JP2004096143A

JP2004096143A - 通信システム

Info

Publication number: JP2004096143A
Application number: JP2002250509A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Arise; 有瀬　友和
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】ＦＥＣ方式は、データ中に発生する誤りの数を低減することが可能ではあるが、訂正された結果が正しいか否かに関わらずユーザデータが出力されるため、無線区間での誤りが訂正能力を超えた場合、正常なデータ伝送が行えない点で問題が有る。また、ＡＲＱはデータ中に含まれる誤り率がある一定以上の値になると、再送の占める割合が大きくなり、データ伝送速度が著しく低下するという欠点を有する。
【解決手段】本発明は、無線区間の誤り制御方式としてＦＥＣとＡＲＱを併用し、また、回線上のエラー発生頻度を計算し、送出するデータのサイズを自動的に可変する手段を具備した自動再送制御装置により、正確で効率的なデータ伝送を実現する。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ端末間において、効率的で正確なデータ伝送を行うデジタル通信方式の通信システム（例えば、移動無線通信システム）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実用化されているデジタル方式の移動無線システムとしては、図２に示すように、無線端末局間の無線通信の中継とサービスエリアの維持を行う１つあるいは複数の無線基地局２０１〜２０３と、複数の基地局にてエリアを構成する際に無線回線の制御を行う回線制御装置２０４と、無線基地局を介して無線通信を行う複数の無線端末局２０５〜２１０とから構成されるシステムが知られている。
【０００３】
このようなデジタル方式の移動無線通信システムにおいて、無線端末局が他の無線端末局と無線通信を行う場合、各々の無線端末局が無線基地局のサービスエリア内に所在する場合には、無線基地局を介して相手先の無線端末局と無線通信を行っている。
【０００４】
従来、これら移動無線システムは、音声通信用途で使用されていたが、昨今のノートＰＣやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等情報端末の小型化、また、インターネットを中心とする画像、データ等のマルチメディアの普及に伴い、音声のみならずデータ、画像、文字、ＦＡＸ、位置情報等のデータ通信も、同じシステム上で実現することが要求されている。
【０００５】
しかし、上記無線システムを用いてデータ通信を行うには次のような問題がある。無線システムでは、送信側無線機から送信された信号は空間を伝搬し、受信機にて検波・復調され送信データが再生される。この信号の検波・復調過程および無線区間では雑音が発生・混入し、この雑音の影響により、デジタル通信においては送信した１、０の符号が誤る符号誤りが発生する。また、移動通信においては、送信側空中線と受信側空中線間に見通しが確保されることは少なく、途中に建造物や山岳等の障害物が存在することがほとんどである。よって、受信側ではこれら障害物によって反射・回折した多数の電波が合成された多重波を受信することとなり、移動局の移動に伴い、合成波の振幅・位相特性は大きく変動する現象、すなわち、マルチパスフェージングにより伝送品質は極端に劣化する。一般に、これら無線システムでは、何の対策も施さないと、１０^−１〜１０^−３程度の誤りが発生するため、このままではデータ伝送のアプリケーションを適用することができない。
【０００６】
このように、無線システムを用いて、データ通信を行う場合、いかに雑音やマルチパスフェージングによる影響を克服し、回線の品質を向上させるかが課題となっている。これらマルチパスフェージングによる回線の品質劣化、すなわち誤り率の増加に対する対策として、誤り制御技術が知られている。誤り制御技術は、誤り訂正符号や誤り検出符号といった代数的な手法により誤り検出・訂正が可能である。誤り制御方式には大きく分けて２つの方法がある。ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ　Ｅｒｒｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）とＡＲＱ（Ａｕｔｏ　Ｒｅｐｅａｔ　Ｒｅｑｕｅｓｔ）である。
【０００７】
