化モードを選択するため、通信エラーが発生した後にデータを再送する方式に比べて、通信時間を短縮できる場合がある。

（実施例２）
次に実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、複数の通信装置間において通信を実行する通信システムに関する。特許文献１では、複数のスロットで同一のデータを送信する場合に、エラー耐性の向上が十分に考慮されていない。例えば、同一のデータを送信するための２つのスロットの時間間隔が長い方がエラー耐性向上につながるが、このようなことが十分には考慮されていない。一般的に、同一データの時間間隔が長いほど、エラー耐性は高くなる。一方、同一データの時間間隔が長いほど、送信および受信処理が複雑になり、データを受信するまでに多くの時間が必要になる。したがって、同一データの時間間隔を適切に調節することが望ましい。実施例２に係る通信装置は、受信側の通信装置におけるＲＳＳＩあるいはＡｃｋ／Ｎａｃｋのうちの少なくとも一方をもとに、１グループに対応させるデータの個数、つまり冗長化モードにおける同一データの時間間隔を調節する。実施例２に係る通信システム１００、通信装置１０は、図１、図６と同様のタイプである。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。

図６の通信装置１０における取得部４０は、実施例１と同様に、受信部５２において受信した受信ＲＳＳＩ応答メッセージのうち、複数のＲＳＳＩを取得する。制御部２８は、取得部４０において取得したＲＳＳＩの値が大きいほど、１グループのデータ数Ｎを少なくし、同一データの時間間隔を短くする。このように制御部２８は、同一のデータを送信する２つのスロットの間隔を調節する。図１１（ａ）−（ｂ）は、通信装置１０において使用される冗長化モードを示す。図１１（ａ）は、同一のデータ（例えば「データ１」）の間に５個のスロットが存在し、次の同一データは６番目のスロットに存在するように設定した例である。この場合、スロットの間隔は「６」になる。一方、図１１（ｂ）は、同一のデータが隣接するスロットに配置され、次の同一データは１番目のスロットに存在するように設定した例である。この場合、スロットの間隔は「１」になる。図６に戻る。

送信部５０は、ヘッダを生成する。図１２は、ヘッダのフォーマットを示す。図７と比較して「ｓｈｉｆｔ」が追加される。「ｓｈｉｆｔ」は、冗長化モードにおける同一データの間隔であるシフト量を示す。１グループのデータ数をＮとすると、基本的にシフト量はＮである。図１１（ａ）に示す例では、シフト量は「６」であり、図１１（ｂ）に示す例では、シフト量は「１」である。すなわち、シフト量がＮである場合、同一データが配置される２つのスロットの間にＮ−１個の他のスロットが存在する。

ここで、取得部４０は、所定期間における受信側の通信装置１０でのエラー数を取得し、制御部２８は、エラー数が少ないほど、１グループのデータ数Ｎを少なくすることによって、同一データの時間間隔を短くしてもよい。つまり、制御部２８は、所定期間における受信側の通信装置１０でのエラー数をもとに、シフト量を調節してもよい。また、ＲＳＳＩとエラー数の両方を用いてシフト量を調節してもよい。

以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。図１３は、通信装置１０による送信手順を示すフローチャートである。制御部２８は空きスロットを確認する（Ｓ１００）。図１３においても図９のフローチャートと同様に、２スロットが両方とも空いているか、所定の１スロットのみ空いているかを確認する。なお、説明を簡潔にするため、図１３のフローチャートにおいても、２スロットが両方とも空いていない状況を省略している。所定の１スロットのみ空いていれば（Ｓ１０２のＮ）、送信部５０は、通常モードによる送信を決定し、ヘッダを作成する（Ｓ１０４）。送信部５０はヘッダを送信し（Ｓ１０６）、データを送信する（Ｓ１０８）。

２スロットが両方とも空いていれば（Ｓ１０２のＹ）、送信部５０は受信ＲＳＳＩ確認メッセージを送信し（Ｓ１１０）、受信部５２は受信ＲＳＳＩ応答メッセージを受信する（Ｓ１１２）。制御部２８は、受信ＲＳＳＩ（受信品質）に応じてシフト量を設定する（Ｓ１１４）。制御部２８は、例えば、取得したＲＳＳＩが大きいほど、シフト量を小さくする。また例えば、ＲＳＳＩがしきい値θ１以上の場合に、高速モードにし、ＲＳＳＩがしきい値θ１未満かつしきい値θ２以上（θ１＞θ２）に、冗長化モードでシフト量を１にし、ＲＳＳＩがしきい値θ２未満かつしきい値θ３以上（θ２＞θ３）に、シフト量を２にし、ＲＳＳＩがしきい値θ３未満である場合に、シフト量を３にしてもよい。送信部５０はヘッダを作成する（Ｓ１１６）。送信部５０はヘッダを送信し（Ｓ１１８）、データを送信する（Ｓ１２０）。シフト量が大きいほどエラー耐性は高くなるが、一方でシフト量が大きいほど、データの送信処理および受信処理は複雑になる。このため、受信品質に応じて、適切なシフト量を設定することが望ましい。

