JP3657583B2 - 通信方法及び通信機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信方法及び通信機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の通信方法を図面を用いて説明する。商品の説明やその他のプレゼンテーションで画像を用いて行う場合が増えて来ている。画像による説明は文章と比較すると多くの情報を一瞬の内に相手に伝える事が出来る利点が有る。近年、画像を扱うメディヤの普及、特にパソコンとプロジェクタを用いて一度に複数人の相手に情報を画像によって伝える手段の普及で画像が活躍の場を広げている。通常、パソコンとプロジェクタは有線ケーブルで接続されて用いられるが、装置の場所的自由度を広げる為にパソコンとプロジェクタを無線で接続する方法が確率されつつある。画像は文字情報と比較するとデータ量が膨大である為に画像データを圧縮して送り、受けた画像データを解凍して表示する方法が一般的に行われているが、圧縮された画像データでさえ比較的大きなデータ量となる。
【０００３】
従来からデータをグループ分けしてパケットとして受信の正誤を確認しながら通信を行う無線通信方法は存在していた。ここでは無線通信のうち、パケットを使用したパケット通信について述べる。
【０００４】
図１０は、パケット通信の通信データ、特に受信データの良否する手順を示したものである。先ず、送信側は受信側とハンドシェークをする（工程１０１）。次に送信側は良非判定符号を付加したパケットを作る（工程１０２）。そのパケットを送信する（工程１０３）。受信側は受信したデータと良否判定符号とを比較し（工程１０４）、一致しないと判断した場合（工程１０５）に受信側は送信側に対して同じパケットと送信を依頼する（工程１０５）。送信側は受信側の依頼を受けて同じデータを送信する（工程１０３）。一方、一致したと判断した場合（工程１０５）、全てのデータが送信されたか否かを判断する（肯定１０６）。全てのデータが送信されていない場合は、全てのデータがに受信データ内容と良否判定符号の比較と再送信を決められた回数だけ行う（工程１０７）。この時、受信されたパケット内にエラーが見つかるとパケットの内容を全て再送する方法が一般的である。そのため、パケット内の全てのデータを再送する為に再送に必要となる時間は大きなものとなる。また、全てのデータが送信された場合には（工程１０６）、通信が終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
大きなデータを正確に電送するには送信の電力を増大させ、受信側へ確実に届かせる方法が考えられるが、不必要な方向への輻射は他の無線通信への妨害となる可能性がある上に、送信内容が機密的なもので有る場合は機密の漏洩の心配がある。従って、送信電力を押さえて通信を行う為にはデータの形式と伝送方法に工夫を凝らす必要がある。
【０００６】
従来の通信方法は非同期通信において、送信機側のクロックと受信機側のクロックを完全に同期させる事は不可能である。従って、長いデータを長時間に渡って受信する場合は相互のクロックのズレに因ってデータの取りこぼしと言う問題が発生していた。
【０００７】
また、従来の通信方法は、データ数量が少ない場合は送信時間も極わずかで正確なデータを電送する方法として有効な手段と考えられるが、画像の様にデータ量が大きい場合はパケット全体の再送は多大な時間を要す。
また、電送時間が長くなると混信等を受ける時間が長くなり、結果として受信データの正確性の問題があった。
【０００８】
非同期通信ではケーブルによる同期通信の様に高速でデータ転送をすることは難しく、また混信やノイズ等に弱く、正確な受信が出来ない場合が多々ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の通信機器は、開始を示す第１の開始信号と、通信に必要な情報を盛り込んだ制御信号と、データである複数のサブパケットと、エラーのチェックをするための良否判定符号と、終了を示す終了信号とを有するメインパケットを通信し、前記サブパケットは前記サブパケットの開始を示すサブパケット開始信号と、前記サブパケットの情報を盛り込んだサブパケット制御信号と、データと、前記サブパケットのエラーのチェックをするためのサブパケット良否判定符号と、前記サブパケットの終了を示すサブパケット終了信号である。
【００１０】
本発明の通信機器は、前記メインパケットが、前記複数のサブパケット通信後に第２の開始信号を有する。
【００１１】
本発明の通信機器は、前記メインパケットが、前記第１の開始信号と前記第２の開始信号とが同一である。
【００１２】
本発明の通信機器は、前記サブパケットがエラーとなったときに前記サブパケットの数を通信する。
