JP3577511B2

JP3577511B2 - Communication method, base station, terminal, and communication system

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Publication number: JP3577511B2
Application number: JP2001212753A
Authority: JP
Inventors: 博司原田; 誠沖田; 雅行藤瀬
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP2003032171A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばマルチメディアデータを基地局から車両に対して伝送すると共に、車両から基地局に対してデータを伝送する路車間通信システムに対して適用可能な通信方法、基地局、端末および通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
路車間通信システムに対する要求としてマルチメディア通信の実現がある。マルチメディア通信では、端末から情報の要求を行い、画像や音楽データ等のマルチメディアデータをダウンロードする場合が多く、端末からの送信（上り）データ量に比して受信（下り）データ量が多いという特徴がある。したがって、路車間通信システムによってマルチメディア通信を実現するためには、バースト的に発生する大量のデータを効率良く端末に伝送するアクセス方式が必要である。また、端末からの送信データのデータ量も、車両にて撮影した画像データを伝送するような場合には、必ずしも少ないとは言えず、効率良くデータを伝送することが望まれる。
【０００３】
従来から無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等で使用されるアクセス方式として、ＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：搬送波検出多元接続）方式が知られている。この方式は、ステーションがキャリアセンスによってチャンネルの使用状況を見てからフレームを送信するかどうかを決定する方式である。キャリア検出に加えて何らかの衝突回避機構を備えたＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣＳＭＡｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
無線通信において、ステーション間の距離が長すぎたり、壁などの電波を通過させない障害物があるために、電波が到達しないことがある。互いの送信信号が到達しないステーションが隠れ端末と呼ばれる。隠れ端末に対しては、キャリアセンスが有効に機能しないために、ＣＳＭＡ方式においてフレームの衝突の頻度が増え、特性が劣化する。路車間通信では、車載アンテナが比較的指向性が高く、隠れ端末問題が生じ易い。そのため、ＣＳＭＡを路車間通信に適用するのが困難であった。
【０００５】
さらに、従来の無線通信方式として、プリアサイン方式やポーリング方式が知られている。プリアサイン方式は、周波数や時間によって分割された各帯域を一対のステーション間の通信に専用に固定的に割り当てる方式である。ポーリング方式は、中央のステーションが他のステーションに対して送信フレームの有無を順次問い合わせるポーリングを繰り返す方式である。路車間通信では、高速で車がセルを移動し、端末数が不定であるので、プリアサイン方式やポーリング方式の適用が難しい。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、例えば路車間のマルチメディア通信を円滑に行うことを可能とする通信方法、基地局、端末および通信システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、基地局から端末に対する下り回線と端末から基地局に対する上り回線とが同時に通信可能とされ、
下り回線を通じて伝送される下りフレームが１以上の通知スロットと１以上のデータスロットとによって構成され、上り回線を通じて伝送される上りフレームが１以上のデータスロットと１以上の要求スロットと認識応答スロットとによって構成される通信システムにおける通信方法において、
要求スロットに配置されるダウンロード要求パケットに応答して、ダウンロード要求パケットを受信した下りフレームの次の下りフレーム以降の下りフレームに含まれ、且つ空きの１以上のデータスロットを端末に対して割り当てる処理を行うステップと、
要求スロットに配置されるアップロード要求パケットに応答して、アップロード要求パケットを受信した上りフレームの次の上りフレーム以降の上りフレームに含まれ、且つ空きの１以上のデータスロットを端末に対して割り当てる処理を行うステップと、
下りフレームおよび上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と次の下りフレームおよび次の上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と前の上りフレームで端末が送信したアップロードパケットに対する受信状況との情報を有する通知パケットを生成するステップと、
下り回線を介して通知スロットで通知パケットを送信すると共に、データスロットでダウンロード要求パケットに対応するデータパケットを送信するステップと、
端末に対する送信が終了した場合に、端末に割り当てていたデータスロットを解放するステップと、
上り回線を介してデータスロット、要求スロット、認識応答スロットのそれぞれに含まれるアップロード要求パケットに対応するデータパケット、要求パケット、認識応答パケットを受信するステップと、
端末からの受信が終了した場合に、端末に割り当てていたデータスロットを解放するステップとからなる通信方法である。請求項５の発明は、この通信方法にしたがって通信を行う基地局である。
【０００８】
請求項２の発明は、基地局から端末に対する下り回線と端末から基地局に対する上り回線とが同時に通信可能とされ、
下り回線を通じて伝送される下りフレームが１以上の通知スロットと１以上のデータスロットとによって構成され、上り回線を通じて伝送される上りフレームが１以上のデータスロットと１以上の要求スロットと認識応答スロットとによって構成される通信システムにおける通信方法において、
通知スロットに配され、下りフレームおよび上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と次の下りフレームおよび次の上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と前の上りフレームで端末が送信したアップロードパケットに対する受信状況との情報を有する通知パケットを受信するステップと、
要求パケットを上り回線の要求スロットを介して送信するステップと、
要求パケットがダウンロード要求の場合では、基地局からの、ダウンロード要求に対応するデータパケットを下り回線のデータスロットを介して受信し、受信状況を示す認識応答パケットを認識応答スロットを介して送信し、
要求パケットがアップロード要求の場合では、アップロード要求に対応するデータパケットを上り回線のデータスロットを介して基地局へ送信するようにした通信方法である。請求項６の発明は、この通信方法にしたがって通信を行う端末である。
【０００９】
請求項７の発明は、基地局から端末に対する下り回線と端末から基地局に対する上り回線とが同時に通信可能とされ、
下り回線を通じて伝送される下りフレームが１以上の通知スロットと１以上のデータスロットとによって構成され、上り回線を通じて伝送される上りフレームが１以上のデータスロットと１以上の要求スロットと認識応答スロットとによって構成される通信システムにおいて、
基地局は、
要求スロットに配置されるダウンロード要求パケットに応答して、ダウンロード要求パケットを受信した下りフレームの次の下りフレーム以降の下りフレームに含まれ、且つ空きの１以上のデータスロットを端末に対して割り当てる処理を行う手段と、
要求スロットに配置されるアップロード要求パケットに応答して、アップロード要求パケットを受信した上りフレームの次の上りフレーム以降の上りフレームに含まれ、且つ空きの１以上のデータスロットを端末に対して割り当てる処理を行う手段と、
下りフレームおよび上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と次の下りフレームおよび次の上りフレームのそれぞれのデータスロットの使用状況と前の上りフレームで端末が送信したアップロードパケットに対する受信状況との情報を有する通知パケットを生成する手段と、
下り回線を介して通知スロットで通知パケットを送信すると共に、データスロットでダウンロード要求パケットに対応するデータパケットを送信し、端末に対する送信が終了した場合に、端末に割り当てていたデータスロットを解放する手段と、
上り回線を介してデータスロット、要求スロット、認識応答スロットのそれぞれに含まれるアップロード要求パケットに対応するデータパケット、要求パケット、認識応答パケットを受信し、端末からの受信が終了した場合に、端末に割り当てていたデータスロットを解放する手段とからなり、
端末は、
通知パケットを受信する手段と、
要求パケットを上り回線の要求スロットを介して送信する手段とを備え、
要求パケットがダウンロード要求の場合では、基地局からのデータパケットを下り回線のデータスロットを介して受信し、受信状況を示す認識応答パケットを認識応答スロットを介して送信し、
要求パケットがアップロード要求の場合では、データパケットを上り回線のデータスロットを介して基地局へ送信する構成とされ、
基地局が統合基地局を有し、
下り回線においては、統合基地局によって、無線変調方式で変調されたデータパケットおよび通知パケットが生成され、生成されたデータパケットおよび通知パケットが端末に対して放射され、
端末から送信された、無線変調方式で変調された要求パケット、認識応答パケットおよびデータパケットが統合基地局に伝送され、統合基地局において光無線変換されることを特徴とする通信システムである。
【００１０】
この発明によれば、ダウンロード時に１フレーム内の１以上のデータスロットをある端末に対して割り当てることができるので、１フレーム内で、１つのデータスロットを一つの端末に対して割り当てる方法と比較して、スループットを高くすることができる。また、アップロード時でも同様に、１つの端末に対して１以上のデータスロットを割り当てることができ、端末から基地局へ比較的大量のデータを短時間でアップロードすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。一実施形態における回線構成は、同時に通信可能な上り回線および下り回線からなり、且つ各回線がスロット化されている。基地局から端末に向かう下り回線は、少なくとも一つの通知スロットと１以上のデータスロットとで１フレーム（適宜、下りフレームと称する）が構成される。端末から基地局に向かう上り回線は、１以上のデータスロットと、要求スロットと、アクノリッジ（認識応答を意味する。以下、ＡＣＫと略記する）スロットとで１フレーム（適宜、上りフレームと称する）が構成される。図１が基地局の構成例を示し、図２が端末の構成例を示す。
【００１２】
図１において、参照符号１は、基地局を示す。基地局１は、ネットワークと接続されたネットワーク制御部２と、データパケット生成部３と、通知パケット生成部４と、データパケットおよび通知パケットを選択的に出力するセレクタ５と、セレクタ５の出力が供給され、無線装置６に含まれる送信部７と、送信部７からの無線信号を端末に向かって放射するアンテナ８と、アンテナ８の端末からの受信信号が供給される受信部９と、受信パケット判定部１０とから構成されている。
【００１３】
ネットワーク制御部２を介してマルチメディアデータがネットワークからデータパケット生成部３に供給され、データパケット生成部３によって、データパケットが生成される。通知パケット生成部４によって、通知パケットが生成される。受信パケット判定部１０によって判定された受信パケットがネットワーク制御部２を介してネットワークに送信される。ネットワークとしては、携帯電話ネットワーク、放送ネットワーク、インターネット等が可能である。
【００１４】
基地局１は、下り回線の各フレームの先頭の通知スロットに配置される通知パケットによって、次の情報を各端末に対して通知する。
【００１５】
第１に、今から送信しようとしている下りフレーム内の各データスロットの使用状況と次の下りフレーム内の各データスロットの使用予定の情報が含まれる。すなわち、通知パケットは、それぞれの下りフレーム内の各データスロットがどの端末に割り当てられているかの情報（または確保されているかの情報）を有する。各端末は、通知パケットの内容から自分がどのデータスロットのデータを受信すべきかを判断できる。今から送信しようとしている下りフレームで、データパケットの送信が終了しない場合には、次の下りフレームでも続けてデータパケットの残りを送信する必要がある。そのために、次のフレームのデータスロットがどの端末に割り当てられているかの情報を通知パケットが有する。
【００１６】
