JP2007288656A - 無線通信装置、無線通信方法、および無線通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信の効率化と信頼性の向上を両立させる技術を提供する。
【解決手段】複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信装置であって、ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定するプリアンブル付加判定部（４）と、プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにはプリアンブルを付加するとともに、複数のペイロードを１つのフレームに統合するフレーム統合部（５）とを有する。プリアンブル付加判定部は、信頼性高く提供したい情報にはプリアンブルを付加すると判定する。より具体的には、情報の内容（種類）や、送受信局、送受信局間の電波環境に基づいてプリアンブルの付加判定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信に関し、特に複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信に関する。

従来、ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮの無線通信方式では、１つのデータフレームに対して、検波・同期用の信号（プリアンブル）、伝送レートなどを格納するＰＨＹ（物理）ヘッダ、宛先等を格納するＭＡＣ（Media Access Control）ヘッダを付加して送信している。したがって、送信すべきデータ（ペイロード）よりも多くのデータが送信される。

また、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重アクセス／衝突回避）方式を採用しているため、１つのフレームを送信するたびに、一定時間以上継続して通信経路が空いていることを確認する時間（ＤＩＦＳやＳＩＦＳ）やランダムな待ち時間（バックオフ時間）などの待ち時間が生じる。さらに送信先ノードから送信確認フレーム（ＡＣＫ：Acknowledgements）を返信する必要があり、所定の時間（ＳＩＦＳ）だけ待ち時間が生じる。このように、従来の無線通信方式では、オーバヘッドとなる時間が長いという問題があった。

例えば、サイズの小さいフレームを大量に送信する場合に、オーバヘッドにかかる時間の割合が大きくなり、通信効率が大幅に低下してしまう。また、大容量のデータを送信する場合でも、所定のサイズのペイロードに分割して送信するため、分割されたフレームごとに上記のオーバヘッド時間を要することになる。

なお、同一送受信ノード間での通信において、ＳＩＦＳ間隔でバースト的にフレームを送信する方法が知られているが、異なる送受信ノード間には適用することができない。

オーバヘッドを低減させて効率の良い通信を行うための技術が提案されている。

特許文献１には、複数のペイロードを１つにまとめ、共通化できるヘッダは共通ヘッダに格納し、個々のペイロードに特有の情報はサブヘッダに格納する技術が開示されている。この方法によれば、オーバヘッドを削減し、通信の効率化を図ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、プリアンブルは、複数のペイロードが統合されたフレームの先頭にのみ付加されている。したがって、このプリアンブルを受信できなかった場合には、フレームの検波および同期ができず、統合されたフレーム全体を受信することができない。特に車両などの移動端末における無線通信では、電波状況が時々刻々と変化するため、プリアンブル部でのみ電波環境が悪いということはあり得る。

特許文献２には、複数のペイロードを１つに統合し、各ペイロードにはプリアンブルとヘッダを付加する技術が開示されている。この技術によれば、フレーム先頭のプリアンブルを受信できなかった場合でも、個々のペイロードに付加されているプリアンブルを受信することによって、検波および同期が可能であり、プリアンブルに続くペイロードを受信することができる。
特開２００４−３４３５６７号公報 特開２００５−１６００９８号公報

特許文献２の方法では、各ペイロードにプリアンブルを付加してペイロードを統合している。しかし、通信環境が良ければ、プリアンブルは統合されたフレームの先頭のみにしかなくても、信頼性高く通信することが可能である。すなわち、通信環境がよい状況においては、個々のペイロードごとにプリアンブルを付加することによって、不要な情報を付加していることになり通信の効率が低下することになる。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、通信効率および信頼性を兼ね備える無線通信を実現することにある。

上記目的を達成するために本発明では、以下の手段または処理によって無線通信を行う。本発明に係る無線通信装置は、複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信装置である。本無線通信装置は、統合するペイロードごとに、プリアンブルを付加するか否かを判定する判定手段を有する。すなわち、本発明に係る無線通信装置は、統合されたフレームの先頭のみにプリアンブルを付加したり、個々のペイロード全てに画一的にプリアンブルを付加したりするのではなく、ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定する。なお、プリアンブルは、ペイロードとは異なるユニークなパターンをした信号であり、このプリアンブルによって受信ノードはフレームを検波でき同期をとってそれ以降の信号を復調することができる。

