JP2007104423A

JP2007104423A - 連送方式による誤り訂正方法、通信システム及び受信装置

Info

Publication number: JP2007104423A
Application number: JP2005292745A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Nakabayashi; 昭一中林
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】誤り訂正能力が高く、高速なデータ転送が可能な連送方式による誤り訂正方法を提供する。
【解決手段】本発明の誤り訂正方法は、少なくとも一方が移動体搭載の２つの通信装置間の通信に適用する。連送される情報を通信装置ＩＤ及びシーケンス番号に応じて受信情報群に分別して保持し、受信順に順次誤り検出を行い、誤り検出時には、誤りが検出された複数の受信情報を基に多数決判定を行い、多数決判定による受信情報を生成し誤り検出を行い、誤りがない場合には、パケット受信成功と判定し、誤りありの場合には受信情報群の中で更に次に受信した受信情報について誤り検出を行う。偶数の受信情報に対して多数決判定を行う場合、多数決判定が不可能な不定ビットに対して、当該不定ビットを不定ビット数で定まる論理パターンで置き換えた複数の受信情報を生成し、生成された複数の受信信号を誤り判定して誤り訂正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は連送方式による誤り訂正方法、通信システム及び受信装置に関し、例えば、車々間通信における誤り訂正方法、車々間通信システム及び車々間通信システム用受信装置に適用し得るものである。

車両配置が変化する中で任意の車両と無線通信によって情報を交換する車々間通信システムにおいて、各車両が送信したパケットは伝搬損失によるビットエラーやパケット衝突によるパケットエラーが原因で受信側において正常に受け取れないことがある。

この問題点を解決する従来の方法の一つとして連送方式がある。この連送方式によれば、同一の情報を複数回送信することによって、受信側でのパケット受信に成功する確率を高めることが可能となる（非特許文献１参照）。
無線データ通信研究会編、「無線データ通信入門解説」、ソフト・リサーチ・センター発行、１９９４年、１２５頁〜１２７頁

しかしながら、上記した従来の連送方式を用いた誤り訂正方法には以下のような問題がある。

送信側で複数の同一データのパケットを送信し、受信側で複数の同一データパケットを受信した後、複数のパケットのデータを照合する連送方式では、全てのパケットを送受信するのに必要な時間だけ遅延が発生する点が問題となる。

そのため、連送方式による誤り訂正方法よりも誤り訂正能力が高く、かつ高速なデータ転送が可能な連送方式による誤り訂正方法、通信システム及び受信装置が望まれている。

上記目的を達成するために、本発明による、少なくとも一方が移動体に設けられている２つの通信装置間の通信における連送方式による誤り訂正方法では、他通信装置から送信された通信装置情報を受信し、他通信装置から送信された通信装置情報から他通信装置ＩＤ及び他通信装置シーケンス番号を抽出し、各受信情報の該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号を照合し、受信情報を該他通信装置ＩＤ及び他通信装置シーケンス番号が同一のもの毎の受信情報群に分別して保持し、受信情報群の中から先に受信した受信情報から順次誤り検出を行い、誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定して受信情報をそのまま出力し、誤りが検出された場合には、既に誤り検出を行って誤りが検出された複数の受信情報を基に多数決判定を行い、多数決判定による受信情報を生成し、多数決判定による受信情報の誤り検出を行い、多数決判定による受信情報に誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定して多数決判定による受信情報を出力し、誤りが検出された場合には、受信情報群の中で更に次に受信した受信情報について誤り検出を行う。

ここで、偶数の受信情報に対して多数決判定を行う場合に、各ビット位置での「０」又は「１」の数が同数となり多数決判定が不可能となる。そこで多数決判定が不可能な不定ビットに対して、不定ビット数が予め定めたビット数以下の場合に、当該不定ビットを不定ビット数で定まる「０」又は「１」の組み合わせで置き換えた複数の受信情報を生成し、生成された複数の受信信号を誤り判定することにより、誤り訂正を行う。