通知パケットを受信した端末は、通知パケットの情報からその下りフレームのどのデータスロットのデータを自分が受信すべきかを判断できる。さらに、データパケットを受信している端末は、次の下りフレームに関する情報から次の下りフレームでも受信すべきデータパケットがあるか否かを判断することができる。例えば、この下りフレームでデータパケットの送信が終了し、次の下りフレームで続けて送信するデータパケットが無い場合には、この下りフレーム内で使用しなかったデータスロットと、次の下りフレームの全データスロットが空きとなる。
【００１７】
第２に、通知パケットには、上りフレーム内の各データスロットの使用状況と次の上りフレーム内の各データスロットの使用予定の情報が含まれる。各端末は、通知パケットの内容から自分がどのデータスロットを使用してデータを送信すべきかを判断できる。
【００１８】
第３に、通知パケットには、一つ前の上りフレームで端末が送信したアップロードパケットに対する基地局での受信状況の情報が含まれる。すなわち、アップロードパケットが基地局に正常に受信されたか否かの情報が通知パケットに含まれる。
【００１９】
次に、図２を参照して端末の構成例を説明する。図２において、参照符号２１が端末を示す。参照符号２２がネットワーク制御部を示し、ネットワーク制御部２２に対してデータ機器が接続される。データ機器は、受信データを利用し、または送信データを発生するものである。データ機器としては、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、ディジタル放送受信機、ディジタルカメラ、カーナビゲーション装置、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）、ディスプレイ、オーディオシステム等が使用可能である。
【００２０】
参照符号２３、２４、２５がそれぞれネットワーク制御部２２に接続された要求パケット生成部、データパケット生成部およびＡＣＫデータ生成部である。これらの生成部２３、２４および２５と無線装置２７に含まれる送信部２８との間には、セレクタ２６が設けられている。セレクタ２６で選択されたデータが送信部２８に供給される。送信部２８からの無線信号がアンテナ２９から放射され、基地局１へアップロードされる。
【００２１】
端末２１にダウンロードまたはアップロードの要求が発生した場合、要求パケット生成部２３によってダウンロードまたはアップロードの要求パケットが生成される。アップロードするデータパケットがデータパケット生成部２４で生成される。さらに、ＡＣＫデータがＡＣＫデータ生成部２５にて生成される。
【００２２】
ダウンロード時では、端末２１は、基地局１が送信した通知パケットおよびデータパケットをアンテナ２９を介して受信する。アンテナ２９によって受信された受信信号が無線装置２７の受信部３０に供給される。受信部３０からの受信信号が受信パケット判定部３１に供給される。受信パケット判定部３１は、受信パケットが通知パケットかデータパケットかを判別する。
【００２３】
受信パケット判定部３１からの受信パケットがネットワーク制御部２２を介してデータ機器に供給される。端末２１にダウンロードまたはアップロードの要求が発生した場合、端末２１は、基地局１が送信した通知パケットを受信し、通知内容に従って、要求パケット生成部２３にてダウンロードまたはアップロードの要求パケットを生成し、上りフレームの任意の要求スロットを用いて要求パケットを基地局に送信する。
【００２４】
上述した基地局１（図１）および端末２１（図２）は、路車間通信システムにおける基地局および車両に搭載されている端末に相当するものである。より具体的には、図３に示すような路車間通信システムに対してこの発明を適用することができる。図３のシステムは、参照符号４１で示す統合基地局と、参照符号４２_１，４２_２，・・・で示す光ファイバと、参照符号４３_１，４３_２，・・・で示され、統合基地局４１と光ファイバ４２_１，４２_２，・・・で接続された複数の局地基地局とによって構成される。局地基地局４３_１，４３_２，・・・が例えば道路に沿って所定の間隔で設置され、車両４４に搭載されている端末との路車間通信が可能とされている。アンテナ以外の部分は、統合基地局４１に設置され、アンテナが局地基地局４３_１，４３_２，・・・にそれぞれ設置される。
【００２５】
かかる路車間通信システムにおいて、統合基地局４１は、所定の無線変調方式によって変調された、データパケット、通知パケットを生成し、その無線信号を無線光変換装置によって光信号に変換する。無線光変換装置は、例えばレーザダイオードからの光信号を直接若しくは光変調器によって光信号に変換する構成とされている。この光信号が光ファイバ４２_１，４２_２，・・・を介して１以上の局地基地局４３_１，４３_２，・・・に送信される。局地基地局４３_１，４３_２，・・・においては、ホトダイオードに代表される光無線変換装置によって光信号を無線周波数帯の信号へ変換し、無線信号を路側アンテナから端末にデータパケットおよび通知パケットを伝送する。
【００２６】
車両４４に搭載された端末は、路側アンテナから放射された無線信号を受信するアンテナと、アンテナにて受信された無線信号をそれぞれ対応する携帯電話機や放送受信機に送る接続部とを備えている。また、上り回線においては、端末からの所定の無線変調方式によって変調されたダウンロードまたはアップロードの要求パケット、データパケット、および認識応答パケットを局地基地局４３_１，４３_２，・・・で受信し、上述した無線光変換装置と同様の原理を持つ、無線光変換装置によって光信号へ変換し、光ファイバ４２_１，４２_２，・・・を介して統合基地局４１へ伝送する。統合基地局４１においては、上述した光無線変換装置と同様の原理を持つ光無線変換装置によって無線周波数帯の信号に変換し、端末から送信されてきたパケットを受信する。
【００２７】
なお、統合基地局４１に設けた、周波数変換統合分配装置によって携帯電話や放送等の変調された個別の無線周波数または中間周波数を、ある特定の周波数帯例えばミリ波帯に含まれるように、統合変換し共用周波数帯の無線信号を路側アンテナから放射しても良い。この場合には、車両４４に搭載された端末は、共用周波数帯に感度を有するアンテナと、アンテナにて受信された無線信号を個別の無線周波数や中間周波数の無線信号に変換し、分配する周波数変換分配装置と、周波数変換分配装置からの個別の無線周波数や中間周波数の無線信号をそれぞれ対応する携帯電話機や放送受信機に送る接続部とを備えている。
【００２８】
図１に示される基地局１は、図３のシステムにおける統合基地局４１および局地基地局４３_１，４３_２，・・・の全体に対応したものである。図２に示される端末２１は、車両４４に搭載されている端末に対応するものである。一実施形態では、基地局１から端末２１に対する下り回線と、その逆の端末２１から基地局１に対する上り回線とが同時に通信可能なように構成されている。例えば両回線の間で、キャリア周波数が異なる変調方式が使用されている。
【００２９】
この発明の一実施形態におけるフレーム構成について、図４を参照して説明する。図４において、ＢＳが基地局１を表し、Ｔ１〜Ｔｎがｎ個の端末のそれぞれを表す。図４Ａに示すように、下り回線を通じて伝送される１下りフレームが一つの通知スロット（影を付して示すスロット）と１または複数例えば７個のデータスロットとから構成される。連続した時間を一定の間隔に区切ることがスロット化と呼ばれ、区切りの一つ一つがスロットと称される。通知スロットには、通知パケットが挿入され、データスロットには、データパケットが挿入される。基地局ＢＳからの通知パケットおよびデータパケットが端末Ｔ１〜Ｔｎによってそれぞれ受信される。なお、図４Ａは、下りフレームの一例の構成であって、種々の変形が可能である。例えば通知スロットとデータスロットとは、異なる長さでも良く、通知スロットがフレームの最後にあっても良い。
【００３０】
上述したように、通知パケットには、今から送信しようとしている下りフレーム内の各データスロットの使用状況と次の下りフレーム内の各データスロットの使用予定の情報と、上りフレーム内の各データスロットの使用状況と次の上りフレーム内の各データスロットの使用予定の情報と、一つ前の上りフレームで端末が送信したアップロードパケットに対する基地局での受信状況の情報が含まれる。
【００３１】
図４Ｂが上りフレームの構成例を示す。上りフレームは、１または複数例えば５個のデータスロットと、ダウンロード要求パケットが配置されるダウンロード要求スロットと、アップロード要求パケットが配置されるアップロード要求スロットと、ＡＣＫスロットとから構成されている。ＡＣＫスロットは、基地局ＢＳからダウンロードされる７個のデータスロットと１対１に対応している。なお、図４Ｂは、上りフレームの一例の構成であって、種々の変形が可能である。例えば要求スロットがフレームの先頭に位置しても良く、ＡＣＫスロットがフレームの先頭に位置し、ＡＣＫスロットに配されるＡＣＫパケットによって前の下りフレームで受信したデータパケットの受信状況を返すようにしても良い。さらに、データスロットとＡＣＫスロットとが交互に位置する構成も可能である。
【００３２】
ダウンロード要求スロットおよびアップロード要求スロットは、最小限それぞれ１個のスロットがあれば良い。しかしながら、要求スロットの数が少ないと、各端末が要求パケットを基地局１に送信する場合に、衝突が生じるおそれが高くなる。一方、要求スロットの個数を多くすることは、データスロットの数を少なくする。したがって、図４Ｂの例では、ダウンロード要求スロットの数を７とし、アップロード要求スロットの数を５としている。さらに、ダウンロード要求パケット、またはアップロード要求スロットの個数を調整または変更可能にしても良い。よりさらに、要求スロットをデータスロット内に時分割で挿入することも可能である。
【００３３】
なお、１スロットには、１個のパケットが配置されるものとするが、２個以上のパケットが１スロットに配置されても良い。一例として、各データスロットには、イーサネット（登録商標）で用いられる一つのパケットが伝送される。この場合、各データスロットにおいて、イーサネット（登録商標）で用いられる一つのパケットがセグメント化されたものが伝送されるようにしても良い。さらに、各通知スロットにおいては、イーサネット（登録商標）で用いられるブロードキャストパケットが伝送される。イーサネット（登録商標）は、ＩＥＥＥ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３規格を意味する。この規格が使用する伝送媒体、伝送速度などによって、１０ＢＡＳＥ−Ｔ，１００ＢＡＳＥ−Ｔ，ギガビットイーサなどの規格がある。
【００３４】
下りフレームと上りフレームのタイミングの関係について説明すると、ダウンロード要求パケットおよびアップロード要求パケットを送信する場合、基地局が要求パケットを反映して次のフレームの通知パケットを生成する余裕があることが必要である。また、下りフレームのデータパケットの受信状況の情報を有するＡＣＫパケットは、次のフレームのアップロードとの衝突を回避するために、アップロードが始まるまでに、全て基地局１に送信される必要がある。さらに、基地局からの通知パケットを受けてからアップロードデータパケットおよび要求パケットを送信し始めることが必要とされる。図４に示すタイミング関係は、これらの条件を満たしている。
【００３５】
端末２１にダウンロードまたはアップロードの要求が発生した場合、端末２１は、基地局１から通知された内容にしたがって、次フレームの任意のダウンロード要求スロット、またはアップロード要求スロットを使用して要求パケットを上り回線を介して基地局１に対して送信する。
【００３６】
より具体的に、要求パケットの伝送について説明すると、通知パケットが次のような場合を通知している時では、端末が要求パケットの送信を行なわず、任意の時間経過後、再度、同様の要求パケットの送信処理を行う。
【００３７】
第１の場合は、ダウンロード要求のとき、次の下りフレーム内の全データスロットに使用予定がある場合（すなわち、空きデータスロットが無い場合）である。第２の場合は、アップロード要求のとき、次の上りフレーム内の全データスロットに使用予定がある場合（すなわち、空きデータスロットが無い場合）である。
【００３８】
また、同一の要求スロットにおいて複数の端末が要求パケットを送信することによって、基地局の受信装置で要求パケットの衝突が発生し、基地局がどの端末から要求パケットが送信されたのかの識別できない場合には、基地局は要求パケットを送信した端末に対してデータスロットの割り当てを行うことができず、要求パケットを送信した端末に対してデータスロットの割り当てのない通知パケットを生成し送信する。この場合には、要求パケットを送信した端末は通知パケットを受信しデータスロットの割り当てがないことから要求パケットが基地局に正しく受信されていないと判断し、任意の時間経過後、再度、同様の要求パケットの送信処理を行う。なお、衝突が発生した場合に、基地局の受信装置と各端末との間に電力差が存在していると、基地局の受信装置において最も高い受信電力を持つ端末からの要求パケットが届く可能性がある。
【００３９】
図５は、基地局１が各フレームにおいて行う処理の流れを示すフローチャートである。基地局１に端末からのダウンロード要求パケットが到着した場合に、下りフレームデータスロット割り当て処理（ステップＳ１）がなされる。アップロード要求パケットが基地局１に到着した場合に、上りフレームデータスロット割り当て処理（ステップＳ２）がなされる。ステップＳ１およびＳ２の各処理の詳細は、後述する。なお、図５の例と異なり、上りフレームデータスロット割り当て処理を先に行い、次に下りフレームデータスロット割り当て処理を行うようにしても良い。または、これらの処理を並列的に行うようにしても良い。