【００１３】
本発明の通信方法は、送信側と受信側とハンドシェークするステップと、サブパケット数からデータ量を計算するステップと、サブパケットの良否を判定するステップと、を有する。
【００１４】
本発明の通信方法は、前記サブパケットが前記判定の結果否であると判断したときに、エラーとなった個所と場所の送信するステップを有する。
【００１５】
本発明の通信方法は、前記エラーとなった前記個所と前記場所のみを送信するステップとを有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１はパーソナルコンピュータの画面表示の画素数の内、典型的な画素数を示す。
【００１７】
画像を転送する場合にデータ圧縮の技術を用いて圧縮したデータを送り、受け取った圧縮データを受信側で解凍し、記録保持装置に格納、表示装置に表示する事が一般的に行われている。例えば、ＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）規格のデータはビットマップとしては縦７６８画素、横１０２４画素の計７８６，４３２画素となる。各画素は１６ビットのデータを持っている。従って、ＸＧＡ規格の画像１枚は無圧縮で約１２，５８２，９１２ビットのデータ量を持つ。この画像を圧縮技術、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）規格を用いれば１６００キロビット程度に圧縮可能である。ＪＰＥＧ規格は個々の画像に依って圧縮率が異なる為に一概に圧縮後の大きさを規定する事は難しいが、１０分の１〜１００分の１に圧縮する事が可能である。このデータを転送速度秒速１メガ・ビットの無線電送装置で送信した場合、１６００キロビットのデータはデータ部分だけの単純計算で送信時間が１．６秒掛かる。画像の様な大型のデータを転送する場合にデータをパケットに分割して受信内容を送受信相互で確認しながら送信する方法が一般的である。各パケットにはデータの開始を示す開始符号１１、パケットの番号１２、行き先１３、発送元１４、データの長さ１５、その他の情報１６を含む制御符号１７、データ内容の正誤を示す良否判断符号１８、パケットの終了を示す終了符号１９等が付加されてパケットが構成される。
【００１８】
元来、無線通信では混信やノイズが多くて通信に適さない環境に於いてはハンドシェークを行う段階で通信の可否が判断出来る。また、超短波を使っての近距離通信に於いては物の配置や人の動きで進行波や反射波の条件が変わるが、ここで言うデータの転送時間と比較すると長い場合が多く、通信条件を改めて設定し直す必要があると考える。従って、パケットの再送を必要とする環境は周期の短いスパイクノイズや不定期な混信が考えられる。事実、実験に於いてもスパイクノイズによるビット落ちが顕著であった。このスパイクノイズの周期を計ると数マイクロ秒の長さで有り、発生頻度も数秒に１回等が観測された。従って、このスパイクノイズで破壊されるデータ量は極少量であり、破壊された部分のデータのみを再送する事で電送時間を短くする長所と電送時間を短くする事で再送データが破壊を受ける頻度を減らす事が出来る。
【００１９】
本実施例では伝送中に破壊された部分のデータのみを再送する為に構築されたパケットの中を更にパケット形式の構造を持つデータ形式に付いて説明する。本実施例では複数のサブパケットと呼ばれるデータ形式で構成されたデータの集合体がメインパケットを構成するデータ形式を取っている。
【００２０】
先ずサブパケットに付いて説明する。図２はサブパケットのデータ構成を示す模式図である。サブパケット２００は開始符号２１、制御符号２２、データ２３、良否判定符号２４、と終了符号２５からなる。
【００２１】
開始符号２１は、「０００１１１１１１１１０」の１２ビットである。制御符号１７は、サブパケット番号、行き先符号、発送元符号、データの長さや命令符号を含んでいる。データ２３は、例えば圧縮された１２８Ｋバイトのデータを使用する。良否判断符号１８は、サブパケットのデータ内容の正誤を示す符号である。サブパケットの良否判定符号に付いては、１６ビットタイプでプログラムチェックを行うＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）１６等が一般的である。終了符号１９はパケットの終了を示す。終了符号１９は「１１１００００００００１」の１２ビット信号で、この信号でサブパケットが終了する。
【００２２】
次にメインパケットのデータ構造に付いて説明する。図３はメインパケット全体を示す模式図である。メインパケット３００は第１の開始符号３１、制御符号３２、第１のサブパケット３３、第２のサブパケット３４、第３のサブパケット３５、第４のサブパケット３６、・・・第ｎのサブパケット３７、第２の開始符号３８、良否判定符号３９と終了符号４０からなる。