本発明による通信システム及び受信装置は、このような連送方式による誤り訂正方法を実行するものである。

本発明によれば、従来の複数の同一データパケットを受信した後、複数のパケットのデータを照合する連送方式による誤り訂正方法よりも誤り訂正能力が向上する。また、パケット受信に成功したパケットが発生し次第、受信終了としそれ以降に受信した受信データに対する処理を中止するので、遅延時間の短縮が可能となる。

以下、本発明による連送方式による誤り訂正方法、通信システム及び受信装置を、車々間通信における誤り訂正方法、車々間通信システム及び車々間通信システム用受信装置に適用した一実施形態を説明する。

図２は、この実施形態の構成を示す各車両の機能ブロック図である。図１は受信データ判別部９の詳細機能ブロック図である。

送信データ生成部１は、他車両へ送信する送信デー夕１１を生成し、誤り検出符号付加部２へ送信する。

誤り検出符号付加部２は、受信した送信データ１１にＣＲＣ符号等の誤り検出符号を付加した送信データ１２を生成し、シーケンス番号付加部３へ送信する。

シーケンス番号付加部３は、受信した送信デー夕１２にシーケンス番号を付加した送信データ１３を生成し、自車両ＩＤ付加部４へ送信する。

自車両ＩＤ付加部４は、受信した送信データ１３に自車両ＩＤを付加した送信データ１４を生成し、自車両パケット送信部５へ送信する。

自車両パケット送信部５は、車々間通信で他車両へ送信する際に必要となるプリアンブル、ユニークワード及びエンドデリミタ等のヘッダ及びフッタ等を受信した送信データ１４に付加して送信パケット１５を生成し、送信アンテナ６を介して他車両へ送信する。この実施形態では送信データ１２にシーケンス番号、自車両ＩＤの順に付加する形式で説明しているが、順番が異なったり同時に付加したりする形式でも構わない。また、この実施形態では、各送信データを区別するためにシーケンス番号を付加する形式で説明しているが、各送信データが区別可能な情報を付加すればシーケンス番号でなくても構わない。

他車両パケット受信部８は、受信アンテナ７を介して受信パケット１６を受信したら、ヘッダ及びフッタ等を除いた受信データ１７を生成し、受信データ判定部９へ送信する。図３は、この実施形態における各データ及びパケットの構成を示す図である。図３は、ヘッダのみが付加された場合を示している。図４は、この実施形態の受信データ判定部８における受信パケット分別方法を示す図である。図４では、連送回数、データサイズはそれぞれ３回、５ビットとし、車両１及び車両２からのパケットを合計９パケット受信した場合を示している。

また、車両１が送信したシーケンス番号１及び２のパケットの５ビットデータはそれぞれ「１，１，１，１，１」及び「０，０，０，０，０」とし、車両２が送信したシーケンス番号１のパケットの５ビットデータは「０，０，１，１，１」として説明する。

受信データ判定部９は、受信データ１７を受信したら受信情報群分別手段９０を用いて逐次車両ＩＤを読み取り分別を行う（図４において「車両ＩＤで分別」と記載）。さらに、同一車両ＩＤの受信データ１７の中でシーケンス番号を読み取り分別を行う（図４において「シーケンス番号で分別」と記載）。図４では、上記２つの分別を行った結果、図４の右欄に示すようにパケット群１から３に分けられている。パケット群１は車両ＩＤ＝「１」、シーケンス番号＝「１」、パケット群２は車両ＩＤ＝「１」、シーケンス番号＝「２」、パケット群３は車両ＩＤ＝「２」、シーケンス番号＝「１」のパケット群となる。