【００４０】
そして、ステップＳ３では、通知パケットが生成される。通知パケットは、このフレームおよび次フレームのデータスロットの使用状況と一つ前の上りフレームで受信したアップロードパケットの受信状況から生成される。ステップＳ４では、生成した通知パケットが送信される。
【００４１】
ステップＳ５は、下りフレームの各データスロットを使用してデータパケットが端末に対して送信される処理である。後述するように、ダウンロード要求を行なった端末２１は、基地局１から送信された通知パケットおよびデータパケットを受信し、その受信状況をＡＣＫスロットを用いて基地局に送信する。
【００４２】
ステップＳ６は、上りフレームの各スロットに含まれる要求パケット、アップロードパケットおよびＡＣＫパケットが受信される処理である。後述するように、アップロード要求を行なった端末２１は、基地局１から送信された通知パケットを受信し、割り当てられたデータスロットを用いて基地局にデータパケットを送信する。ステップＳ５またはＳ６が終了すると、次のフレームを処理するために、ステップＳ１に処理が戻る。
【００４３】
基地局は、ある端末への送信またはある端末からの受信が全て終了した場合には、その端末に割り当てていたデータスロットを解放する。
【００４４】
基地局がある端末にデータパケットを送信している間に、他の端末からの要求パケットを受信した場合は、その次のフレームより各端末にデータスロットを一つ割り当て、残りの全ての空きデータスロットを、ある規則にしたがって各端末に割り当てる。その規則の一例を下記に示す。
【００４５】
ダウンロード要求の場合では、各端末に送信するデータパケットの残り数が最も少ない端末に全ての空きのデータスロットを割り当てる。アップロード要求の場合では、各端末から受信するデータパケットの残り数が最も少ない端末に全ての空きのデータスロットを割り当てる。まだ空きのデータスロットがあれば、その次に残りのデータパケットの数が少ない端末に空きのデータスロットを割り当てる。この割り当て処理を、空きのデータスロットが無くなるか、割り当てる端末がなくなるまで行う。
【００４６】
このデータスロット割り当ての規則について、ダウンロードを例にしてより詳細に説明する。アップロードの場合も同様の規則が成り立つ。この割り当て規則は、端末に対してデータパケットを送信中に、他の１以上の端末からダウンロード要求パケットを受信しない場合には、空きのデータスロットの全てを端末に割り当てる第１の規則と、端末に対してデータパケットを送信中に、他の１以上の端末からダウンロード要求パケットを受信する場合には、ダウンロード要求パケットを受信したフレームの次のフレーム以降の各フレームにおいて、要求パケットを送信した各端末に対して、１つのデータスロットを割り当て、送信すべきデータパケットの残り数が最も少ない端末に対して、各フレーム中の残りの空きデータスロットを割り当て、さらに、各フレーム内にまだ空きデータスロットがあれば、送信すべきデータパケットの残り数が少ない端末の順に残りの空きデータスロットを割り当てる第２の規則とからなり、第２の規則に基づく処理が空きのデータスロットが無くなるか、または割り当てる端末が無くなるまで行なわれるものである。
【００４７】
第２の規則については、いくつかの変形が可能である。第２の規則に関する第１の変形例は、端末に対してデータパケットを送信中に、他の１以上の端末からダウンロード要求パケットを受信する場合には、要求パケットを受信したフレームの次のフレーム以降の各フレームにおいて、要求パケットを送信した各端末に対して、１つのデータスロットを割り当て、要求パケットの到着の最も早い端末に対して、各フレーム中の残りの空きデータスロットを割り当て、さらに、各フレーム内にまだ空きデータスロットがあれば、要求パケットの到着が早い端末の順に残りの空きデータスロットを割り当てるものである。
【００４８】
第２の規則に関する第２の変形例は、端末に対してデータパケットを送信中に、他の１以上の端末からダウンロード要求パケットを受信する場合には、要求パケットを受信したフレームの次のフレーム以降の各フレームにおいて、要求パケットを送信した各端末に対して、１つのフレーム内のデータスロットを等分に割り当てるものである。
【００４９】
第２の規則に関する第３の変形例は、端末に対してデータパケットを送信中に、他の１以上の端末からダウンロード要求パケットを受信する場合には、要求パケットを受信したフレームの次のフレーム以降の各フレームにおいて、要求パケットを送信した各端末に対して、１つのデータスロットを割り当て、さらに、各フレーム内にまだ空きのデータスロットがあれば、送信すべきデータパケットの優先順位が最も高い端末に対して残りの空きのデータスロットを割り当てるものである。
【００５０】
図６は、端末からのダウンロード要求パケットが基地局に到着した場合になされる下りフレームデータスロット割り当て処理（ステップＳ１）の一例の詳細を示す。最初のステップＳ１１では、データスロットを割り当てようとしている下りフレームで端末に送信すべきデータパケットの有無が調べられる。通常、ダウンロード要求パケットが到着した次の下りフレーム内のデータスロットが割り当てられる。データパケットがなければ、スロット割り当てが不要なため割り当て処理が終了し、上りフレームデータスロット割り当て処理Ｓ２に移行する。
【００５１】
ステップＳ１１において、端末に送信すべきデータパケットがあると決定されると、ステップＳ１２において、要求パケットを送信した１または複数の端末にデータスロットを一つ割り当てる（ステップＳ１２）。次のステップＳ１３では、端末に送信すべきデータパケットが残っているか否かが調べられる。データパケットが残っていなければ、データスロット割り当て処理が終了する。データパケットが残っている場合には、ステップＳ１４において、下りフレーム内のデータスロットに空きがあるか否かが決定される。
【００５２】
ステップＳ１４において、データスロットの空きがないと決定されると、ステップＳ１６に処理が移る。ステップＳ１６は、続けて次フレームでもデータパケットを送信する端末の有無を決定する処理である。若し、ステップＳ１４において、データスロットの空きがあると決定されると、ステップＳ１６の前に、データパケットが残っている端末に空きデータスロットを割り当てる（ステップＳ１５）。
【００５３】
ステップＳ１６において、続けて次フレームでもデータパケットを送信する端末がないと決定されると、データスロット割り当て処理が終了する。そうでない場合、すなわち、このフレームで端末から要求されたデータを全て送信できない場合では、ステップＳ１７において、次の下りフレーム内のデータスロットを必要数確保する（使用予定とする）処理がなされる。
【００５４】
図７は、端末からのアップロード要求パケットが基地局に到着した場合になされる上りフレームデータスロット割り当て処理（ステップＳ２）の一例の詳細を示す。通常、アップロード要求パケットが到着した次の上りフレーム内のデータスロットが割り当てられる。上りフレームデータスロット割り当て処理は、上述した下りフレーム割り当て処理と同様のものである。最初のステップＳ２１では、データスロットを割り当てようとしている上りフレームで端末から受信するデータパケットの有無が調べられる。データパケットがなければ、スロット割り当てが不要なため割り当て処理が終了し、通知パケット生成処理Ｓ３に移行する。
【００５５】
ステップＳ２１において、端末から受信するデータパケットがあると決定されると、ステップＳ２２において、要求パケットを送信した１または複数の端末にデータスロットを一つ割り当てる（ステップＳ２２）。次のステップＳ２３では、端末から受信するデータパケットが残っているか否かが調べられる。データパケットが残っていなければ、データスロット割り当て処理が終了する。データパケットが残っている場合には、ステップＳ２４において、上りフレーム内のデータスロットに空きがあるか否かが決定される。
【００５６】
ステップＳ２４において、データスロットの空きがないと決定されると、ステップＳ２６に処理が移る。ステップＳ２６は、続けて次フレームでもデータパケットを送信する端末の有無を決定する処理である。若し、ステップＳ２４において、データスロットの空きがあると決定されると、ステップＳ２６の前に、データパケットが残っている端末に空きデータスロットを割り当てる（ステップＳ２５）。
【００５７】
ステップＳ２６において、続けて次フレームでもデータパケットを送信する端末がないと決定されると、データスロット割り当て処理が終了する。そうでない場合、すなわち、このフレームで端末が全てのデータを送信できない場合では、ステップＳ２７において、次の上りフレーム内のデータスロットを必要数確保する（使用予定とする）処理がなされる。
【００５８】
一実施形態では、端末２１が基地局１から次のフレームに空きがある、という通知を受け取った場合、要求パケットを持っている端末２１は、次の通知パケットを受け取るまでの任意の空いているダウンロードまたはアップロード要求スロットを使用してダウンロードまたはアップロード要求パケットを送信する。図８および図９は、端末２１の処理の流れの一例をより詳細に示すフローチャートである。図８および図９は、一連のフローチャートを作図スペースの制約の点から２分割したものである。図２における要求パケット生成部２３が要求パケット生成処理を行なう。
【００５９】
最初のステップＳ３１は、待機状態を示す。次のステップＳ３２において、要求が発生したか否かが決定される。要求が発生しないと決定されると、待機状態（ステップＳ３１）に戻る。ステップＳ３２で、要求が発生したと決定されると、ステップＳ３３において、要求パケット（ダウンロードまたはアップロード要求パケット）が生成される。
【００６０】
ステップＳ３４は、任意の時間の長さの待機状態を示し、待機状態の後で、ステップＳ３５において、基地局１から通知パケットを受信する。端末で発生した要求がダウンロード要求か否かがステップＳ３６において決定される。ダウンロード要求の場合には、次の下りフレームに空きデータスロットがあるか否かがステップＳ３７において通知パケットの内容に基づいて決定される。ダウンロード要求でない場合、すなわち、アップロード要求の場合には、次の上りフレームに空きデータスロットがあるか否かがステップＳ３８において通知パケットの内容に基づいて決定される。
【００６１】
ステップＳ３７およびＳ３８において、空きデータスロットがないと決定されるときには、待機のステップＳ３４に処理が戻り、要求パケットを送信せずに、待機する。
【００６２】
空きデータスロットが無い場合についてより具体的に説明する。例えば７個のデータスロットによって１フレームが構成されている場合、今から送信しようとしているフレーム内の７個のデータスロットのそれぞれが７個の端末に割り当てられていると想定する。そして、７個の端末に送信するデータパケットが複数あり、このフレームでは全てのデータパケットが送信できないと想定する。この場合には、続けて次のフレームでもデータパケットを７個の端末に送信することになるので、次のフレーム内の各データスロットを７個の端末にそれぞれ割り当てる。その結果、次のフレーム内に空いているデータスロットが無い。このように、データスロットと端末とが１対１に割り当てられ、各端末に大量のデータを送信する場合には、このフレームと次のフレームに空きのデータスロットが無い状況が生じる。
【００６３】
ステップＳ３７およびＳ３８において、空きデータスロットがあると決定されるときには、ステップＳ３９において、要求パケットを送信する要求スロットが任意に決定される。そして、ステップＳ４０において、要求パケットが送信される。ダウンロード要求パケットがダウンロード要求スロットを使用して伝送され、アップロード要求パケットがアップロード要求スロットを使用して伝送される。
【００６４】
次の通知パケットがステップＳ４１にて受信される。ステップＳ４２では、受信した通知パケットの情報に基づいて、送信した要求パケットが受信されたか否かが決定される。すなわち、自分自身に対するデータスロットの割り当てがなされている情報が通知スロットに含まれている時には、要求パケットが受信されたものと決定できる。若し、ステップＳ４２において、衝突等によって、要求パケットが受信されていないと決定されると、ステップＳ３４（待機）に戻る。若し、待機状態を不要とする場合には、破線で示すように、ステップＳ３６（ダウンロード要求か否かを決定するステップ）に戻るようにしても良い。
【００６５】
ステップＳ４２において、要求パケットが基地局で受信されたと決定されると、図９に示すように、ステップＳ４３において、ダウンロード要求かどうかが調べられる。ダウンロード要求の場合では、端末が基地局から送信されたデータパケットを受信する（ステップＳ４４）。次のステップＳ４５では、このフレームでのデータパケットの受信が終了したか否かが決定される。終了しない場合には、ステップＳ４４に戻り、データパケットの受信が引き続きなされる。終了した場合には、ステップＳ４６において、ＡＣＫスロットを使用して受信状況を示す情報が含まれるＡＣＫパケットを送信する。
【００６６】
ステップＳ４６に続いてステップＳ４７では、全てのデータパケットの受信が終了したか否かが決定される。終了していないと決定されると、ステップＳ４８において、通知パケットが受信され、さらに、ステップＳ４４（データパケットの受信）に処理が移る。全てのデータパケットの受信が終了したと、ステップＳ４７において決定されると、ステップＳ３１（図８参照）に処理が戻る。