本実施例によれば、受信品質に応じて、同一データが配置されるスロット間隔を動的に調整するため、通信環境に合ったデータ送信を効率よく行うことができる。つまり、受信品質が高い場合には、同一データのスロット間隔を短くし、受信品質が低い場合には、同一データのスロット間隔を長くするため、必要十分なエラー耐性の確保と、送受信処理の効率化とを両立することができる。

（実施例３）
次に実施例３を説明する。実施例３は、これまでと同様に、複数の通信装置間において通信を実行する通信システムに関する。これまでは、一例として１フレームのスロット数が２であるとしているが、これに限定されない。例えば、１フレームが３スロット以上で構成されてもよい。実施例３に係る通信システム１００、通信装置１０は、図１、図６と同様のタイプである。ここでは、これまでとの差異を中心に説明する。

図１４（ａ）−（ｂ）は、通信装置１０において使用される通信モードを示す。ここでは、１フレームが３スロットである場合を示す。図１４（ａ）は高速モードを示し、図１４（ｂ）は冗長化モードを示す。ここでは、高速モードおよび冗長化モードに、２スロットを使用しているが、３スロットを使用してもよい。つまり、１フレームがＫスロットの通信システム１００において、高速モードおよび冗長化モードを実行する場合に、２スロット以上かつＫスロット以下の任意の数のスロットが使用されてもよい。例えば、冗長化モードにおいて３スロットを使用し、同一データを異なるタイミングで３回送信してもよい。このように冗長化モードにおいて３スロット以上を用いることにより、エラー耐性をさらに高めることができる。また例えば、高速モードにおいて３スロットを使用してもよい。

高速モードで使用するスロット数と、冗長化モードで使用するスロット数は、同じであっても異なっていてもよい。高速モードで使用するスロット数と、冗長化モードで使用するスロット数を同じにすると、通信装置１０および通信システム１００の処理を簡略化（効率化）することができる。例えば、通信装置１０がデータ送信時に所定数のスロットを確保した場合、受信品質に応じて高速モードと冗長化モードとを切り替える際には、新たなスロットを確保する処理は必要ない。一方、高速モードで使用するスロット数と、冗長化モードで使用するスロット数を異なる値にすると、より高い自由度で通信システム１００の特性を設定（設計）することができる。例えば、通信の高速化はそれほど必要ないが、エラー耐性を高める必要性が高い場合には、高速モードで使用するスロット数を「２」とし、冗長化モードで使用するスロット数を「４」にしてもよい。つまり、必要十分な通信速度の確保と、必要十分なエラー耐性の確保とを両立することができる。

また、使用するスロットの番号を指定するデータがヘッダに追加されてもよい。具体的には、１フレームがＫスロットの通信システム１００において、図７に示すようなヘッダにＫビットのフラグ（使用スロットフラグ）を用意し、使用するスロットのビットを「１」に、使用しないスロットのビットを「０」にすればよい。例えば、１フレームが３スロットの通信システム１００において、「スロット１、２を使用」、「スロット２、３を使用」、「スロット１、３を使用」、「スロット１、２、３を使用」といった情報が表される。

本実施例によれば、１フレームにおけるスロット数が３以上であってもよいので、実施例の適用範囲を拡大できる。また、高速モードにおいて３つ以上のスロット用いることにより、さらに高速なデータ通信ができる。また、冗長化モードにおいて３つ以上のスロットを用いることにより、さらにエラー耐性を高めることができる。また、高速モードで使用するスロット数と、冗長化モードで使用するスロット数を同じ値に設定できるため、通信装置および通信システムの処理を簡略化できる。また、高速モードで使用するスロット数と、冗長化モードで使用するスロット数を別の値に設定できるため、必要十分な通信速度と、必要十分なエラー耐性とを両立できる。