本発明に係る無線通信装置は、プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加しつつ、これら複数のペイロードを１つのフレームに統合する統合手段と、統合されたフレームを送信する送信手段とを有する。

このようにペイロードに応じてプリアンブルを付加するか否か判定することで、通信の効率化と信頼性の向上の双方を図ることが可能となる。

本発明における、判定手段は、通信効率と信頼性のトレードオフを考慮してプリアンブルを付加するか否かを判定することが好ましい。すなわち、判定手段は、確実に（信頼性高く）ペイロードを送信したい場合にはプリアンブルを付加し、通信効率を重視する場合にはプリアンブルを省略する（付加しない）と判定する。

例えば、判定手段はペイロードの重要度に基づいて、そのペイロードにプリアンブルを付加するか否かを判定することが好ましい。なお、重要度の高いペイロードほど、許容される通信エラー率が低くなる。つまり、重要度の高いペイロードほど、通信エラーなく、確実に通信される必要がある。

また、ペイロードの重要度は、そのペイロードの内容に応じて定められることが好ましい。すなわち、ペイロードの内容から、通信効率が低下しても確実に送信したいペイロードであるか、信頼性を多少犠牲にしても効率よく送信したいペイロードであるかを判断する。

また、ペイロードの重要度は、そのペイロードの送信ノードと受信ノードのいずれか一方もしくは両方に応じて定められることも好ましい。この構成によれば、特定のノードからのペイロードや、特定のノードへのペイロードや、特定のノード間のペイロードを信頼性高く通信することが可能となる。なお、受信ノードがマルチキャストアドレスとして指定されている場合も、この方法を適用することができる。すなわちペイロードが所定のマルチキャストアドレス宛であれば、ペイロードにプリアンブルを付加すると判定すること
ができる。

また、判定手段は、自無線通信装置とペイロードの受信ノードとの間の電波環境に基づいてペイロードにプリアンブルを付加するか否かを判定することが好ましい。この場合は、判定手段は、送受信ノード間の電波環境が悪い場合には、プリアンブルを付加すると判定することが好ましい。この構成によれば、特定の送受信ノード間で電波環境が悪い場合に、このノード間の通信の信頼性を向上させることができる。なお、電波環境は、例えば、過去の受信電波強度や誤り率に基づいて取得したり、再送（リトライ）回数に応じて取得したりすることができる。

また、判定手段は、所定数のペイロードが連続した場合には、無条件でプリアンブルを付加するように判定しても良い。送受信ノード間で相対速度が大きい場合には、ドップラー効果により信号の波形が乱れ、同期が取れなくなる場合がある。したがって、所定の間隔でプリアンブルを含めることによって的確に同期を取ることが可能となる。

また、本発明における統合手段は、ペイロードの優先度に基づいて、統合するペイロードの順序を決定することが好ましい。この場合は、優先度の高いペイロードほど統合されたフレームの先頭に配置することが好ましいが、必ずしもこの方法に限られず、優先度に応じて最適な位置にそのペイロードを配置することが好ましい。

なお、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む無線通信方法、または、かかる方法を実現するためのプログラムとして捉えることもできる。上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

例えば、本発明の一態様としての無線通信方法は、複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信方法であって、無線通信装置が、ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定し、プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加し、前記複数のペイロードを１つのフレームに統合し、統合されたフレームを送信することを特徴とする。

また、本発明の一態様としての無線通信プログラムは、複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信するための無線通信プログラムであって、無線通信装置に、ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定させ、プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加させ、前記複数のペイロードを１つのフレームに統合させ、統合されたフレームを送信させることを特徴とする。