まず、ＦＥＣは送信側で冗長ビットを付加して誤り訂正符号化を行い、受信側で誤り訂正を行う誤り制御技術である。このＦＥＣを用いる事により、回線の品質を向上させることが可能である。また、ＡＲＱは回線上で発生した誤りを検出し、結果を受信側から送信側に自動的にフィードバックを行い、再送処理を行うことにより、誤りの発生を無くす事が可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、誤り制御技術を用いることによりデータ中に発生する誤りの数を低減することが可能となる。しかし、ＦＥＣ方式およびＡＲＱ方式には次のような欠点がある。
【０００９】
まずＦＥＣ方式は、送信側で冗長ビットを付加して誤り訂正符号化を行い、受信側で誤り訂正を行うことにより、データ中に発生する誤りの数を低減することが可能ではあるが、訂正された結果が正しいか否かに関わらずユーザデータを出力するため、無線区間での誤りが訂正能力を超えた場合、正常なデータ伝送が行えない点で問題があった。
【００１０】
例えば、無線区間でＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔ　Ｇｒｏｕｐ）方式で圧縮された静止画像を伝送する場合、発生する誤りが画像データ部であれば、受信が画像に色化け等が発生するものの、その影響は比較的小さいと考えられる。しかし、この誤りがフレームの先頭を示すマーカーや、圧縮に関わる情報部分等、制御データ部に誤りが発生した場合は致命的であり、たとえ１ｂｉｔの誤りであっても伝送不能な状態に陥ってしまう欠点を有している。
【００１１】
一方、ＡＲＱは回線上で発生した誤りを検出し、結果を受信側から送信側に自動的にフィードバックを行い再送処理を行うことにより、エラーフリーの回線を実現することが出来る。しかし、データ中に含まれる誤り率がある一定以上の値になると、再送の占める割合が大きくなり、データ伝送速度が著しく低下するという欠点を有している。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、無線区間の誤り制御方式としてＦＥＣとＡＲＱを併用し、また、回線上のエラー発生頻度を計算し、送出するデータのサイズを自動的に可変する手順を具備した自動再送制御装置により、正確で効率的なデータ伝送を実現するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るデータ伝送システムの一実施形態の全体構成を示すブロック構成図であり、図３、図５はそれぞれ、再送制御装置の内部構成、無線端末局および無線基地局の内部構成を示すブロック図である。図１において、１００は無線基地局１０１、制御装置１０２、自動再送制御装置１０３、およびデータ端末１０４からなる制御局、１０５は無線端末局１０６、自動再送制御装置１０３、およびデータ端末１０４からなる移動局である。移動局１０５のデータ端末１０８と、制御局１００のデータ端末１０４はそれぞれ自動再送制御装置１０３および１０７を介して接続される。データ端末１０８と１０４の間にて相互にデータを送受する場合、まずデータ端末１０８から送出されたデータは、図３に示す自動再送制御装置３０１の相互接続回路３０２を介して、データバッファ３０３に格納される。格納されたデータは、一定長のデータサイズごとに制御部３０４を介してエラー制御部３０５に送られる。
【００１４】
エラー制御部３０５では、再送制御に必要な送信順序番号や誤り検出のためのＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ　Ｃｈｅｃｋ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）およびフレームの制御情報等が付加され、図４に示す自動再送制御アダプタ間のデータパケットが形成される。そのデータは、データバッファ３０６、相互接続回路３０７を経て無線端末局１０６へ渡される。
【００１５】
次に、無線端末局１０６および無線基地局１０１の動作について図５を用いて説明する。自動再送制御装置３０１から受け取ったデータパケットは、無線端末局５００の送信データバッファ５０２に格納された後、図６に示す無線区間誤り検出・訂正符号化のシーケンスに従い、一定データ長ごとに誤り検出符号化器５０３に送られ、ＣＲＣ（誤り検出符号）が付加される。その後、誤り訂正符号化器５０４にて誤り訂正のための冗長データが付加され、フレーム処理部５０５に送られる。フレーム処理部５０５では、誤り訂正符号による誤り訂正効率を向上させるため、インタリーブ等の処理が加えられた後、無線区間のデータフォーマットに変換され、送信部５０６から送出される。
【００１６】