また、通信システム１００内に存在する他の通信装置１０（送信装置）の数に応じて、高速モードおよび冗長化モードで使用するスロット数（２以上）を決定（設定）してもよい。例えば、第１通信装置１０ａの近傍に位置する他の通信装置１０の数が多い場合は、第１通信装置１０ａが高速モードおよび冗長化モードで使用するスロット数をより少なくする。一方、第１通信装置１０ａの近傍に位置する他の通信装置１０の数が少ない場合は、第１通信装置１０ａが高速モードおよび冗長化モードで使用するスロット数をより多くする。具体的にはまず、各々の通信装置１０がＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて自装置の位置情報を計測し、通信装置１０同士でその情報を交換する。あるいは、各々の通信装置１０が通信システム１００の管理装置（不図示）から、他の通信装置１０の位置情報を取得してもよい。そして、第１通信装置１０ａは近傍（自装置から所定の距離以内）に位置する他の通信装置１０の数を算出し、その数に応じて高速モードおよび冗長化モードで使用するスロット数を決定する。また近傍に限らず、第１通信装置１０ａと同じスロットを使用する可能性のある他の通信装置１０の数に応じて、高速モードおよび冗長化モードで使用するスロット数を決定してもよい。このような処理を行うことにより、高速モードおよび冗長化モードを使用することによる他の通信装置１０への影響を低減することができる。つまり、複数のスロットを使用することによって、他の通信装置１０が通信できなくなる可能性を低減することができる。

また、冗長化モードにおいて、全ての送信データを冗長化せずに、一部の送信データのみを冗長化してもよい。例えば、通信装置１０が送信するデータ１〜データ４のうち、データ１〜２の重要度は低く、データ３〜４の重要度が高い場合を想定する。また、１フレームが３スロットで構成されており、通信装置１０は３スロット全てを使用できるものとする。このような場合、フレーム１のスロット１でデータ３を送信し、フレーム１のスロット２でデータ４を送信し、フレーム１のスロット３でデータ１を送信し、フレーム２のスロット１でデータ２を送信し、フレーム２のスロット２でデータ３を送信し、フレーム２のスロット３でデータ４を送信してもよい。つまり、重要度の低いデータは冗長化せずに１回のみ送信し、重要度の高いデータは冗長化して複数のフレームで複数回送信してもよい。このような処理を行うことにより、通信速度とエラー耐性とのバランスをさらに細かく調整することができる。

なお、上述の説明では、通信装置１０が使用するスロットは、通信装置１０ごとに予め設定されているものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、通信装置１０が全てのスロットの使用状況をサーチし、その結果をもとに送信に使用するスロットを動的に選択してもよい。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施例１から３の任意の組合せも有効である。本変形例によれば実施例１から３の任意の組合せによる効果を得ることができる。

１０ 通信装置、 ２０ 操作部、 ２２ 表示部、 ２４ マイク、 ２６ スピーカ、 ２８ 制御部、 ３０ 通信部、 ４０ 取得部、 ５０ 送信部、 ５２ 受信部、 １００ 通信システム。

Claims (7)

1. 複数のフレームが時分割多重されるとともに、各フレームにおいて複数のスロットが時分割多重されており、各フレームにおける１つ以上のスロットを使用してデータを送信する送信部と、
   前記送信部の動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、各フレームにおける２つ以上のスロットのそれぞれにおいて互いに異なったデータを送信させる高速モードと、各フレームにおける２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる冗長化モードとを含む複数の送信モードのいずれかを選択する送信装置。
2. データの送信先になる受信装置におけるデータの受信品質に関する情報を取得する取得部をさらに備え、
   前記制御部は、前記取得部において取得した情報をもとに、高速モードまたは冗長化モードを選択する請求項１に記載の送信装置。
3. データの送信先になる受信装置におけるデータの受信品質に関する情報を取得する取得部をさらに備え、
   前記制御部は、前記取得部において取得した情報をもとに、冗長化モードにおいて同一のデータを送信させる２つ以上のスロットの間隔を調節する請求項１に記載の送信装置。
4. 前記制御部は、冗長化モードを選択した場合、前記取得部において取得した情報をもとに、フレーム内の相対的なタイミングが異なった２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる第１送信モードと、フレーム内の相対的なタイミングが同一である２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる第２送信モードとの一方を選択する請求項２または３に記載の送信装置。
5. 前記制御部は、高速モードで使用するスロットの数と、冗長化モードで使用するスロットの数とが同じになるように、前記送信部を制御する請求項１から４のいずれか１項に記載の送信装置。
6. 前記制御部は、通信システム内に存在する他の送信装置の数に応じて、高速モードおよび冗長化モードで使用するスロットの数を設定し、前記送信部を制御する請求項１から５のいずれか１項に記載の送信装置。
7. コンピュータに、
   複数のフレームが時分割多重されるとともに、各フレームにおいて複数のスロットが時分割多重されており、各フレームにおける１つ以上のスロットを使用してデータを送信するステップと、
   前記送信するステップの動作を制御するステップとを実行させるプログラムであって、
   前記制御するステップは、各フレームにおける２つ以上のスロットのそれぞれにおいて互いに異なったデータを送信させる高速モードと、各フレームにおける２つ以上のスロットにおいて同一のデータを送信させる冗長化モードとを含む複数の送信モードのいずれかを選択することを特徴とするプログラム。

Images