【００６７】
ステップＳ４３において、ダウンロード要求ではない、すなわち、アップロード要求であると決定されると、ステップＳ４９において、データパケットが上りフレームのデータスロットを使用して送信される。ステップＳ５０では、このフレームでのデータパケットの送信が終了したか否かが決定される。終了しない場合には、ステップＳ４９に戻り、データパケットの送信が引き続きなされる。
【００６８】
ステップＳ５０に続いてステップＳ５１では、全てのデータパケットの送信が終了したか否かが決定される。終了していないと決定されると、ステップＳ５２において、通知パケットが受信され、さらに、ステップＳ４９（データパケットの送信）に処理が移る。全てのデータパケットの送信が終了したと、ステップＳ５１において決定されると、ステップＳ３１（図８参照）に処理が戻る。なお、ある端末からのデータの受信が全て終了した場合には、その端末に割り当てていたデータスロットが解放される。
【００６９】
上述したこの発明の一実施形態の通信動作の一例を図１０、図１１、図１２および図１３のタイミングチャートを参照して概念的に説明する。これらの図１０〜図１３は、時間軸方向で連続したタイミングチャートを、作図スペースの制約によって、略１フレーム毎に区切って示すものである。また、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａおよび図１３Ａのタイミングチャートは、基地局１から端末２１への下り回線を使用したパケット伝送動作を示す。図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂおよび図１３Ｂのタイミングチャートは、端末２１から基地局１への上り回線を使用したパケット伝送動作を示す。
【００７０】
タイミングチャートは、端末２１として、例えば５個の端末が存在する例である。ＢＳが基地局１の参照符号であり、Ｔ１〜Ｔ５は、各端末の参照符号である。ｉｎｆｏの参照符号は、基地局ＢＳが全ての端末に対して一斉に送信する通知パケット、並びに端末Ｔ１〜Ｔ５の受信する通知パケットを示している。以下の例では、１下りフレームが７個のデータスロットを含み、１上りフレームが５個のデータスロットを含んでいる。また、ダウンロードまたはアップロードされるデータ量は、６個のデータスロットを使用して伝送される量と仮定している。但し、データ量が等しい必要はなく、任意のデータスロットを使用して伝送できる量（固定または可変）であっても良い。
【００７１】
図１０Ｂに示す上りフレームの図示しない前のタイミングにおいて、端末Ｔ１およびＴ３において、ダウンロード要求が発生し、端末Ｔ２においてアップロード要求が発生していることを想定する。すなわち、図８に示される端末の処理において、ステップＳ３２で要求が発生しており、次のステップＳ３３で要求パケットが生成され、ステップＳ３４の待機の状態となっている。
【００７２】
図１０Ａに示す下りフレームの先頭の通知パケット５１を端末Ｔ１〜Ｔ５が受信する。端末Ｔ１およびＴ３は、次の下りフレームに空きのデータスロットがあることを通知パケットの内容から検出すると、図１０Ｂに示すように、ダウンロード要求パケット５２および５３を第１番目および第３番目のダウンロード要求スロットを使用して送信する。端末Ｔ２は、次の上りフレームに空きのデータスロットがあることを通知パケットの内容から検出すると、図１０Ｂに示すように、アップロード要求パケット５４を第２番目のアップロード要求スロットを使用して送信する。
【００７３】
これらの端末Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３からの要求パケットが基地局ＢＳによって受信される。次のフレームの通知パケットの内容から要求パケットが基地局によって受信されたかどうかが決定される。また、基地局が行なったデータスロットの割り当てを端末が通知パケットから分かる。
【００７４】
図１１は、次のフレームのタイミングチャートである。図１１Ａに示す下りフレームにおいては、端末Ｔ１およびＴ３からのダウンロード要求パケットを受信した基地局が端末Ｔ１およびＴ３に対してそれぞれ第１番目および第３番目のデータスロットを割り当てる。残りのデータパケットの数は、端末Ｔ１およびＴ３間で等しく５個である。この例では、図１１Ａに示すように、端末Ｔ１に対して、５個のデータスロットを割り当てる。「１−１」「１−２」等のデータパケットに付された参照符号は、先頭の数字が端末（この例ではＴ１）を示し、次の数字がデータパケットの番号を示す。例えば端末Ｔ１に対してダウンロードするデータパケットとしては、「１−１」から「１−６」まである。なお、図１１Ａに示すように、６番目のデータスロットに配されたデータパケット「１−５」に対してＸが付されているのは、端末Ｔ１によってこのデータパケットが正常に受信できなかったことを表している。なお、ここでは、各端末に割り当てられる最初のデータスロットは、要求パケットを送信したスロットに対応している。しかしながら、そのような対応関係は必須ではなく、例えば端末１から順番にデータスロットを割り当てても良い。この例では、端末Ｔ１に第１番目から第６番目のデータスロットを割り当て、端末Ｔ３に第７番目のデータスロットを割り当てるようになされる。
【００７５】
図１１Ｂに示す上りフレームにおいては、端末Ｔ２が全てのデータスロットを使用してデータパケット「２−１」〜「２−５」が基地局ＢＳに対して送信される。図１１Ｂに示すように、５番目のデータスロットに配されたデータパケット「２−５」に対してＸが付されているのは、基地局ＢＳによってこのデータパケットが正常に受信できなかったことを表している。
【００７６】
図１１Ｂに示すように、端末Ｔ１は、第３番目および第６番目のデータスロット以外のデータスロットのパケットを正常に受信したことを示すＡＣＫパケットを基地局ＢＳへ送信すると共に、第６番目のデータスロットのパケットを正常に受信できなかったことを示す認識応答パケットＮＡＣＫパケット（図１１Ｂでは塗りつぶして示す）を基地局ＢＳへ送信する。端末Ｔ３は、第３番目のデータスロットのパケットを正常に受信したことを示すＡＣＫパケットを基地局ＢＳへ送信する。基地局ＢＳは、受信したＡＣＫパケットおよびＮＡＣＫパケットから端末Ｔ１に対して送信したデータパケットの内で、「１−５」が端末Ｔ１が正常に受信できなかったことが分かる。基地局ＢＳは、データパケット「１−５」を所定の時間後に再送する。
【００７７】
端末Ｔ２は、送信したデータパケットの内で、次のフレームの通知パケットの内容からデータパケット「２−５」が基地局によって正しく受信されなかったことが分かる。端末Ｔ２は、データパケット「２−５」を所定の時間後に再送する。さらに、図１１Ｂに示すように、端末Ｔ４がアップロード要求パケット５５を送信し、端末Ｔ５がダウンロード要求パケット５６を送信し、これらの要求パケット５５および５６が基地局ＢＳによって受信される。基地局ＢＳは、送信または受信していない残りのデータパケットと新たなダウンロード要求およびアップロード要求とに基づいて、次のフレームのデータスロットの割り当てを行い、割り当ての情報を含む通知パケットが作成される。
【００７８】
図１２Ａに示す下りフレームでは、端末Ｔ３およびＴ５のうちで、ダウンロードするデータパケットの残り数がより少ない端末Ｔ３に対して空きデータスロット（第１、第２、第３、第４および第６番目のデータスロット）を割り当てる。残りのデータスロットである第５および第７番目のデータスロットを端末Ｔ５に割り当てる。端末Ｔ３が残りのデータパケット「３−２」〜「３−６」を受信する。端末Ｔ５がデータパケット「５−１」および「５−２」を受信する。
【００７９】
図１２Ｂに示す上りフレームでは、端末Ｔ２およびＴ４のうちで、アップロードするデータパケットの残り数がより少ない端末Ｔ２に対して空きデータスロット（第１および第２番目のデータスロット）を割り当てる。第１番目のデータスロットには、前のフレームでアップロードできなかったデータパケット「２−５」が再送され、第２番目のデータスロットでは、データパケット「２−６」が送信される。残りのデータスロットである第３、第４および第５番目のデータスロットを端末Ｔ４に割り当てる。端末Ｔ４がデータパケット「４−１」、「４−２」および「４−３」を送信する。
【００８０】
さらに、図１２Ｂに示す上りフレームでは、端末Ｔ３が５個のデータパケットを正常に受信したことを示すＡＣＫパケットを基地局ＢＳに送信し、端末Ｔ５が２個のデータパケットを正常に受信したことを示すＡＣＫパケットを基地局ＢＳに送信する。
【００８１】
図１３Ａに示す下りフレームでは、第１番目のデータスロットが端末Ｔ１に割り当てられ、データパケット「１−５」がこのデータスロットを介して再送される。残りの空きのデータスロットが端末Ｔ５に割り当てられる。すなわち、第２、第３、第４および第５のデータスロットを使用してデータパケット「５−３」〜「５−６」が端末Ｔ５に送信される。
【００８２】
図１３Ｂに示す上りフレームでは、第１、第２および第４番目のデータスロットが端末Ｔ４に割り当てられ、データパケット「４−４」、「４−５」および「４−６」がこれらのデータスロットを介して送信される。さらに、端末Ｔ１がデータパケット「１−５」を受信したことを示すＡＣＫパケットを送信し、端末Ｔ５がデータパケット「５−３」、「５−４」、「５−５」および「５−６」を受信したことを示すＡＣＫパケットを送信する。
【００８３】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えばこの発明は、路車間通信に限らず、無線ＬＡＮ等の他の無線データ通信に対しても適用することができる。また、通知パケット用の通知スロットを１フレームに２以上設けても良い。さらに、通知パケットがそのフレームと次のフレームに加えて、より後のフレームのデータスロットの使用状況の情報を含むようにしても良い。
【００８４】
【発明の効果】
この発明によれば、上りフレームおよび下りフレームのそれぞれの複数のデータスロットをある端末に対して割り当てることができるので、１フレーム内の一つのデータスロットを一つの端末に対して割り当てる方法と比較して、上りおよび下りの両方向ともにスループットを高くすることができる。この発明は、マルチメディアデータのように、バースト的に発生するデータを送信（ダウンロードおよびアップロード）するのに好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態における基地局の構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態における端末の構成例を示すブロック図である。
【図３】この発明を適用できる路車間通信システムの説明に用いる略線図である。
【図４】この発明の一実施形態における下りフレームおよび上りフレームのそれぞれの構成を示す略線図である。
【図５】基地局の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】基地局の下りフレームのデータスロット割り当て処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】基地局の上りフレームのデータスロット割り当て処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】端末の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】端末の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】この発明の一実施形態の通信動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】この発明の一実施形態の通信動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】この発明の一実施形態の通信動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】この発明の一実施形態の通信動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１・・・基地局、３・・・データパケット生成部、４・・・通知パケット生成部、６・・・無線装置、１０・・・受信パケット判定部、２１・・・端末、２３・・・要求パケット生成部、２４・・・データパケット生成部、２５・・・ＡＣＫパケット生成部、２７・・・無線装置、３１・・・受信パケット判定部、４１・・・統合基地局、４３_１，４３_２，４３_３・・・局地基地局、４４・・・車両[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication method, a base station, a terminal, and a communication applicable to a road-to-vehicle communication system for transmitting, for example, multimedia data from a base station to a vehicle and transmitting data from the vehicle to the base station. About the system.