本発明によれば、通信効率と信頼性を兼ね備える無線通信を実現することできる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、路側機に設置された固定の無線通信局（路側機）と、車両に搭載された無線通信装置（車載端末）とから構成される路車間通信システムである。路車間通信システムにおいて通信される情報は、大別すると、交差点周辺の交通情報や信号機の情報など事故防止のための安全系の情報と、それ以外の情報に分けることができる。非安全系の情報としては、映画や音楽配信などの娯楽系情報などが挙げられる。一般に、安全系の情報は、データ容量が少ないが定期的かつ確実に車両に通知されることが望ましい。娯楽系の情報は、安全系の情報ほど確実に通信される必要性がなく、エラーが許容される。また娯
楽系情報の安全系の情報に比較してデータ容量が大きい。このように路車間通信システムでは、重要度の異なる情報が多数通信されている。

また、路車間通信システムでは、車両は高速に移動するため、電波環境が時々刻々と変化し、通信環境が安定しないという特徴も有する。

本実施形態では、このように通信環境が安定しない場合においても、重要度の高い情報を信頼性高く提供しつつ、かつ、効率の良い通信を実現する。

＜機能構成＞
まず、本実施形態における路側機あるいは車両に搭載された無線通信装置１について説明する。無線通信装置１は、ハードウェア構成としては、バスを介して接続されたＣＰＵ（中央演算処理装置）、主記憶装置（ＲＡＭ）、補助記憶装置（ＲＯＭ）、通信インターフェースなどを備えるように構成される。

図１は、無線通信装置１の機能ブロック例を示す図である。本実施形態における無線通信装置１は、補助記憶装置に記憶された各種のプログラム（ＯＳ、アプリケーション等）が主記憶装置にロードされＣＰＵによって実行されることによって、バッファ部２、ＭＡＣヘッダ付加部３、プリアンブル付加判定部４、フレーム統合部５、送信部６、受信部７、プリアンブル検出部８、フレーム解析部９、ＡＣＫ（Acknowledgement）生成部１０と
して機能する。また、本実施形態における無線通信装置１の全部または一部の機能は、専用のチップによって構成されても良い。

バッファ部２には、上位層から与えられた送信すべきデータ（ペイロード）が一時的に格納される。バッファ部２に格納される送信すべきデータには、無線通信装置１自身が送信するデータも、他の無線通信装置から受信して中継するデータも含まれる。このように、無線通信装置１は、中継するデータも統合の対象とする。

ＭＡＣヘッダ付加部３は、バッファ部２に格納されている送信待ちのペイロードに対してＭＡＣヘッダを付加する。ＭＡＣヘッダには、このペイロードの宛先ＭＡＣアドレス、送信元ＭＡＣアドレス、重要度を示す重要度フラグ、再送回数、ＡＣＫを要求するか否かや、ＡＣＫを返すタイミングなどの情報が格納される。なお、ＭＡＣヘッダの詳細な構成については、後述するフレーム構成の説明の際に合わせて説明する。

プリアンブル付加判定部４は、ＭＡＣヘッダが付加された複数のペイロードのそれぞれに、プリアンブルを付加するか否かを判定する。プリアンブル付加判定部４は、通信効率を犠牲にしても確実にペイロードを送り届けたいときに、プリアンブルを付加すると判定する。なお、プリアンブルは、ペイロードとは異なるユニークなパターンをした信号であり、このプリアンブルによって受信ノードはフレームを検出および同期が可能となり、それ以降の信号を復調することができる。

フレーム統合部５は、複数のペイロードを１つのフレームに統合する。この際、フレーム統合部５は、これら複数のペイロードを統合する順序を決定する。また、フレーム統合部５は、プリアンブル付加判定部４によってプリアンブルを付加すると判定されたペイロード（ＭＡＣヘッダ＋ＭＡＣペイロード）にプリアンブルとともにＰＨＹ（物理）ヘッダも付加する。そして、フレーム統合部５は、統合されたペイロードの全体に対してプリアンブルおよびＰＨＹヘッダを付加する。送信部６は、上記のようにして統合されたフレームを送信する。

受信部７は、他の無線通信装置から送信される電波を受信する。プリアンブル検出部８
は、受信部７が電波を受信したときに、独特なパターンであるプリアンブルを受信しないか調べる。プリアンブルを検出した場合には、同期をとってそれ以降の信号を復調する。