図５から図７は、この実施形態の受信データ判定部９における誤り訂正方法を示す図であり、それぞれ図４におけるパケット群１から３について誤り訂正を行っている。

図５に示すように、受信データ判定部９は誤り検出手段９１を用いて１番目に受信したパケット（＃１）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。１番目のパケットについて誤りが検出されない場合は、パケット受信成功と判定し、１番目のパケットのデータを出力する。誤りが検出された場合は１番目のパケットはパケットエラーと判定し、２番目に受信したパケット（＃３）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出手段９１を用いて誤り検出を行う。２番目のパケットについて誤りが検出されない場合は、パケット受信成功と判定し、２番目のパケットのデータを出力する。誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、１番目及び２番目に受信したパケット（＃１及び＃３）のＣＲＣを含めたデー夕部について多数決判定手段９２を用いて多数決判定を行う。

しかし、２種類のパケットを用いた多数決判定のため２種類のパケットが異なる値を示すデータ部分については、多数決により決定できず「１」なのか「０」なのか判定できない不定の状態となる。不定となるデータ部分のビット数が事前に設定した数以上の場合は（ここでは、設定値を３ビットとする）、誤り訂正不可能とし、パケットエラーと判定する。不定となるデータ部分のビット数が設定値以下の場合の処理は後述する。この例では合計４ビットが不定の状態となるので、設定値３ビットを超え、誤り訂正不可能としパケットエラーと判定される。

１番目及び２番目共にパケットエラーと判定されたので、次に３番目に受信したパケット（＃５）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。３番目のパケットについて誤りが検出されない場合は、パケット受信成功と判定し、３番目のパケットのデータを出力する。３番目のパケットについても誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、１番目から３番目に受信したパケット（＃１、＃３及び＃５）のＣＲＣを含めたデータ部について多数決判定手段９２を用いて多数決判定を行う。

多数決判定手段９２から生成されたＣＲＣを含めたデータについて誤り検出手段９１を用いて誤り検出を行い、誤りが検出されなければパケット受信成功と判定し、誤りが検出されればパケットエラーと判定する。この例では、各ビットデータの多数決により生成された「１，１，１，１，１」にＣＲＣを含めたデータ部に誤り検出を行った結果、誤りなしと判定され、パケット受信成功となる。

次に、パケット群２を例にして、２番目に受信したパケットで多数決判定手段９２を利用せずにパケット受信成功と判定される場合を説明する。図６に示すように、受信データ判定部９は１番目に受信したパケット（＃７）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、２番目に受信したパケット（＃８）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。誤りが検出されなければパケット受信成功と判定し、３番目に受信したパケットに関する誤り検出等のそれ以降の処理は行わない。この例では、２番目のパケットの誤り検出の結果、誤りなしと判定され、パケット受信成功となり、「０，０，０，０，０」が出力される。

次に、パケット群３を例にして、多数決判定手段９２での偶数種のパケットに対する多数決判定について詳述する。図６に示すように、受信データ判定部９は１番目に受信したパケット（♯２）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、２番目に受信したパケット（＃４）のＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う。誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、１番目及び２番目に受信したパケット（＃２及び＃４）のＣＲＣを含めたデータ部について多数決判定を行う。上述した図５の場合と同様に、２種類のパケットを用いた多数決判定のため、２種類のパケットが異なる値を示すデータ部分については「１」なのか「０」なのか判定できない不定の状態となる。しかし、今回は、不定となるデータ部分のビット数が２ビットであり、事前に設定した数以下の場合（ここでは設定値を３ビットとする）となるので、図５の場合と異なり、誤り訂正不可能ではないので、パケットエラーとはしない。誤り訂正を行うために、不定データ変更手段９３で、不定データの全ての部分を「１」又は「０」とした複数のデータにＣＲＣを含めたデータを生成し（この例では不定データのビット数が２ビットなので、４つの異なるパターンを持つ４つのデータを生成することとなる）、それぞれについて誤り検出を行う。誤り検出を行った結果、誤りがないと判定したデータが存在する場合は、パケット受信成功と判定し、３番目に受信したパケットに関する誤り検出等のそれ以降の処理は行わない。全てのデータで誤りが検出された場合は３番目に受信したパケットに関する誤り検出等のそれ以降の処理を行う。この例では、先頭２ビットが不定データとなるので、先頭２ビットを夫々「１，１」、「１，０」、「０，１」、「０，０」とした４つのデータに対して誤り検出を行い、「０，０」の場合に誤りなしと判定されたため、「０，０，１，１，１」を受信データとして出力する。