【００２３】
第１の開始符号３１は、「０００１１１１１１１１０」の１２ビットからなる。制御符号３２は、パケット番号、行き先符号、発送元符号、サブパケット数、命令符号を含む。第１のサブパケットから第ｎのサブパケット３３〜３７は、図２に示したサブパケット２００がシリーズに複数個並んでいる。第２の開始符号３８は、第１の開始符号３１と同じ信号である。同期がずれたりした場合に、同期のズレを少なくするためである。特に、非同期で通信する場合には有効である。良否判断符号３９はデータ内容の正誤を示す。メインパケット用良否判定符号３９に付いては、開始符号３１及び終了符号４０を除くメインパケット３００及びサブパケット３３〜３７に含まれる全データから計算された計数をメインパケット用として用いる。良否判定符号３９にはＣＲＣ１６を使用する。終了符号１９はメインパケット３００の終了を示す。
【００２４】
次に、複数のサブパケットで構成されるパケットを実際に送信する場合に付いて説明する。ここで、送信側から受信側に送るデータはＪＰＥＧ圧縮を行った後の大きさを２００キロバイトの画像データを使用する。先ず、１つのサブパケットが受け持つデータ量を１２８バイトとした。また、１つのパケットが受け持つサブパケットの数を１２８個とし、１つのパケットが受け持つデータ量は１６．３８４キロバイトとなる。従って、２００キロバイトのデータを送信する場合に必要となるパケット数は１３パケットとなり、サブパケット総数は１，５６３サブパケットとなる。
【００２５】
先ずは第１番目のメインパケットに付いて説明する。図４は第１番目のメインパケットとその中に含まれるサブパケットの構造を示した模式図である。第１メインパケット４００中の第１サブパケット４１０は圧縮した画像データ１２８バイト４１７に開始符号４１１、データ内容の正誤を示すサブパケット用良否判断符号４１８、パケットの終了を示す終了符号４１９が各２バイトの計６バイト、及びサブパケット番号４１２、行き先符号４１３、発送元符号４１４、データの長さ４１５、命令符号４１６が各１バイトで計５バイトが加算される。従って、１つのサブパケットの大きさは１３９バイトとなる。第１メインパケット４００はサブパケットが１２８個４１０、４２０含まれる。従ってサブパケット部分の合計は１７，２８０バイトとなる。それに開始符号４０１、４２１が２回、データ内容の正誤を示す良否判断符号４２２、パケットの終了を示す終了符号４２３が各２バイトで合計８バイト、更にパケット番号４０２、行き先符号４０３、発送元符号４０４、サブパケット数４０５、命令符号４０６が各１バイトで計５バイトが加算され合計１７，２９３バイトとなる。
【００２６】
電送する２００キロバイトの画像データは１サブパケットが受け持つ画像データの最大長１２８バイトでも１パケットが受け持つデータの最大長１６．３８４キロバイトでも割り切れない量で有る為、最後尾のメインパケットとそのメインパケットの中に含まれる最後尾のサブパケットの構造が他のメインパケット及びサブパケットと比較して異なる。
【００２７】
次に、最後のメインパケットとなる第１３番目のメインパケットに付いて説明する。図５は第１３番目のメインパケットとその中の第２７番目のサブパケットを示す模式図である。
【００２８】
メインパケット５００が受け持つ圧縮されたデータ量は、２００キロバイトから他の１２のメインパケットが受け持つデータ量を引いた量、即ち３，３９２バイトとなる。故に、第１３番目のメインパケット５００は２７個のサブパケットを含む。更に、２７個目のサブパケット５２０は６４バイトの圧縮された画像データを含む。第１サブパケット５１０から第２６パケット（図示なし）までは各サブパケット１３９バイトであることから３，６１４バイトの量となる。第２７番目のサブパケット５２０は６４バイトに開始符号５２１、データ内容の正誤を示すサブパケット用良否判断符号５２２、パケットの終了を示す終了符号５２３が各２バイトの計６バイト、及びサブパケット番号５２５、行き先符号５２３、発送元符号５２４、データの長さ５２５、命令符号５２６が各１バイトで計５バイトが加算され、合計７７バイトとなる。従って、サブパケット部５１０、５２０は３，６９１バイトとなる。次に第１３番目のメインパケット５００は、サブパケット部の３，６９１バイトに開始符号５０１、５２１を２回、データ内容の正誤を示すサブパケット用良否判断符号５２２、パケットの終了を示す終了符号５２３の計８バイト及びサブパケット番号５１０、５２０、行き先符号５０３、発送元符号５０４、データの長さ５０５、命令符号５０６の計５バイトを加えると３，７０４バイトとなる。
【００２９】
次に受信側が画像データを正常に受信出来なかった場合について説明する。図６は、受信側から送信側へ受信できなかったことを示す模式図である。図７はエラーによる再送を要請する場合のデータ形式を示す。