フレーム解析部９は、プリアンブルを検出した後に、フレームヘッダを解析して自ノード宛のペイロードが存在するか確認する。上述のように、本実施形態においては、１つのフレームの中に、複数の情報（ＭＡＣヘッダ＋ＭＡＣペイロード）を統合して送信しているため、個々のＭＡＣヘッダを解析して自ノード宛のＭＡＣペイロードが存在するか確認する。

ＡＣＫ生成部１０は、自ノード宛のペイロードを正しく受信し、かつ、ＭＡＣヘッダにＡＣＫを返すように指示されている場合には、返信するＡＣＫフレームを生成する。ＡＣＫフレームを送信する送信タイミングはＭＡＣヘッダに格納されているので、これにしたがったタイミングで送信部６からＡＣＫフレームを送信する。

＜フレーム構成＞
図２は、本実施形態におけるフレーム構成の例を示す図である。図２では、複数のＭＡＣフレームが統合されて１つのフレームが構成されており、個々のＭＡＣフレームの間にはプリアンブルは付加されていない。したがって、このフレームは、プリアンブル３０、ＰＨＹヘッダ４０、ＭＡＣヘッダ５０ａ、ＭＡＣペイロード６０ａ、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）７０ａ、・・・から構成される。

プリアンブル３０は、検波・同期用の信号であり、ペイロードとは異なるパターンを有することによってプリアンブルであることが識別できる構成となっている。

ＰＨＹヘッダ４０は、ＭＡＣヘッダの伝送レートを示す伝送レート４１、このＰＨＹヘッダからフレーム最後までのデータの長さを示すデータ長４２、誤り検出符号であるパリティ４３から構成される。

ＭＡＣヘッダ５０は、フレーム制御５１、デュレーション５２、アドレス（１）５３、アドレス（２）５４、アドレス（３）５５、分割フレーム番号５６、アドレス（４）５７、重要度フラグ５８、ＡＣＫ指示５９から構成される。

フレーム制御５１は、さらに、フレームの種類を示すフレームタイプ５１１、分割の有無を示す分割有無５１２、分割サイズ５１３、次に分割フレームがあるかを示すモアデータ５１４、再送回数を示すリトライ回数５１５などから構成される。

デュレーション５２は、ＭＡＣフレーム（ＭＡＣヘッダ＋ＭＡＣペイロード）の伝送時間を格納する。アドレス（１）〜（４）は、通信方式によって異なる意味が与えられるものであって、例えばアクセスポイントである路側機を介して車両間で通信を行う場合には、アドレス（１）５３には宛先車両のアドレス（ＭＡＣアドレス）、アドレス（２）５４には路側機のＭＡＣアドレス、アドレス（３）５５には送信元車両のＭＡＣアドレスが格納され、アドレス（４）５７は未使用となる。

重要度フラグ５８には、ペイロードの重要度が格納される。重要度フラグ５８は、重要なペイロードであるか通常のペイロードであるかを示す１ビットの情報として構成されても良く、複数の値を取りうる複数ビットで構成されても良い。

ＡＣＫ指示５９には、宛先ノードに対してＡＣＫフレームの返信を要求するか否かの情報およびＡＣＫフレームを要求する場合にはＡＣＫフレームの送信タイミングや送信方法などの情報が格納される。本実施形態では複数のＭＡＣフレームが１つのフレームに統合
されて送信されるため、ＡＣＫフレームの送信タイミングを送信側で指示する必要があるためにＡＣＫ指示５９が設けられている。

ＭＡＣペイロード６０ａは、さらに上位層のヘッダとペイロード、誤り訂正符号などから構成される。

ＦＣＳ７０ａは、ＭＡＣヘッダとＭＡＣペイロードのエラーを検出するために付加される情報である。本実施形態では、ＭＡＣヘッダとＭＡＣペイロードとからＣＲＣ（Cyclic
Redundancy Check：巡回冗長検査）値を計算して格納している。