[0002]
[Prior art]
A demand for a road-vehicle communication system is the realization of multimedia communication. In multimedia communication, a terminal requests information and downloads multimedia data such as images and music data in many cases, and the amount of received (down) data is larger than the amount of transmitted (up) data from the terminal. There is a feature. Therefore, in order to realize multimedia communication by the road-vehicle communication system, an access method for efficiently transmitting a large amount of data generated in a burst manner to a terminal is required. Further, the amount of data transmitted from the terminal is not necessarily small when image data captured by a vehicle is transmitted, and it is desired to transmit data efficiently.
[0003]
2. Description of the Related Art As an access method used in a wireless LAN (Local Area Network) or the like, a CSMA (Carrier Sense Multiple Access) method has conventionally been known. This method is a method in which a station determines whether to transmit a frame after observing a channel use status by carrier sense. There is also known a CSMA / CA (CSMA with Collision Advance) provided with some collision avoidance mechanism in addition to carrier detection.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In wireless communication, radio waves may not reach because the distance between stations is too long or there is an obstacle such as a wall that does not allow radio waves to pass. Stations that do not reach each other's transmission signals are called hidden terminals. For hidden terminals, carrier sense does not function effectively, so the frequency of frame collisions increases in the CSMA scheme, and the characteristics deteriorate. In road-to-vehicle communication, the on-vehicle antenna has relatively high directivity, and the hidden terminal problem is likely to occur. Therefore, it has been difficult to apply CSMA to road-to-vehicle communication.
[0005]
Further, a pre-assignment method and a polling method are known as conventional wireless communication methods. The pre-assignment method is a method in which each band divided by frequency or time is fixedly allocated exclusively to communication between a pair of stations. The polling method is a method in which a central station repeats polling for sequentially inquiring other stations about the presence or absence of a transmission frame. In road-vehicle communication, a car moves at a high speed in a cell, and the number of terminals is indefinite. Therefore, it is difficult to apply a pre-assignment method or a polling method.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a communication method, a base station, a terminal, and a communication system that enable smooth multimedia communication between road and vehicle, for example.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 enables a downlink from a base station to a terminal and an uplink from a terminal to a base station to be simultaneously communicable,
A downlink frame transmitted through the downlink comprises one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink comprises one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response slot. In a communication method in a communication system configured by:
A process of, in response to a download request packet arranged in a request slot, allocating to the terminal one or more free data slots that are included in a downstream frame subsequent to the downstream frame following the downstream frame that received the download request packet and that are free Performing
A process of responding to an upload request packet arranged in a request slot and allocating one or more free data slots included in an upstream frame following the upstream frame following the upstream frame receiving the upload request packet to the terminal; Performing
Information on the usage status of each data slot of the downstream frame and the upstream frame, the usage status of each data slot of the next downstream frame and the next upstream frame, and the reception status for the upload packet transmitted by the terminal in the previous upstream frame. Generating a notification packet having
A notification packet is transmitted in the notification slot via the downlink and Respond to download request packets Sending a data packet;
Releasing the data slot allocated to the terminal when transmission to the terminal is completed;
Included in data slot, request slot, and acknowledge response slot via uplink Respond to upload request packet Receiving a data packet, a request packet, and a recognition response packet;
Releasing the data slot allocated to the terminal when the reception from the terminal is completed. The invention according to claim 5 is a base station that performs communication according to this communication method.
[0008]
According to the invention of claim 2, the downlink from the base station to the terminal and the uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink comprises one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink comprises one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response slot. In a communication method in a communication system configured by:
Allocated to the notification slot, the usage status of each data slot of the downstream frame and the upstream frame, the usage status of each data slot of the next downstream frame and the next upstream frame, and the upload packet transmitted by the terminal in the previous upstream frame. Receiving a notification packet having information on the reception status;
Transmitting a request packet via an uplink request slot;
If the request packet is a download request, Respond to download requests Receiving the data packet via the downlink data slot, transmitting a recognition response packet indicating the reception status via the recognition response slot,
If the request packet is an upload request, Respond to upload requests This is a communication method in which a data packet is transmitted to a base station via an uplink data slot. The invention according to claim 6 is a terminal that performs communication according to the communication method.
[0009]
In the invention of claim 7, a downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink comprises one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink comprises one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response slot. In the communication system configured by
The base station
A process of, in response to a download request packet arranged in a request slot, allocating to the terminal one or more free data slots that are included in a downstream frame subsequent to the downstream frame following the downstream frame that received the download request packet and that are free Means for performing
A process of responding to an upload request packet arranged in a request slot and allocating one or more free data slots included in an upstream frame following the upstream frame following the upstream frame receiving the upload request packet to the terminal; Means for performing
Information on the usage status of each data slot of the downstream frame and the upstream frame, the usage status of each data slot of the next downstream frame and the next upstream frame, and the reception status for the upload packet transmitted by the terminal in the previous upstream frame. Means for generating a notification packet having
A notification packet is transmitted in the notification slot via the downlink and Respond to download request packets Means for transmitting a data packet and releasing the data slot allocated to the terminal when transmission to the terminal is completed;
Included in data slot, request slot, and acknowledge response slot via uplink Respond to upload request packets Means for receiving a data packet, a request packet, a recognition response packet, and releasing the data slot allocated to the terminal when reception from the terminal is completed,
The terminal is
Means for receiving a notification packet;
Means for transmitting the request packet via the request slot of the uplink,
In the case where the request packet is a download request, a data packet from the base station is received via a downlink data slot, a recognition response packet indicating a reception status is transmitted via a recognition response slot,
In the case where the request packet is an upload request, the data packet is transmitted to the base station via the uplink data slot,
The base station has an integrated base station,
In the downlink, by the integrated base station, a data packet and a notification packet modulated by the wireless modulation method are generated, and the generated data packet and the notification packet are radiated to the terminal.
A communication system characterized in that a request packet, a recognition response packet, and a data packet, which are transmitted from a terminal and modulated by a wireless modulation scheme, are transmitted to an integrated base station and optical-to-wireless converted in the integrated base station.
[0010]
According to the present invention, one or more data slots in one frame can be allocated to a certain terminal at the time of downloading, so that it is compared with a method of allocating one data slot to one terminal in one frame. Thus, the throughput can be increased. Similarly, at the time of upload, one or more data slots can be allocated to one terminal, and a relatively large amount of data can be uploaded from the terminal to the base station in a short time.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The line configuration in one embodiment includes an up line and a down line that can communicate at the same time, and each line is slotted. In the downlink from the base station to the terminal, at least one notification slot and one or more data slots constitute one frame (referred to as a downlink frame as appropriate). In an uplink from a terminal to a base station, one or more data slots, a request slot, and an acknowledgment (meaning recognition response; hereinafter, abbreviated to ACK) slot constitute one frame (hereinafter, appropriately referred to as an uplink frame). Be composed. FIG. 1 shows a configuration example of a base station, and FIG. 2 shows a configuration example of a terminal.
[0012]
In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a base station. The base station 1 includes a network control unit 2 connected to a network, a data packet generation unit 3, a notification packet generation unit 4, a selector 5 for selectively outputting a data packet and a notification packet, and an output of the selector 5. A transmitting unit 7 that is supplied and included in the wireless device 6, an antenna 8 that radiates a radio signal from the transmitting unit 7 toward the terminal, a receiving unit 9 that is supplied with a received signal from the terminal of the antenna 8, And a packet determination unit 10.
[0013]
The multimedia data is supplied from the network to the data packet generation unit 3 via the network control unit 2, and the data packet generation unit 3 generates a data packet. The notification packet generator 4 generates a notification packet. The received packet determined by the received packet determination unit 10 is transmitted to the network via the network control unit 2. As the network, a mobile phone network, a broadcast network, the Internet, and the like are possible.
[0014]
The base station 1 notifies the following information to each terminal by using a notification packet arranged in the first notification slot of each frame of the downlink.
[0015]
First, it includes information on the usage status of each data slot in the downlink frame to be transmitted and information on the use schedule of each data slot in the next downlink frame. That is, the notification packet has information indicating to which terminal each data slot in each downlink frame is allocated (or information indicating whether each data slot is reserved). Each terminal can determine which data slot the terminal should receive from the content of the notification packet. If the transmission of the data packet does not end in the downlink frame that is about to be transmitted, it is necessary to continue transmitting the rest of the data packet in the next downlink frame. For this purpose, the notification packet has information indicating to which terminal the data slot of the next frame is allocated.
[0016]
The terminal that has received the notification packet can determine which data slot data of the downlink frame should be received from the information of the notification packet. Further, the terminal receiving the data packet can determine whether there is a data packet to be received in the next downlink frame from the information on the next downlink frame. For example, if the transmission of the data packet is completed in this downlink frame and there is no data packet to be transmitted continuously in the next downlink frame, the data slots not used in this downlink frame and all of the next downlink frame The data slot becomes empty.
[0017]
Second, the notification packet includes information on the use status of each data slot in the upstream frame and information on the use schedule of each data slot in the next upstream frame. Each terminal can determine which data slot is to be used to transmit data from the content of the notification packet.
[0018]
Third, the notification packet includes information on the reception status of the base station with respect to the upload packet transmitted by the terminal in the immediately preceding uplink frame. That is, information indicating whether or not the upload packet has been normally received by the base station is included in the notification packet.
[0019]
Next, a configuration example of the terminal will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 21 indicates a terminal. Reference numeral 22 indicates a network control unit, and a data device is connected to the network control unit 22. The data device uses the received data or generates the transmitted data. As the data device, a mobile phone terminal, a personal computer, a digital broadcast receiver, a digital camera, a car navigation device, a GPS (Global Positioning System), a display, an audio system, and the like can be used.
[0020]
Reference numerals 23, 24, and 25 are a request packet generator, a data packet generator, and an ACK data generator connected to the network controller 22, respectively. A selector 26 is provided between these generating units 23, 24 and 25 and a transmitting unit 28 included in the wireless device 27. The data selected by the selector 26 is supplied to the transmission unit 28. A wireless signal from the transmission unit 28 is radiated from the antenna 29 and uploaded to the base station 1.
[0021]
When a download or upload request is generated in the terminal 21, the request packet generator 23 generates a download or upload request packet. The data packet to be uploaded is generated by the data packet generation unit 24. Further, ACK data is generated by the ACK data generation unit 25.