受信側から送信されるメインパケット６００は、開始符号６０１、パケット番号６０２、行き先符号６０３、発送元符号６０４の後に、エラーサブパケット数６０５とエラーによる再送を示す命令６０６を付加する。エラーによる再送を示す命令６０６は「Ｅ」とする。そして、エラーが生じたサブパケットの位置を示すビットマップを含むパケット６１０〜６１６、良否判断符号６２１とパケットの終了を示す終了符号６２２を送信する。なお、サブパケット数は１２８個である為、ビットマップは１６バイト長となる。次にエラーによる再送の要請を受けて送信側が再送が必要なサブパケットを含むメインパケットのデータ形式に付いて説明する。図７は第１サブパケット７１０と第８サブパケット７２０を再送する場合を示している。開始符号７０１、パケット番号７０２、行き先符号７０３、発送元符号７０４の後にサブパケット数を示すサブパケット数７０５が続く。この場合、サブパケット数７０５は２となる。更に命令符号７０６が続き、エラーとなった２つのサブパケットである、第１サブパケット７１０と第８サブパケット７２０が続く。そして、第２の開始符号７２１、良否判断符号７２２、終了符号７２３を送信する。
【００３０】
次に送信側から受信側に対してデータ量とデータ構成で画像データを転送する時の具体例に付いて説明する。送信側と受信側がハンドシェークを行って、両者が通信を行う上で混信やノイズ等の妨害が無い環境にてのデータ電送と言う条件を想定して説明する。先ず、送信側が電送し、受信側が画像データを復調する際にデータを送受信している間にデータが壊れず、受信側が送信側に対してデータの再送を要求しない場合を説明する。
【００３１】
図８と図９は、画像データを電送する時のフローチャートである。本実施例は搬送波周波数が３１５ＭＨｚで、最大データ転送速度が秒速１メガビットの半２重型通信方式を用いる微弱無線型トランシーバを用いて実施した。
【００３２】
先ず、送信側は受信側とハンドシェークをする（工程３０１）。エラーデータをリセットする（工程３０２）。受信側は受信状態に送信側を送信状態にする（工程３０３）。切り替え時間の長い方の時間待つ（工程３０４）。指定されたメインパケットを送信する（工程３０５）。受信側は送信側が送信したメインパケットを受信する（工程３０６）。受信側は受信したサブパケット数からデータ量を計算する（工程３０７）。受信側は送信状態に送信側を受信状態に切り替わる（工程３０８）。ＮとＩにそれぞれ１を代入する（工程３３１）。
【００３３】
エラーデータを初期化する（工程３０９）。はエラーデータの構造は図６に示すように、このエラーデータ６１０〜６１６はメインパケットの中にサブパケットが１２８個あると想定した構造になっており、エラーサブパケット数６０５及びエラー位置を示すビットマップ６１０〜６１６が格納されている。本実施例ではエラーがあったサブパケット数は２個で第１及び第８サブパケットが破壊されていた事を示す。受信側は指定されたサブパケットの良否判定符号を取り出す（工程３１０）。サブパケット内の画像データから良否判定計数を計算する（工程３１１）。計算された良否判定計数と電送された良否判定符号と照合する（工程３１２）。このとき、「否」と判定したとき（工程３４１）は、エラーデータに判定結果を追加記憶する（工程３１３）。そして、Ｎの値に１を加える（工程３４２）。また、工程３４１にて「良」と判定したときは、工程３４１の処理を行う。すべてのサブパケットが送られてきたか否かを判定し（工程３４３）、送られていないときは工程３１０に戻る。一方、すべてのサブパケットが送られたときは、受信側はメインパケットの良否判定符号を抽出する（工程３１４）。
【００３４】
そして、メインパケットのデータから良否判定計数を算出する（工程３１５）。電送された良否判定符号と照合する（工程３１６）。良否を判定する（工程３５１）。「否」と判断したときは、エラーデータに追加記憶をし（工程３１６）、エラーデータのメインパケットを作成する（工程３１７）。一方、良否を判定で（工程３５１）「良」と判断したときは、Ｋの値に１を加えてから（工程３５２）、エラーデータのメインパケットを作成する（工程３１７）。受信側はエラーデータを送信側に電送する（工程３１８）。送信側はエラーデータを受信する（工程３１９）。受信側は受信状態に送信側を送信状態に切り替わる（工程３２０）。
【００３５】