以上、主にＰＨＹヘッダ、ＭＡＣヘッダ、ＭＡＣペイロードの構成について説明した。

次に、複数のＭＡＣフレームを１つのフレームに統合する統合の方法について説明する。前述したように、プリアンブル付加判定部４は、個々のＭＡＣフレームごとにプリアンブルを付加するか否かを判定する。以下では、図を参照しながら、統合されたフレームの構成を、主にプリアンブルの挿入の有無の観点から説明する。図３は、複数のＭＡＣフレームを１つのフレームに統合する際に、プリアンブルを付加する種々の方法を説明する図である。なお、図において、黒塗り部がプリアンブルとＰＨＹヘッダ、斜線部がＭＡＣヘッダ、白抜き部がＭＡＣペイロードであり、ＭＡＣペイロード内の文字は、宛先ノードおよびフレーム番号を示す。

図３（ａ）は、フレームの先頭のみにプリアンブルを付加した例である。このプリアンブルの付加方法によれば、プリアンブルによるオーバヘッドは最小化され通信が効率化される。ただし、受信ノードでこのプリアンブルを受信できなかった場合には、たとえ自ノード宛のペイロードを感度良く受信できた場合でもそのペイロードを復調することができない。したがって、通信環境が恒常的に良いことを期待できる場合や、通信エラーが発生しても差し支えない情報を通信する場合に用いられることが好ましい。

図３（ｂ）は、重要度の高い情報にプリアンブルを付加した例である。ここで、ノードｄ宛の情報の重要度が高いとしている。重要度の高い情報には、例えば、安全系の情報が該当する。また、ノードｄ自体の通信優先度が高く設定されており、ノードｄ宛のペイロードは確実に送信したい場合にもノードｄ宛の情報の重要度が高く設定される。ここで、ノードｄは、先頭のプリアンブルを正しく受信できなかった場合でも、ノードｄ宛のペイロードの直前に付加されているプリアンブルを正しく受信できれば自ノード宛のペイロードを復調することができる。したがって、ノードｄ宛の情報は信頼性高く送信されることになる。

図３（ｃ）は、統合されたペイロードの宛先が変わるごとにプリアンブルを付加した例である。このような構成とすることで、各ノードは自ノード宛のペイロードの直前に付加されたプリアンブルを受信できれば自ノード宛のペイロードを復調することができる。

ここまでは、プリアンブルは連続する同一ノード宛のＭＡＣフレームの先頭に付加されている例のみを示したが、必ずしもその必要はない。例えば図３（ｄ）に示すように、連続する複数のノードｃ宛のＭＡＣフレームの途中にプリアンブルが挿入されても良い。また、図３（ｅ）に示すように、同一ノード宛の複数のペイロードのそれぞれについて、プリアンブルを付加するか否かが判定されても良い。

このように、プリアンブルの付加の方法はどのような方法によっても構わない。ただし、プリアンブルを付加すると通信の信頼性は向上するが、ヘッダ部が長くなるため通信の効率が減少する。したがって、通信効率と信頼性とのトレードオフを考慮してプリアンブ
ルを付加するか否かを判定することが好ましい。

＜処理フロー＞
次に、フローチャートを用いて送信局および受信局の処理の内容について詳しく説明する。

［送信局の処理］
図４〜６は、送信局が送信時に行う処理の流れを示すフローチャートである。送信側の無線通信装置１の処理の概要を図４のフローチャートを参照して説明する。

まず、バッファ部２に送信待ちのデータが存在するか否かを確認する（Ｓ１０）。送信待ちのデータが存在しない場合（Ｓ１０−ＮＯ）は、処理を終了する。

送信待ちデータが存在する場合（Ｓ１０−ＹＥＳ）には、送信待ちのデータ（ＭＡＣペイロード）に対して、ＭＡＣヘッダ付加部３がＭＡＣヘッダを付加してＭＡＣフレームを構成する（Ｓ１１）。以下、Ｓ１１におけるＭＡＣフレーム構成処理の詳細を図５のフローチャートを参照して説明する。