以上の説明では、連送回数が３回の場合を想定したが、連送回数が２回の場合や連送回数が４回以上の場合も受信データ判定部９は同様の処理によって受信パケットの分別及び誤り訂正を行う。なお、偶数個のパケットから誤り訂正を行う場合には２個のパケットから誤り訂正を行う場合と同様に不定のデータ部分についての処理を行う。

図８及び図９は、この実施形態における各車両の動作図であり、図８及び図９はそれぞれ、送信側及び受信例の動作を示している。図８の送信側車両のステップＳ７０５の動作と、図９の受信側車両のステップＳ７０６の動作とが対応している。

各車両は送信時には、送信データ生成部１において、送信データ１１を生成し、誤り検出符号付加部２へ送信する（ステップＳ７０１）。次に、誤り検出符号付加部２において、受信した送信データ１１にＣＲＣ符号等の誤り検出符号を付加した送信データ１２を生成し、シーケンス番号付加部３へ送信する（ステップＳ７０２）。シーケンス番号付加部３において、受信した送信データ１２にシーケンス番号を付加した送信データ１３を生成し、自車両ＩＤ付加部４へ送信する（ステップＳ７０３）。自車両ＩＤ付加部４において、受信した送信データ１３に自車両ＩＤを付加した送信データ１４を生成し、自車両パケット送信部５へ送信する（ステップＳ７０４）。自車両パケット送信部５において、車々間通信で他車両へ送信する際に必要となるプリアンブル、ユニークワード及びエンドデリミタ等のヘッダ及びフッタ等を受信した送信データ１４に付加して送信パケット１５を生成し、送信アンテナ６を介して他車両へ連送方式で送信する（ステップＳ７０５）。

各車両は、以上の動作を車々間通信によるパケット送信が終了となるまで繰り返す。

各車両は、受信時には、他車両パケット受信部８において、受信アンテナ７を介して受信パケット１６を受信したら、ヘッダ及びフッタ等を除いた受信データ１７を生成し、受信データ判定部９へ送信する（ステップＳ７０６）。次に、受信データ判定部９において、受信データ１７を受信したら逐次車両ＩＤを読み取り分別を行う（ステップＳ７０７）。さらに、同一車両ＩＤの受信データ１７の中でシーケンス番号を読み取り分別を行う（ステップＳ７０８）。次に、１番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行い（ステップＳ７０９）、誤りがない場合はパケット受信成功と判定し（ステップＳ７１５）、パケット受信成功と判定された受信データ１８は受信データ保存部１０に送信し保存する（ステップＳ７１７）。

１番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部に誤りが検出された場合は、パケットエラーと判定し、２番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う（ステップＳ７１０）。誤りがない場合は、パケット受信成功と判定し、パケット受信成功と判定された受信データ１８は受信データ保存部１０に送信して保存する（ステップＳ７１５、Ｓ７１７）。

２番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部に誤りが検出された場合は、パケットエラーと判定し、１番目及び２番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部について多数決判定を行う（ステップＳ７１１）。不定となるデータ部分のビット数が事前に設定した数以上の場合は、誤り訂正不可能としパケットエラーと判定する。

不定となるデータ部分のビット数が設定値より少ない場合は、不定データ部分を「１」または「０」とした場合のデータを生成し、生成した全てのデータについて誤り検出を行う（ステップＳ７１２）。誤りがないデータがあればパケット受信成功と判定し、パケット受信成功と判定された受信データ１８は受信データ保存部１０に送信し保存する（ステップＳ７１５、Ｓ７１７）。誤りがないデータがない場合はパケットエラーと判定する。