[0022]
At the time of downloading, the terminal 21 receives the notification packet and the data packet transmitted by the base station 1 via the antenna 29. The received signal received by the antenna 29 is supplied to the receiving unit 30 of the wireless device 27. The received signal from the receiving unit 30 is supplied to the received packet determining unit 31. The received packet determination unit 31 determines whether the received packet is a notification packet or a data packet.
[0023]
The received packet from the received packet determination unit 31 is supplied to the data device via the network control unit 22. When a download or upload request is issued to the terminal 21, the terminal 21 receives the notification packet transmitted by the base station 1, and generates a download or upload request packet in the request packet generation unit 23 according to the notification content. A request packet is transmitted to the base station using an arbitrary request slot of an uplink frame.
[0024]
The above-described base station 1 (FIG. 1) and terminal 21 (FIG. 2) correspond to the base station and the terminal mounted on the vehicle in the road-vehicle communication system. More specifically, the present invention can be applied to a road-to-vehicle communication system as shown in FIG. The system of FIG. 3 comprises an integrated base station indicated by reference numeral 41 and a reference ₁ , 42 ₂ ,... And 43 ₁ , 43 ₂ ,..., The integrated base station 41 and the optical fiber 42 ₁ , 42 ₂ , Are connected with a plurality of local base stations. Local base station 43 ₁ , 43 ₂ ,... Are installed at predetermined intervals along a road, for example, to enable road-vehicle communication with a terminal mounted on the vehicle 44. The parts other than the antenna are installed in the integrated base station 41 and the antenna is ₁ , 43 ₂ ,... Respectively.
[0025]
In such a road-vehicle communication system, the integrated base station 41 generates a data packet and a notification packet modulated by a predetermined wireless modulation method, and converts the wireless signal into an optical signal by a wireless optical conversion device. The wireless optical converter is configured to convert, for example, an optical signal from a laser diode into an optical signal directly or by an optical modulator. This optical signal is transmitted to the optical fiber 42 ₁ , 42 ₂ ,..., One or more local base stations 43 ₁ , 43 ₂ ,... Local base station 43 ₁ , 43 ₂ , ..., an optical signal is converted into a signal in a radio frequency band by an optical wireless conversion device represented by a photodiode, and the wireless signal is transmitted from a roadside antenna to a terminal in a data packet and a notification packet.
[0026]
The terminal mounted on the vehicle 44 includes an antenna that receives a radio signal radiated from the roadside antenna, and a connection unit that transmits the radio signal received by the antenna to a corresponding mobile phone or broadcast receiver. . In the uplink, a download or upload request packet, data packet, and recognition response packet modulated by a predetermined wireless modulation method from a terminal are transmitted to the local base station 43. ₁ , 43 ₂ ,... And converted into an optical signal by a wireless optical converter having the same principle as that of the above-described wireless optical converter. ₁ , 42 ₂ ,... To the integrated base station 41. In the integrated base station 41, the signal is converted into a signal in a radio frequency band by an optical wireless converter having the same principle as that of the optical wireless converter described above, and a packet transmitted from the terminal is received.
[0027]
It is to be noted that individual radio frequencies or intermediate frequencies modulated by a frequency conversion integrated distribution device provided in the integrated base station 41, such as mobile phones and broadcasts, are integrated so as to be included in a specific frequency band, for example, a millimeter wave band. The converted radio signal in the shared frequency band may be radiated from the roadside antenna. In this case, the terminal mounted on the vehicle 44 includes an antenna having sensitivity in the shared frequency band, and a radio frequency signal for converting a radio signal received by the antenna into an individual radio frequency or an intermediate frequency radio signal and distributing the radio signal. It includes a conversion and distribution device, and a connection unit that transmits individual radio frequency and intermediate frequency radio signals from the frequency conversion and distribution device to corresponding mobile phones and broadcast receivers.
[0028]
The base station 1 shown in FIG. 1 is an integrated base station 41 and a local base station 43 in the system of FIG. ₁ , 43 ₂ ,... Correspond to the whole. The terminal 21 shown in FIG. 2 corresponds to a terminal mounted on the vehicle 44. In one embodiment, the downlink from the base station 1 to the terminal 21 and the reverse uplink from the terminal 21 to the base station 1 can be simultaneously communicated. For example, a modulation scheme with a different carrier frequency is used between the two lines.
[0029]
A frame configuration according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, BS represents the base station 1, and T1 to Tn represent each of the n terminals. As shown in FIG. 4A, one downlink frame transmitted through the downlink includes one notification slot (a slot with a shadow) and one or more, for example, seven data slots. Dividing continuous time into fixed intervals is called slotting, and each partition is called a slot. A notification packet is inserted into the notification slot, and a data packet is inserted into the data slot. The notification packet and the data packet from the base station BS are received by the terminals T1 to Tn, respectively. FIG. 4A shows an example of a configuration of a downlink frame, and various modifications are possible. For example, the notification slot and the data slot may have different lengths, and the notification slot may be at the end of the frame.
[0030]
As described above, the notification packet includes information on the use status of each data slot in the downlink frame that is about to be transmitted, information on the use schedule of each data slot in the next downlink frame, and each data slot in the uplink frame. And information on the use schedule of each data slot in the next uplink frame, and information on the reception status at the base station for the upload packet transmitted by the terminal in the immediately preceding uplink frame.
[0031]
FIG. 4B shows a configuration example of an uplink frame. The upstream frame includes one or a plurality of, for example, five data slots, a download request slot in which a download request packet is arranged, an upload request slot in which an upload request packet is arranged, and an ACK slot. The ACK slots correspond one-to-one with seven data slots downloaded from the base station BS. FIG. 4B is a configuration example of an upstream frame, and various modifications are possible. For example, the request slot may be located at the beginning of the frame, the ACK slot is located at the beginning of the frame, and the reception status of the data packet received in the previous downstream frame is returned by the ACK packet allocated to the ACK slot. Is also good. Further, a configuration in which data slots and ACK slots are alternately positioned is also possible.
[0032]
The download request slot and the upload request slot may have at least one slot for each. However, when the number of request slots is small, when each terminal transmits a request packet to the base station 1, there is a high possibility that a collision will occur. On the other hand, increasing the number of requested slots decreases the number of data slots. Therefore, in the example of FIG. 4B, the number of download request slots is set to 7, and the number of upload request slots is set to 5. Furthermore, the number of download request packets or upload request slots may be adjusted or changed. Furthermore, it is also possible to insert a request slot in a data slot in a time-division manner.
[0033]
Note that one packet is arranged in one slot, but two or more packets may be arranged in one slot. As an example, one packet used in Ethernet (registered trademark) is transmitted to each data slot. In this case, in each data slot, a segmented packet of one packet used in Ethernet (registered trademark) may be transmitted. Further, in each notification slot, a broadcast packet used in Ethernet (registered trademark) is transmitted. Ethernet (registered trademark) refers to the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3 standard. There are standards such as 10BASE-T, 100BASE-T, and Gigabit Ethernet depending on the transmission medium and transmission speed used by this standard.
[0034]
Explaining the relationship between the timing of the downstream frame and the timing of the upstream frame, when transmitting a download request packet and an upload request packet, it is necessary that the base station has enough time to reflect the request packet and generate a notification packet of the next frame. is there. Further, all ACK packets having information on the reception status of the data packet of the downstream frame need to be transmitted to the base station 1 before the upload starts to avoid collision with the upload of the next frame. Further, it is necessary to start transmitting the upload data packet and the request packet after receiving the notification packet from the base station. The timing relationship shown in FIG. 4 satisfies these conditions.
[0035]
When a download or upload request is issued to the terminal 21, the terminal 21 transmits a request packet using an arbitrary download request slot or an upload request slot of the next frame according to the content notified from the base station 1. To the base station 1 via.
[0036]
More specifically, transmission of the request packet will be described. When the notification packet notifies the following case, the terminal does not transmit the request packet, and after a certain time elapses, a similar request is transmitted again. Performs packet transmission processing.
[0037]
The first case is a case where, at the time of a download request, all data slots in the next downlink frame are scheduled to be used (that is, there are no empty data slots). The second case is a case where all data slots in the next upstream frame are scheduled to be used at the time of an upload request (that is, there is no empty data slot).
[0038]
Also, when a plurality of terminals transmit request packets in the same request slot, a collision of request packets occurs in the receiving device of the base station, and the base station cannot identify which terminal transmitted the request packet. In, the base station cannot allocate a data slot to the terminal that transmitted the request packet, and generates and transmits a notification packet without a data slot allocation to the terminal that transmitted the request packet. In this case, the terminal that has transmitted the request packet receives the notification packet and determines that the request packet has not been correctly received by the base station since there is no data slot allocation. The request packet is transmitted. If a power difference exists between the receiving device of the base station and each terminal when a collision occurs, a request packet from a terminal having the highest received power in the receiving device of the base station can arrive. There is.
[0039]
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing performed by the base station 1 in each frame. When a download request packet from a terminal arrives at the base station 1, downlink frame data slot allocation processing (step S1) is performed. When the upload request packet arrives at the base station 1, an upstream frame data slot allocation process (step S2) is performed. Details of each processing of steps S1 and S2 will be described later. Unlike the example of FIG. 5, the uplink frame data slot allocation processing may be performed first, and then the downlink frame data slot allocation processing may be performed. Alternatively, these processes may be performed in parallel.
[0040]
Then, in step S3, a notification packet is generated. The notification packet is generated from the usage status of the data slot of this frame and the next frame and the reception status of the upload packet received in the immediately preceding upstream frame. In step S4, the generated notification packet is transmitted.
[0041]
Step S5 is processing for transmitting a data packet to the terminal using each data slot of the downlink frame. As will be described later, the terminal 21 that has issued the download request receives the notification packet and the data packet transmitted from the base station 1, and transmits the reception status to the base station using an ACK slot.
[0042]
Step S6 is a process of receiving the request packet, the upload packet, and the ACK packet included in each slot of the upstream frame. As will be described later, the terminal 21 that has issued the upload request receives the notification packet transmitted from the base station 1, and transmits the data packet to the base station using the allocated data slot. When step S5 or S6 ends, the process returns to step S1 to process the next frame.
[0043]
When transmission to a certain terminal or reception from a certain terminal has all been completed, the base station releases the data slot allocated to that terminal.
[0044]
If the base station receives a request packet from another terminal while transmitting a data packet to one terminal, one data slot is allocated to each terminal from the next frame, and all remaining free data A slot is assigned to each terminal according to a certain rule. An example of the rule is shown below.
[0045]
In the case of a download request, all empty data slots are allocated to the terminal having the smallest remaining number of data packets to be transmitted to each terminal. In the case of an upload request, all empty data slots are allocated to the terminal having the smallest remaining number of data packets received from each terminal. If there is still a free data slot, the free data slot is allocated to the terminal having the next least number of remaining data packets. This allocation process is performed until there are no more empty data slots or there are no more terminals to be allocated.
[0046]
This data slot allocation rule will be described in more detail by taking download as an example. A similar rule holds for uploading. This allocation rule includes a first rule for allocating all free data slots to a terminal when a download request packet is not received from one or more other terminals while a data packet is being transmitted to the terminal; If a download request packet is received from one or more other terminals while a data packet is being transmitted to the terminal, the request packet is transmitted in each of frames subsequent to the frame in which the download request packet is received. One data slot is allocated to the terminal, and the remaining empty data slots in each frame are allocated to the terminal having the least number of remaining data packets to be transmitted. , The remaining free data Consists of a second rule for assigning the Tsu bets are those processing based on the second rule is made up or empty data slot is eliminated, or assign the terminal is eliminated.