ＭＡＣフレーム構成処理においては、まず、バッファ部２から送信待ちのデータを読み込む（Ｓ１１１）。そして、このデータを分割する必要があるか否か判定する（Ｓ１１２）。例えば、このデータが所定のサイズよりも大きい場合には、１つのペイロードのサイズが所定のサイズに収まるように分割する（Ｓ１１３）。ペイロードが分割された場合には、分割された個々のペイロードに対してＭＡＣヘッダを付加する処理を行う。

次に、ＭＡＣヘッダ付加部３は、ペイロードの重要度を設定する（Ｓ１１４）。本実施形態では、宛先アドレスごとに重要度が定められており、ペイロードの宛先に応じてそのペイロードの重要度を設定する。ＭＡＣヘッダ付加部３は、この重要度をＭＡＣヘッダの重要度フラグ５８（図２参照）に格納する。なお、本実施形態においては、信頼性高く送信される必要のあるペイロードほど重要度が高く設定される。

ＭＡＣヘッダ付加部３は、重要度フラグ５８以外のＭＡＣヘッダも作成しペイロードに付加する（Ｓ１１５）。ＭＡＣヘッダの構造は図２に示すとおりである。ＭＡＣヘッダ付加部３は、例えば、宛先アドレスや送信元アドレスのＭＡＣアドレスを取得し、そのＭＡＣアドレスをアドレス（１）５３やアドレス（２）５４に格納する。また、例えば、受信者側からのＡＣＫの返信が可能か否かを表す情報をＡＣＫ指示５９に格納する。このようにして、ＭＡＣペイロードに対してＭＡＣヘッダを付加する。

ＭＡＣヘッダ付加部３は、送信待ちのデータがバッファ部２に残っているかを判定し（Ｓ１１６）、送信待ちデータがまだある場合（Ｓ１１６−ＹＥＳ）にはＳ１１１に戻ってそのデータにＭＡＣヘッダを付加する。送信待ちデータが残っていない場合（Ｓ１１６−ＮＯ）には、送信待ちの全てのデータ（ＭＡＣペイロード）にＭＡＣヘッダが付加されたことになるので、ＭＡＣフレーム構成処理（Ｓ１１）を終了する。

図４の説明に戻る。ＭＡＣフレーム構成処理終了後、無線通信装置１は、これら複数のＭＡＣフレームを１つのフレームに統合する処理を行う（Ｓ１２）。フレーム統合処理の詳細を図６のフローチャートを参照して説明する。

フレーム統合部５５は、複数のＭＡＣフレームをどのような順序で統合するか決定する（Ｓ１２１）。フレーム統合部５５は、優先度の高いＭＡＣフレームほど前に来るように配置する。本実施形態では、ＭＡＣヘッダに格納された重要度を、そのＭＡＣフレームの
優先度とみなして、重要度の高いＭＡＣフレームほど前に来るように配置する。もっとも、ＭＡＣヘッダの重要度フラグ５８とは異なる領域に優先度を格納しておき、その優先度に基づいてＭＡＣフレームの配置順序を決定しても構わない。

次に、プリアンブル付加判定部４は、個々のＭＡＣフレームに対してプリアンブルを付加するか否かを判定する（Ｓ１２２）。本実施形態では、ＭＡＣヘッダの重要度フラグ５８に格納された重要度が所定の値以上であればプリアンブルを付加するものと判定する。これは、重要度の高いＭＡＣフレームは確実に送信されるようにするためである。

フレーム統合部５は、プリアンブル付加判定部４がプリアンブルを付加すると判定したＭＡＣフレームに対して、プリアンブルとＰＨＹヘッダを付加する（Ｓ１２３）。プリアンブルは、検波・同期用のユニークなパターンをした信号である。また、ＰＨＹヘッダのデータ長には、このＰＨＹヘッダからフレーム終了までのデータ長が格納される。

そして、フレーム統合部５は、これら複数のＭＡＣフレームを１フレームに統合し、このフレームの先頭にプリアンブルとＰＨＹヘッダを付加する（Ｓ１２４）。このようにして、複数のＭＡＣフレームが１つのフレームに統合され、フレーム統合処理（Ｓ１２）は終了する。