パケットエラーと判定した場合は、３番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部について誤り検出を行う（ステップＳ７１３）。誤りがない場合はパケット受信成功と判定し、パケット受信成功と判定された受信データ１８は、受信データ保存部１０に送信して保存する（ステップＳ７１５、Ｓ７１７）。誤りが検出された場合はパケットエラーと判定し、１番目から３番目に受信したパケットのＣＲＣを含めたデータ部について多数決判定を行う（ステップＳ７１４）。

多数決判定から生成されたＣＲＣを含めたデータについて誤り検出を行い、誤りが検出されなければパケット受信成功と判定し、パケット受信成功と判定された受信データ１８は受信データ保存部１０に送信して保存する（ステップＳ７１５、Ｓ７１７）。誤りが検出されればパケットエラーと判定する（ステップＳ７１６）。

ここでは、連送回数が３回の場合を想定したが、連送回数が２回の場合や連送回数が４回以上の場合も各車両は同様の動作によって送受信、受信パケットの分別及び誤り訂正を行う。

上記実施形態の連送方式による誤り訂正方法を利用すれば、従来の複数の同一データパケットを受信した後、複数のパケットのデータを照合する連送方式による誤り訂正方法よりも誤り訂正能力が向上するだけではなく、パケット受信に成功したパケットは、発生し次第、受信終了とし受信データを保存または上位側に送信するため、遅延時間の短縮が可能となる。

上記実施形態では、本発明を車々間通信システムに適用した場合を示したが、少なくとも一方が移動体に設けられている２つの通信装置間の通信に、本発明を適用することができ、移動体も車両に限定されるものではない。

実施形態の受信データ判別部の詳細機能ブロック図である。実施形態を示す各車両の機能ブロック図である。実施形態の各データおよびパケットの構成を示す模式図である。受信データ判別部の受信パケット分別方法を示す模式図である。受信データ判別部における誤り訂正方法を示す説明図である。受信データ判別部における誤り訂正方法を示す説明図である。受信データ判別部における誤り訂正方法を示す説明図である。実施形態の動作を示すフローチャート（その１）である。実施形態の動作を示すフローチャート（その２）である。

符号の説明

１：送信データ生成部、２：誤り検出符号付加部、３：シーケンス番号付加部、４：自車両ＩＤ付加部、５：パケット送信部、８：他車両パケット受信部、９：受信データ判定部、１０：受信データ保存部、９０：受信情報群分別手段、９１：誤り検出手段、９２：多数決判定手段、９３：不定データ変更手段。