[0047]
Several variations on the second rule are possible. A first modification of the second rule is that when a download request packet is received from one or more other terminals while a data packet is being transmitted to the terminal, a frame next to the frame that received the request packet is received. In each of the subsequent frames, one data slot is allocated to each terminal that has transmitted the request packet, and the remaining empty data slots in each frame are allocated to the terminal that has arrived at the earliest request packet. If there are still empty data slots in each frame, the remaining empty data slots are allocated in the order of the terminal having the earliest arrival of the request packet.
[0048]
A second modified example of the second rule is that, when a download request packet is received from one or more other terminals while a data packet is being transmitted to the terminal, a frame next to the frame that received the request packet is received. In each of the subsequent frames, the data slot in one frame is equally allocated to each terminal that has transmitted the request packet.
[0049]
A third modified example of the second rule is that, when a download request packet is received from one or more other terminals while a data packet is being transmitted to the terminal, a frame next to the frame that received the request packet is received. In each of the subsequent frames, one data slot is assigned to each terminal that has transmitted the request packet, and if there are still empty data slots in each frame, the priority of the data packet to be transmitted is the highest. The remaining free data slots are allocated to the terminals.
[0050]
FIG. 6 shows details of an example of a downlink frame data slot allocation process (step S1) performed when a download request packet from a terminal arrives at a base station. In the first step S11, it is checked whether or not there is a data packet to be transmitted to the terminal in a downlink frame to which a data slot is to be allocated. Usually, a data slot in the downstream frame next to the arrival of the download request packet is allocated. If there is no data packet, the slot allocation is unnecessary, so the allocation process ends, and the process proceeds to the upstream frame data slot allocation process S2.
[0051]
If it is determined in step S11 that there is a data packet to be transmitted to the terminal, one data slot is allocated to one or a plurality of terminals that transmitted the request packet in step S12 (step S12). In the next step S13, it is checked whether or not data packets to be transmitted to the terminal remain. If no data packet remains, the data slot assignment process ends. If data packets remain, it is determined in step S14 whether or not there is an empty data slot in the downstream frame.
[0052]
If it is determined in step S14 that there is no data slot available, the process proceeds to step S16. Step S16 is processing to determine the presence or absence of a terminal that continuously transmits a data packet also in the next frame. If it is determined in step S14 that a data slot is available, an empty data slot is allocated to a terminal in which a data packet remains before step S16 (step S15).
[0053]
If it is determined in step S16 that there is no terminal that will continue to transmit data packets even in the next frame, the data slot allocation process ends. If not, that is, if all the data requested by the terminal cannot be transmitted in this frame, in step S17, a process for securing (scheduling to use) the required number of data slots in the next downstream frame is performed.
[0054]
FIG. 7 shows details of an example of an uplink frame data slot allocation process (step S2) performed when an upload request packet from a terminal arrives at a base station. Normally, a data slot in the upstream frame next to the arrival of the upload request packet is allocated. The upstream frame data slot allocation process is the same as the above-described downstream frame allocation process. In the first step S21, it is checked whether or not there is a data packet received from the terminal in an uplink frame to which a data slot is to be allocated. If there is no data packet, the slot allocation is unnecessary, so the allocation process ends, and the process proceeds to the notification packet generation process S3.
[0055]
If it is determined in step S21 that there is a data packet to be received from the terminal, one data slot is assigned to one or a plurality of terminals that transmitted the request packet in step S22 (step S22). In the next step S23, it is checked whether or not data packets received from the terminal remain. If no data packet remains, the data slot assignment process ends. If data packets remain, it is determined in step S24 whether or not a data slot in the upstream frame has a free space.
[0056]
If it is determined in step S24 that there is no empty data slot, the process proceeds to step S26. Step S26 is processing to determine the presence or absence of a terminal that continuously transmits a data packet also in the next frame. If it is determined in step S24 that a data slot is available, an empty data slot is allocated to a terminal in which a data packet remains before step S26 (step S25).
[0057]
If it is determined in step S26 that there is no terminal that continuously transmits a data packet even in the next frame, the data slot allocation process ends. If not, that is, if the terminal cannot transmit all the data in this frame, in step S27, a process of securing (scheduling to use) the required number of data slots in the next upstream frame is performed.
[0058]
In one embodiment, when the terminal 21 receives a notification from the base station 1 that there is a free space in the next frame, the terminal 21 having the request packet has any free space until receiving the next notification packet. Send a download or upload request packet using the download or upload request slot. FIGS. 8 and 9 are flowcharts illustrating an example of the flow of the processing of the terminal 21 in more detail. FIGS. 8 and 9 show a series of flowcharts divided into two parts in view of the restriction on the drawing space. The request packet generator 23 in FIG. 2 performs a request packet generation process.
[0059]
The first step S31 shows a standby state. In the next step S32, it is determined whether or not a request has occurred. When it is determined that the request does not occur, the process returns to the standby state (Step S31). If it is determined in step S32 that a request has occurred, a request packet (download or upload request packet) is generated in step S33.
[0060]
Step S34 indicates a standby state for an arbitrary length of time, and after the standby state, a notification packet is received from the base station 1 in step S35. It is determined in step S36 whether the request generated at the terminal is a download request. In the case of a download request, whether or not there is an empty data slot in the next downstream frame is determined in step S37 based on the contents of the notification packet. If it is not a download request, that is, if it is an upload request, it is determined in step S38 whether or not there is an empty data slot in the next upstream frame based on the contents of the notification packet.
[0061]
When it is determined in steps S37 and S38 that there is no empty data slot, the process returns to the standby step S34, and waits without transmitting a request packet.
[0062]
A case where there is no empty data slot will be described more specifically. For example, when one frame is constituted by seven data slots, it is assumed that each of the seven data slots in the frame to be transmitted from now is assigned to seven terminals. Then, it is assumed that there are a plurality of data packets to be transmitted to the seven terminals, and all data packets cannot be transmitted in this frame. In this case, since the data packet is continuously transmitted to the seven terminals in the next frame, each data slot in the next frame is allocated to each of the seven terminals. As a result, there is no empty data slot in the next frame. As described above, when a data slot and a terminal are assigned one-to-one and a large amount of data is transmitted to each terminal, a situation occurs in which there is no empty data slot between this frame and the next frame.
[0063]
If it is determined in steps S37 and S38 that there is an empty data slot, a request slot for transmitting the request packet is arbitrarily determined in step S39. Then, in step S40, the request packet is transmitted. The download request packet is transmitted using the download request slot, and the upload request packet is transmitted using the upload request slot.
[0064]
The next notification packet is received in step S41. In step S42, whether or not the transmitted request packet has been received is determined based on the information of the received notification packet. That is, when information indicating that a data slot is allocated to itself is included in the notification slot, it can be determined that the request packet has been received. If it is determined in step S42 that the request packet has not been received due to a collision or the like, the process returns to step S34 (standby). If the standby state is not required, the process may return to step S36 (step of determining whether the request is a download request) as indicated by a broken line.
[0065]
If it is determined in step S42 that the request packet has been received by the base station, it is checked in step S43 whether the request packet is a download request, as shown in FIG. In the case of the download request, the terminal receives the data packet transmitted from the base station (Step S44). In the next step S45, it is determined whether the reception of the data packet in this frame has been completed. If not, the process returns to step S44 to continue receiving data packets. If the processing has been completed, in step S46, an ACK packet including information indicating the reception status is transmitted using the ACK slot.
[0066]
In step S47 following step S46, it is determined whether reception of all data packets has been completed. If it is determined that the process has not been completed, the notification packet is received in step S48, and the process proceeds to step S44 (data packet reception). If it is determined in step S47 that all data packets have been received, the process returns to step S31 (see FIG. 8).
[0067]
If it is determined in step S43 that the request is not a download request, that is, an upload request, in step S49, a data packet is transmitted using the data slot of the upstream frame. In step S50, it is determined whether transmission of the data packet in this frame has been completed. If not, the process returns to step S49, and the transmission of the data packet is continued.
[0068]
In step S51 subsequent to step S50, it is determined whether transmission of all data packets has been completed. If it is determined that the process has not been completed, the notification packet is received in step S52, and the process proceeds to step S49 (data packet transmission). If it is determined in step S51 that transmission of all data packets has been completed, the process returns to step S31 (see FIG. 8). When all data reception from a certain terminal is completed, the data slot allocated to that terminal is released.
[0069]
An example of the communication operation of the embodiment of the present invention described above will be conceptually described with reference to the timing charts of FIGS. 10, 11, 12, and 13. FIGS. 10 to 13 show timing charts that are continuous in the time axis direction and are divided for each substantially one frame due to the restriction of the drawing space. 10A, 11A, 12A, and 13A show a packet transmission operation from the base station 1 to the terminal 21 using the downlink. The timing charts of FIGS. 10B, 11B, 12B, and 13B show a packet transmission operation from terminal 21 to base station 1 using the uplink.
[0070]
The timing chart is an example in which, for example, five terminals exist as the terminals 21. BS is a reference number of the base station 1, and T1 to T5 are reference numbers of each terminal. Reference symbols of info indicate a notification packet transmitted by the base station BS to all terminals simultaneously and a notification packet received by the terminals T1 to T5. In the following example, one downstream frame includes seven data slots, and one upstream frame includes five data slots. Also, the amount of data to be downloaded or uploaded is assumed to be an amount transmitted using six data slots. However, the data amount does not need to be equal, and may be an amount (fixed or variable) that can be transmitted using an arbitrary data slot.
[0071]
It is assumed that at the timing before the upstream frame shown in FIG. 10B (not shown), a download request is generated at terminals T1 and T3, and an upload request is generated at terminal T2. That is, in the processing of the terminal shown in FIG. 8, a request is generated in step S32, a request packet is generated in the next step S33, and the terminal is in a standby state in step S34.
[0072]
Terminals T1 to T5 receive the notification packet 51 at the head of the downstream frame shown in FIG. 10A. When the terminals T1 and T3 detect from the contents of the notification packet that there is an empty data slot in the next downstream frame, as shown in FIG. 10B, the download request packets 52 and 53 transmit the first and third download request packets. Send using request slot. When detecting from the content of the notification packet that there is a free data slot in the next uplink frame, the terminal T2 transmits the upload request packet 54 using the second upload request slot, as shown in FIG. 10B. .
[0073]
Request packets from these terminals T1, T2, T3 are received by the base station BS. It is determined from the contents of the notification packet of the next frame whether the request packet has been received by the base station. Also, the terminal can know the data slot allocation performed by the base station from the notification packet.
[0074]
FIG. 11 is a timing chart of the next frame. In the downlink frame shown in FIG. 11A, the base station that has received the download request packets from terminals T1 and T3 allocates the first and third data slots to terminals T1 and T3, respectively. The number of remaining data packets is equal between the terminals T1 and T3, that is, five. In this example, as shown in FIG. 11A, five data slots are allocated to the terminal T1. In the reference symbols attached to the data packets such as “1-1” and “1-2”, the first numeral indicates the terminal (T1 in this example), and the next numeral indicates the number of the data packet. For example, data packets to be downloaded to the terminal T1 include "1-1" to "1-6". Note that, as shown in FIG. 11A, the reason why X is added to the data packet “1-5” allocated to the sixth data slot is that this data packet could not be normally received by the terminal T1. It represents that. Here, the first data slot allocated to each terminal corresponds to the slot that transmitted the request packet. However, such a correspondence is not essential. For example, data slots may be allocated in order from the terminal 1. In this example, the first to sixth data slots are allocated to the terminal T1, and the seventh data slot is allocated to the terminal T3.