図４の説明に戻る。統合されたフレームを送信するために、無線通信装置１は、送信可能であるか否かを判定する（Ｓ１３）。ここでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によって送信可能か否か判定し、他の無線通信装置が通信中である場合（Ｓ１３−ＮＯ）には、通信終了まで待機する（Ｓ１４）。自端末が送信可能になったときに、統合されたフレームを送信部６が送信する（Ｓ１５）。

［受信局の処理］
次に、図７を用いて、受信局が受信時に行う処理について説明する。

受信側の無線通信装置１は、受信部７によって無線信号の受信を行う（Ｓ２０）。受信した信号にプリアンブルが含まれるか否かをプリアンブル検出部８が検出する（Ｓ２１）。プリアンブルが検出されない場合（Ｓ２１−ＮＯ）は、無線信号の受信を継続し、プリアンブルが検出された場合（Ｓ２１−ＹＥＳ）は、検波・同期処理を行いプリアンブル以降のフレームを解析する。

フレーム解析部９は、検出されたプリアンブルに続くＰＨＹヘッダから伝送レートを取得する（Ｓ２２）。さらに、フレーム解析部９は、ＭＡＣヘッダを解析して、自端末宛のＭＡＣペイロードが存在するか判定する（Ｓ２３）。受信したフレーム中に自端末宛のペイロードが存在しない場合（Ｓ２３−ＮＯ）には次のフレームを受信するためにＳ２０に戻る。受信したフレーム中に自端末宛のペイロードが存在する場合（Ｓ２３−ＹＥＳ）には、そのペイロードに対する処理を行うためＳ２４に進む。

フレーム解析部９は、Ｓ２２においてＰＨＹヘッダから取得した伝送レートをデータ復調のためのレートとして設定する（Ｓ２４）。そして、このペイロードの受信処理を行う（Ｓ２５）。受信したデータがＡＣＫフレームの送信を要求している場合には、ＡＣＫ生成部１０がＡＣＫフレームを生成する（Ｓ２６）。送信部６は、ＭＡＣヘッダに指示されているタイミングでＡＣＫフレームの送信を行う（Ｓ２７）。

なお、１つのフレーム中に自端末宛のペイロードが複数格納されている場合には、それぞれのペイロードに対してＳ２５〜Ｓ２７の処理を行う。

＜実施形態の効果＞
本実施形態では、複数のＭＡＣフレームを統合して１つのフレームを生成する際に、ＭＡＣフレームの重要度に応じて、ＭＡＣフレームの前にプリアンブルを挿入している。これによって、電波状況が頻繁に変化する状況においても、重要度の高い情報を信頼性高く通信できるとともに、オーバヘッド（プリアンブルやＰＨＹヘッダなどのデータや、ＤＩＦＳなどの待ち時間）を低減して効率的な通信を実現することが可能となる。

＜変形例＞
上記の説明では、ペイロードの宛先から重要度を決定し、この重要度に基づいてプリアンブルを付加するか否かを判定している。しかしながら、プリアンブル付加の判定は、この方法に限られるものではなく、通信の効率性と信頼性とを考慮して判定する方法であれば、他の方法を用いることもできる。

例えば、ペイロードの宛先ではなく、送信元から重要度を決定しても良く、送信元と宛先の組み合わせから重要度を取得しても良い。さらに、本実施形態では、このようにして取得した重要度をＭＡＣヘッダに一旦格納しているが、ＭＡＣヘッダに格納することなくプリアンブルを付加するか否かを判定しても良い。

また、例えば、情報（ペイロード）の内容（種類）に応じてプリアンブルを付加するか否か判定しても良い。安全系の情報のように、データ容量が小さいものの確実に配信されることが望ましいペイロードには、そのペイロードの前にプリアンブルを付加すると判定する。また、娯楽系の情報のように、多少の通信エラーが許容できるペイロードであれば、そのペイロードにはプリアンブルを付加しないと判定する。このように、プリアンブル付加判定部４は、ペイロードの内容に基づいて、プリアンブルを付加するか否かを判定しても良い。