Claims

少なくとも一方が移動体に設けられている２つの通信装置間で連送方式による誤り訂正を行う通信システムにおいて、
自通信装置情報に誤り検出符号を付加する手段と、自通信装置情報に自通信装置シーケンス番号を付加する手段と、自通信装置情報に自通信装置ＩＤを付加する手段と、該誤り検出符号、該自通信装置シーケンス番号及び該自通信装置ＩＤを付加した該自通信装置情報を送信する手段とを備えて、同一情報を複数回送信する送信部と、
他通信装置から送信された通信装置情報を受信する手段と、該他通信装置から送信された通信装置情報から他通信装置ＩＤ及び他通信装置シーケンス番号を抽出する手段と、各受信情報の該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号を照合し、該受信情報を該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号が同一のもの毎の受信情報群に分別する手段とを備えたパケット受信部と、
該受信情報群の中から先に受信した受信情報から順次誤り検出を行い、誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定し該受信情報をそのまま出力する誤り判定手段と、少なくとも２つの受信情報で誤りが検出された場合には、既に誤り検出を行って誤りが検出された複数の受信情報を基に多数決判定を行い多数決判定による受信情報を生成する多数決判定手段とを備え、該多数決判定手段により生成された受信情報の誤りを該誤り判定手段により誤り判定し、誤りが検出されない場合にはパケット受信成功と判定し該多数決判定手段により生成された受信情報を出力し、誤りが検出された場合には該受信情報群の中で次に受信した受信情報について誤り検出を行う手段を備えた受信データ判定部と
を具備することを特徴とする通信システム。
上記多数決判定手段は、偶数の受信情報を比較する場合に、各ビット位置での「０」又は「１」の数が同数となり多数決判定が不可能な不定ビットに対して、不定ビット数が予め定めたビット数以下の場合に、当該不定ビットを不定ビット数で定まる「０」又は「１」の組み合わせで置き換えた複数の受信情報を生成し、生成された複数の受信信号をそれぞれ上記誤り判定手段により誤り判定することにより、誤り訂正を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
少なくとも一方が移動体に設けられている２つの通信装置間の通信における連送方式による誤り訂正方法において、
他通信装置から送信された通信装置情報を受信し、該他通信装置から送信された通信装置情報から他通信装置ＩＤ及び他通信装置シーケンス番号を抽出し、各受信情報の該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号を照合し、該受信情報を該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号が同一のもの毎の受信情報群に分別して保持し、
該受信情報群の中から先に受信した受信情報から順次誤り検出を行い、誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定し、該受信情報をそのまま出力し、誤りが検出された場合には、既に誤り検出を行って誤りが検出された複数の受信情報を基に多数決判定を行い、多数決判定による受信情報を生成し、該多数決判定による受信情報の誤り検出を行い、該多数決判定による受信情報に誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定し該多数決判定による受信情報を出力し、誤りが検出された場合には、該受信情報群の中で更に次に受信した受信情報について誤り検出を行う
ことを特徴とする誤り連送方式による訂正方法。
偶数の受信情報に対して多数決判定を行う場合に、各ビット位置での「０」又は「１」の数が同数となり多数決判定が不可能な不定ビットに対して、不定ビット数が予め定めたビット数以下の場合に、当該不定ビットを不定ビット数で定まる「０」又は「１」の組み合わせで置き換えた複数の受信情報を生成し、生成された複数の受信信号を誤り判定することにより、誤り訂正を行うことを特徴とする請求項３に記載の連送方式による誤り訂正方法。
連送方式による誤り訂正を行う通信システムに用いる受信装置において、
他通信装置から送信された通信装置情報を受信する手段と、該他通信装置から送信された通信装置情報から他通信装置ＩＤ及び他通信装置シーケンス番号を抽出する手段と、各受信情報の該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号を照合し、該受信情報を該他通信装置ＩＤ及び該他通信装置シーケンス番号が同一のもの毎の受信情報群に分別する手段とを備えたパケット受信部と、
該受信情報群の中から先に受信した受信情報から順次誤り検出を行い、誤りが検出されない場合には、パケット受信成功と判定し該受信情報をそのまま出力する誤り判定手段と、少なくとも２つの受信情報で誤りが検出された場合には、既に誤り検出を行って誤りが検出された複数の受信情報を基に多数決判定を行い多数決判定による受信情報を生成する多数決判定手段とを備え、該多数決判定手段により生成された受信情報の誤りを該誤り判定手段により誤り判定し、誤りが検出されない場合にはパケット受信成功と判定し該多数決判定手段により生成された受信情報を出力し、誤りが検出された場合には該受信情報群の中で次に受信した受信情報について誤り検出を行う手段を備えた受信データ判定部と
を具備することを特徴とする受信装置。
上記多数決判定手段は、偶数の受信情報を比較する場合に、各ビット位置での「０」又は「１」の数が同数となり多数決判定が不可能な不定ビットに対して、不定ビット数が予め定めたビット数以下の場合に、当該不定ビットを不定ビット数で定まる「０」又は「１」の組み合わせで置き換えた複数の受信情報を生成し、生成された複数の受信信号をそれぞれ上記誤り判定手段により誤り判定することにより、誤り訂正を行うことを特徴とする請求項５に記載の受信装置。