一方、無線基地局５０６では、受信部５０７にて送信データを復調した後、フレーム処理部５０８にて、送信側フレーム処理部５０４と逆の動作を行い、無線区間フレームフォーマットから、データ系列が取り出される。そして、誤り訂正器５０９において、送信側誤り訂正符号化器５０３にて付加された誤り訂正情報を元に、誤り訂正処理を行った後、制御装置１０２を経て自動再送制御装置１０３へ送られる。
【００１７】
次に、自動再送制御装置１０３のエラー制御部３０５では、制御装置１０２から受け取ったデータの誤り検出を行い、誤りが無ければ送信側自動再送制御装置１０７にて付加された制御情報等が取り除かれ、データ端末１０４へ送るとともに、図７の再送制御シーケンスに従い、受信確認のフレーム（ＬＡ）を送信側自動再送制御装置に対して送出する。
【００１８】
一方、受信データに誤りが発生した場合、エラー制御部１０７は図７のシーケンスに従い、正しく受信できた最後の送信順序番号を記入したフレーム（ＬＡ）を２回送出することにより、再送要求を行う構成となっている。
【００１９】
また、自動再送制御装置３０１は、図８に示すデータ誤り発生頻度から回線品質を算出し、自動的に送信するデータサイズを変更するアルゴリズムを具備し、回線品質が悪いときは１回に送るデータの量を小さくして送信し、また回線品質が良いときは大きくして送ることにより、効率的なデータ伝送が可能な構成となっている。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、無線区間の誤り制御方式としてＦＥＣとＡＲＱを併用し、また、回線上のエラー発生頻度を計算し、送出するデータのサイズを自動的に可変する手順を具備した自動再送制御装置を用いることにより、劣悪な移動通信の環境において、正確で効率的なデータ伝送回線を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデジタル方式移動無線システムの一実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】従来実用化されているデジタル方式移動無線システムの基本的構成を示す図である。
【図３】図１に示した実施形態において、自動再送制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】自動再送制御装置間における伝送フォーマットを示す図である。
【図５】図１に示した実施形態において、無線端末局および無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示した実施形態において、無線端末局と無線基地局間の無線区間誤り検出・訂正符号シーケンスを示す図である。
【図７】自動再送制御アダプタ間における再送手順のシーケンスを示す図である。
【図８】自動再送制御アダプタにおいて、回線品質を計算し、自動的に送信するデータ長を変動させ、伝送効率を高めるアルゴリズムのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１００：制御局、１０１：無線基地局、１０２：制御装置、
１０３：自動再送制御装置、１０４：データ端末、１０５：移動局、
１０６：無線端末局、１０７：自動再送制御装置、１０８：データ端末、
２０１，２０２，２０３：無線基地局、２０４：制御装置、
２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０：移動局、
３０１：自動再送制御装置、３０２：Ｖ．２４相互接続回路、
３０３：データバッファ、３０４：制御部、３０５：エラー制御部、
３０６：データバッファ、３０７：Ｖ．２４相互接続回路、
５００：無線端末局、５０１：受信データバッファ、
５０２：誤り検出符号化器、５０３：誤り訂正符号化器、
５０４：フレーム処理部、５０５：送信部、５０６：無線基地局、
５０７：受信部、５０８：フレーム処理部、５０９：誤り訂正器。

Claims

無線端末局間の無線通信中継とサービスエリアの維持を行なう１以上の無線基地局と、無線通信回線の制御を行う回線制御装置と、無線基地局を介して無線通信を行う複数の無線端末局とを含む通信システムにおいて、
送信側にて送信データ系列に対し誤り検出・訂正のための冗長ビットを付加する手段と、受信側にて無線基地局と無線端末局間にて発生したビット誤りを検出、訂正する誤り訂正手段と、回線上で発生した誤りを検出し検出結果に応じて受信側から送信側に自動的に再送処理を行う再送制御装置と、該再送制御装置において、回線品質を計測し送出データのサイズを自動的に可変する手段とを具備し、無線端末局に接続したデータ端末間、または無線端末局に接続したデータ端末と基地局あるいは制御装置に接続したデータ端末間において、文字、画像、ＦＡＸ、位置情報を含むデータのうち少なくとも１のデータを送受信するように構成したことを特徴とする通信システム。