[0075]
In the uplink frame shown in FIG. 11B, terminal T2 transmits data packets “2-1” to “2-5” to base station BS using all data slots. As shown in FIG. 11B, the reason why X is added to the data packet "2-5" allocated to the fifth data slot is that this data packet could not be normally received by the base station BS. Is represented.
[0076]
As shown in FIG. 11B, the terminal T1 transmits to the base station BS an ACK packet indicating that packets of data slots other than the third and sixth data slots have been normally received, and transmits the sixth ACK packet. A recognition response packet NACK packet (filled out in FIG. 11B) indicating that the data slot packet could not be received normally is transmitted to the base station BS. The terminal T3 transmits an ACK packet indicating that the packet in the third data slot has been normally received to the base station BS. The base station BS recognizes that “1-5” of the data packet transmitted to the terminal T1 from the received ACK packet and NACK packet did not normally receive the terminal T1. The base station BS retransmits the data packet “1-5” after a predetermined time.
[0077]
The terminal T2 knows that the data packet “2-5” was not correctly received by the base station from the contents of the notification packet of the next frame among the transmitted data packets. The terminal T2 retransmits the data packet “2-5” after a predetermined time. Further, as shown in FIG. 11B, terminal T4 transmits an upload request packet 55, terminal T5 transmits a download request packet 56, and these request packets 55 and 56 are received by base station BS. The base station BS allocates the data slot of the next frame based on the remaining data packets that have not been transmitted or received and the new download request and upload request, and a notification packet including the allocation information is created. .
[0078]
In the downlink frame shown in FIG. 12A, among the terminals T3 and T5, the empty data slots (first, second, third, fourth and sixth) are assigned to the terminal T3 having the smaller remaining number of data packets to be downloaded. Data slot). The fifth and seventh data slots, which are the remaining data slots, are allocated to the terminal T5. The terminal T3 receives the remaining data packets “3-2” to “3-6”. The terminal T5 receives the data packets “5-1” and “5-2”.
[0079]
In the uplink frame shown in FIG. 12B, an empty data slot (first and second data slots) is allocated to terminal T2, which has a smaller remaining number of data packets to be uploaded, among terminals T2 and T4. In the first data slot, the data packet “2-5” that could not be uploaded in the previous frame is retransmitted, and in the second data slot, the data packet “2-6” is transmitted. The third, fourth, and fifth data slots, which are the remaining data slots, are allocated to the terminal T4. The terminal T4 transmits the data packets “4-1”, “4-2”, and “4-3”.
[0080]
Further, in the uplink frame shown in FIG. 12B, the terminal T3 transmits an ACK packet indicating that the five data packets have been normally received to the base station BS, and the terminal T5 has normally received the two data packets. Is transmitted to the base station BS.
[0081]
In the downlink frame shown in FIG. 13A, the first data slot is allocated to terminal T1, and data packet "1-5" is retransmitted via this data slot. The remaining free data slots are allocated to terminal T5. That is, data packets “5-3” to “5-6” are transmitted to terminal T5 using the second, third, fourth, and fifth data slots.
[0082]
In the uplink frame shown in FIG. 13B, the first, second and fourth data slots are allocated to terminal T4, and data packets "4-4", "4-5" and "4-6" Sent via slot. Further, terminal T1 transmits an ACK packet indicating that data packet "1-5" has been received, and terminal T5 transmits data packets "5-3", "5-4", "5-5" and "5--5". ACK packet indicating that “6” has been received.
[0083]
The present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the gist of the present invention. For example, the present invention can be applied not only to road-to-vehicle communication but also to other wireless data communication such as a wireless LAN. Further, two or more notification slots for notification packets may be provided in one frame. Further, the notification packet may include, in addition to the frame and the next frame, information on the use status of the data slot of a later frame.
[0084]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a plurality of data slots in each of an uplink frame and a downlink frame can be allocated to a certain terminal, it is compared with a method in which one data slot in one frame is allocated to one terminal. Thus, the throughput can be increased in both the uplink and downlink directions. The present invention is suitable for transmitting (downloading and uploading) data that occurs in a burst, such as multimedia data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a base station according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a terminal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram used for describing a road-vehicle communication system to which the present invention can be applied;
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating respective configurations of a downstream frame and an upstream frame in one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing operation of a base station.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a data slot assignment processing operation of a downlink frame by a base station.
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of a base station for processing data slot allocation for an uplink frame.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a processing operation of the terminal.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing operation of the terminal.
FIG. 10 is a timing chart for explaining a communication operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a timing chart for explaining a communication operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a timing chart for explaining a communication operation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a timing chart for explaining a communication operation according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base station, 3 ... Data packet generation part, 4 ... Notification packet generation part, 6 ... Wireless apparatus, 10 ... Reception packet judgment part, 21 ... Terminal, 23 ... A request packet generator, 24 a data packet generator, 25 an ACK packet generator, 27 a wireless device, 31 a received packet determiner, 41 an integrated base station, 43 ₁ , 43 ₂ , 43 ₃ ... Local base station, 44 ... Vehicle

Claims

A downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink is composed of one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink is composed of one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response. A communication method in a communication system constituted by a slot and
In response to the download request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in a downstream frame following the downstream frame following the downstream frame that received the download request packet, and Performing a process of assigning
In response to the upload request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in an upstream frame following the upstream frame following the upstream frame that received the upload request packet, and Performing a process of assigning
The usage status of each data slot of the downlink frame and the uplink frame, the usage status of each data slot of the next downlink frame and the next uplink frame, and the reception status for the upload packet transmitted by the terminal in the previous uplink frame. Generating a notification packet with information;
Transmitting the notification packet in the notification slot via the downlink and transmitting a data packet corresponding to the download request packet in the data slot;
Releasing the data slot allocated to the terminal when transmission to the terminal is completed;
Receiving, via the uplink, the data slot, the request slot, a data packet corresponding to the upload request packet included in each of the recognition response slot, a request packet, and a recognition response packet;
Releasing the data slot allocated to the terminal when reception from the terminal is completed.

A downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink is composed of one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink is composed of one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response. A communication method in a communication system constituted by a slot and
Allocated in the notification slot, the terminal transmits in the previous uplink frame and the usage status of each data slot of the downlink frame and the uplink frame, and the data slot usage status of the next downlink frame and the next uplink frame. Receiving a notification packet having information on the reception status of the upload packet and
Transmitting a request packet through the request slot of the uplink;
In the case where the request packet is a download request, a data packet corresponding to the download request from the base station is received via the data slot of the downlink, and a recognition response packet indicating a reception status is transmitted to the recognition response slot. Send through,
A communication method wherein, when the request packet is an upload request, a data packet corresponding to the upload request is transmitted to the base station via the uplink data slot.

In claim 1 or 2,
The request slot is a communication method including a download request packet slot and an upload request packet slot.

In claim 2,
When the request packet is a download request, the request packet is transmitted when the notification packet indicates that there is an empty data slot in the next downlink frame,
A communication method, wherein when the request packet is an upload request, the request packet is transmitted when the notification packet indicates that there is a free data slot in the next upstream frame.

A downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink is composed of one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink is composed of one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response. In a base station in a communication system constituted by slots and
In response to the download request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in a downstream frame following the downstream frame following the downstream frame that received the download request packet, and Means for performing a process of assigning
In response to the upload request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in an upstream frame following the upstream frame following the upstream frame that received the upload request packet, and Means for performing a process of assigning
The usage status of each data slot of the downlink frame and the uplink frame, the usage status of each data slot of the next downlink frame and the next uplink frame, and the reception status for the upload packet transmitted by the terminal in the previous uplink frame. Means for generating a notification packet having information;
While transmitting the notification packet in the notification slot via the downlink, transmitting a data packet corresponding to the download request packet in the data slot, and when transmission to the terminal has been completed, has been allocated to the terminal Means for releasing the data slot;
The data packet, the request packet, and the recognition response packet corresponding to the upload request packet included in each of the data slot, the request slot, and the recognition response slot are received via the uplink, and the reception from the terminal is completed. A base station comprising means for releasing a data slot allocated to the terminal.

A downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink is composed of one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink is composed of one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response. A terminal in the communication system constituted by the slot and
Allocated in the notification slot, the terminal transmits in the previous uplink frame and the usage status of each data slot of the downlink frame and the uplink frame, and the data slot usage status of the next downlink frame and the next uplink frame. Means for receiving a notification packet having information on the reception status of the upload packet and
Means for transmitting a request packet through the request slot of the uplink,
In the case where the request packet is a download request, a data packet corresponding to the download request from the base station is received via the data slot of the downlink, and a recognition response packet indicating a reception status is transmitted to the recognition response slot. Send through,
A terminal configured to transmit a data packet corresponding to the upload request to a base station via the uplink data slot when the request packet is an upload request.

A downlink from the base station to the terminal and an uplink from the terminal to the base station can be simultaneously communicated,
A downlink frame transmitted through the downlink is composed of one or more notification slots and one or more data slots, and an uplink frame transmitted through the uplink is composed of one or more data slots, one or more request slots, and a recognition response. In a communication system constituted by slots and
The base station is
In response to the download request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in a downstream frame following the downstream frame following the downstream frame that received the download request packet, and Means for performing a process of assigning
In response to the upload request packet placed in the request slot, one or more free data slots included in an upstream frame following the upstream frame following the upstream frame that received the upload request packet, and Means for performing a process of assigning
The usage status of each data slot of the downlink frame and the uplink frame, the usage status of each data slot of the next downlink frame and the next uplink frame, and the reception status for the upload packet transmitted by the terminal in the previous uplink frame. Means for generating a notification packet having information;
While transmitting the notification packet in the notification slot via the downlink, transmitting a data packet corresponding to the download request packet in the data slot, and when transmission to the terminal has been completed, has been allocated to the terminal Means for releasing the data slot;
The data packet, the request packet, and the recognition response packet corresponding to the upload request packet included in each of the data slot, the request slot, and the recognition response slot are received via the uplink, and the reception from the terminal is completed. Means for releasing the data slot allocated to the terminal,
The above terminal,
Means for receiving the notification packet,
Means for transmitting the request packet via the request slot of the uplink,
In the case where the request packet is a download request, a data packet from the base station is received through the data slot of the downlink, and a recognition response packet indicating a reception status is transmitted through the recognition response slot,
When the request packet is an upload request, the data packet is configured to be transmitted to the base station via the data slot of the uplink,
The base station has an integrated base station,
In the downlink, by the integrated base station, the data packet and the notification packet modulated by a wireless modulation method are generated, and the generated data packet and the notification packet are radiated to the terminal,
The request packet, the recognition response packet, and the data packet, which are transmitted from the terminal and are modulated by a wireless modulation scheme, are transmitted to the integrated base station, and are optically wirelessly converted in the integrated base station. Communications system.

In claim 7,
The base station is connected to the integrated base station by an optical communication path, and further includes one or more local base stations each including an antenna;
In the downlink, the generated data packet and the notification packet are converted into an optical signal, the optical signal is transmitted to the local base station via the optical communication path, and the optical base station Converted, radiated from the antenna of the local base station to the terminal,
The request packet, the acknowledgment response packet, and the data packet, which are transmitted from the terminal and are modulated by a wireless modulation scheme, are received by the antenna of the local base station, and a received signal is transmitted by the local base station to a wireless optical device. A communication system wherein the converted optical signal is transmitted from the local base station to the integrated base station via the optical communication path, and optical-to-wireless converted in the integrated base station.