エラーがあるか否かを判断し（工程３６１）、エラーがないときは、全ての送信データが送信されたかを判断する（工程３６３）。全てのデータが送信されているときは終了するが、全てのデータが送信されていないときは、工程３０５の処理を開始する。一方、エラーがあるか否かを判断し（工程３６１）、エラーがあるときは、Ｉと規定回数を判断し（工程３６２）、Ｉが規定回数よりも大きいときは、終了する。一方、Ｉが規定回数よりも小さいか等しいときは、受信側は受信してエラーデータの中からエラーの個数と場所を抜き出す（工程３２１）。）送信側はエラーデータを基にして再送用メインパケットを作成する（工程３２２）。このとき、図７に示す再送パケットが作られる。この再送メインパケットでは再送サブパケット数２２は２個で再送サブパケットは第１サブパケット７１０と第８サブパケット７２０である事を示している。送信側は再送用メインパケットを送信する（工程３２１）。受信側は送信側より送信された再送用メインパケットを受信する（工程３２４）。送信側は送信状態、受信側は受信状態に戻る（工程３２５）。再びエラーデータを初期化する（工程３０９）に戻る。
【００３６】
本発明ではパソコンから液晶プロジェクタに画像を電送する無線装置にて本実施例で説明する方法を用いて画像データを転送した。電送には微弱無線を用いた為、近距離での電送ではエラーが発生せず、再送の行為がなされなかった。また、人が電波を遮蔽し、電界強度が変化する状態ではデータが完全に復調されず、再送する場面が発生するが、エラーとなったデータのみを送信することがで事が確認され、有効な通信方法であると確認出来た。
【００３７】
【発明の効果】
パケット通信を行う際に、単一パケットを更に細分化したサブパケットの集合体として構成させる事で、受信されたデータが正確ではない場合に行われる再送の行為に於いて不正確に受信された部分のみを再送する事が可能となる。この方法を用いる事でデータ全体の電送時間の短縮と再送データが正確に受信出来ない確率を下げる事ができる。
【００３８】
本発明では通常行われているパケット通信にサブパケットと言う、送信データを更に小分けした単位に分解し、サブパケット内のデータの良否を判断する事で、不要な再送を押さえる様にデータ形式に工夫した電送方法である。従って、再送するデータを縮小する事で全体の電送時間を減らす事と再送時間を減らす事でデータの破壊確率を低減させる事で再送の回数を減らと言う２つの効果で電送の効率化を計る事ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示装置の画素数を示す。
【図２】サブパケットのデータ構成を示す。
【図３】メインパケットのデータ構成を示す。
【図４】第１メインパケット及びサブパケットのデータ構成を示す。
【図５】最後のメインパケット及びサブパケットのデータ構成を示す。
【図６】エラーがある場合の受信側から送信側への返答のデータ構成を示す。
【図７】エラーがある場合の再送パケット内容のデータ構成を示す。
【図８】メインパケットの送信方法を示すフローチャートである。
【図９】メインパケットの送信方法を示すフローチャートである。
【図１０】従来のパケット通信手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２１、３１ 開始符号
２２、３２ 制御符号
２４、３９ 良否判断符号
２５、４０ 終了符号
４０２、５０２ パケットの番号
４０３、５０３ 行き先
４０４、５０４ 発送元
４０５、５０５ データの長さ
４０６、５０６ 命令
６０６ エラーによる再送を示す命令
６０５、７０５ サブパケット数
６１０〜６１６ エラー位置を示すビットマップ
７０５ エラーサブパケット数

Claims (5)

1. 開始を示す第１の開始信号と、通信に必要な情報を盛り込んだ制御信号と、データである複数のサブパケットと、前記第 1 の開始信号と同一である第２の開始信号と、エラーのチェックをするための良否判定符号と、終了を示す終了信号とを有するメインパケットを通信し、
   前記サブパケットは前記サブパケットの開始を示すサブパケット開始信号と、前記サブパケットの情報を盛り込んだサブパケット制御信号と、データと、前記サブパケットのエラーのチェックをするためのサブパケット良否判定符号と、前記サブパケットの終了を示すサブパケット終了信号である通信機器。
2. 前記サブパケットがエラーとなったときに前記サブパケットの数を通信する請求項１記載の通信機器。
3. 送信側と受信側とハンドシェークするステップと、
   サブパケットの良否を判定するステップと、
   全てのサブパケットが良であるときに、メインパケットのデータから良否判定をするステップと、
   を有する通信方法。
4. 前記サブパケットが前記判定の結果否であると判断したときに、エラーとなった個数と場所の送信するステップを有する請求項３記載の通信方法。
5. 前記エラーとなった前記個数と前記場所のみを送信するステップとを有する請求項４記載の通信方法。

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