（第２の実施形態）
本実施形態では、プリアンブル付加判定部４は、受信ノードとの間の通信環境に基づいて、ＭＡＣフレームにプリアンブルを付加するか否かを判定する。例えば、同一内容の情報を複数の受信局宛に送信する場合に、特定の通信相手との通信環境が悪い場合には、この通信相手に対してはより確実に通信が行われるようにプリアンブルを付加することが好ましい。このように、通信環境が悪い通信相手に対しては、より確実に通信ができるように、この受信者宛にＭＡＣフレームの前にプリアンブルを付加することで、通信の信頼性を向上させる。

なお、通信環境は、例えば、過去の受信電波強度やエラー率（ＢＥＲ：Bit Error Rate、ＰＥＲ：Packet Error Rate）に基づいて取得することができる。また、ＭＡＣヘッダ
のリトライ回数５１５を参照して、リトライ回数の多いＭＡＣフレームについては、その通信相手との通信環境が悪いと判定することもできる。

（その他）
プリアンブル付加判定部４が行うプリアンブルを付加するか否かの判定処理は、上記の方法を組み合わせて使うことも可能である。すなわち、それぞれの判定方法ごとにスコアを算出し、これら複数のスコアの合計（単純な合計や、重み付け合計など）に基づいてプリアンブルを付加するか否か判定しても良い。

なお、上記の実施形態では、無線通信システムとして路車間通信システムを想定したが、これに限られるものではない。また、移動端末から構成される無線通信システムに限られるものでもない。移動端末から構成される無線通信システムは、通信環境が頻繁に変化するため本発明を適用する効果が大きいが、固定端末から構成される無線通信システムで
あっても種々の要因によって通信環境は変化するため本発明を適用することで効果が得られる。

さらに、上記の実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定される無線ＬＡＮの無線通信方式を拡張した無線通信方式として説明しているが、本発明は無線ＬＡＮをベースとする必要はない。本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１６や８０２．２０、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication：専用境域通信）を拡張するものとして実装されても、これ
らとは異なる無線通信方式として実装されても良い。

本実施形態における無線通信装置の機能ブロック例を示す図である。 本実施形態におけるフレーム構成の例を示す図である。 本実施形態におけるフレーム構成の例を示す図である。 本実施形態における送信局の処理を示すフローチャートである。 本実施形態における送信局の処理を示すフローチャートである。 本実施形態における送信局の処理を示すフローチャートである。 本実施形態における受信局の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 無線通信装置
３ ＭＡＣヘッダ付加部
４ プリアンブル付加判定部
５ フレーム統合部
６ 送信部
７ 受信部
８ プリアンブル検出部
９ フレーム解析部
１０ ＡＣＫ生成部

Claims (8)

1. 複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信装置であって、
   ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定する判定手段と、
   プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加するとともに、複数のペイロードを１つのフレームに統合する統合手段と、
   統合されたフレームを送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記判定手段は、ペイロードの重要度に基づいて、そのペイロードにプリアンブルを付加するか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. ペイロードの重要度は、そのペイロードの内容に応じて定められる
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
4. ペイロードの重要度は、そのペイロードの送信ノード及び／又は受信ノードに応じて定められる
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
5. 前記判定手段は、該無線通信装置とペイロードの受信ノードの間の電波環境に基づいて、そのペイロードにプリアンブルを付加するか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記統合手段は、ペイロードの優先度に基づいて、統合するペイロードの順序を決定する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無線通信装置。
7. 複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信する無線通信方法であって、
   無線通信装置が、
   ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定し、
   プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加し、
   前記複数のペイロードを１つのフレームに統合し、
   統合されたフレームを送信する
   ことを特徴とする無線通信方法。
8. 複数のペイロードを１つのフレームに統合して送信するための無線通信プログラムであって、
   無線通信装置に、
   ペイロードごとにプリアンブルを付加するか否かを判定させ、
   プリアンブルを付加すると判定されたペイロードにプリアンブルを付加させ、
   前記複数のペイロードを１つのフレームに統合させ、
   統合されたフレームを送信させる
   ことを特徴とする無線通信プログラム。

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