JP4614958B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、スロット付きアロハ方式などのコンテンション方式を用いて基地局と端末局との間の通信をおこなう無線通信システムに関する。

無線通信システムにおいて、有限資源である周波数の有効利用を図る技術として、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）が近年盛んに検討されている。この技術は、図９に示すようにアダプティブ・アレー・アンテナ１０２を用いて各端末方向に指向性を持つビームを形成して、同一周波数を用いる１つの通信エリアを複数の無線ゾーンに分割する。これにより、スロット付きアロハ方式などのコンテンション方式を用いて基地局と複数の端末２ａ〜２ｃとの間で通信をおこなう場合でも、複数の端末２ａ〜２ｃが基地局１０１と各々送受信する無線信号が衝突することを回避して、同一周波数チャネルで複数の端末が基地局と同時に通信することを可能にするものである。

例えば、文献１には、アダプティブ・アレー・アンテナを用いて、アンテナの指向性を動的に制御することにより、複数の端末が基地局に対してチャネル確立要求を行う際に、端末間の送信信号の衝突によりチャネル確立を失敗する確率をさらに低減する方法なども開示されている。
一方、基地局側に、各々が異なったエリアに無線ゾーンを形成する複数のアンテナを配置して、同一周波数で同一データをほぼ同時に送信あるいは受信して通信エリアを拡張形成するいわゆる複局方式を用いた路車間通信システムが、文献H.Takai et al., “A DSRC System Proposal Extended From ARIBSTD-T75 using Distributed Antenna and PSK-VP Scheme,” ITST2002, pp.239-244,Nov.2002や、特許第３０６７７５１公報などに開示されている。

これらの路車間通信システムでは、復号データ列の誤り情報や受信レベル等を基に、基地局の複数のアンテナで受信された信号から選択合成して処理する、いわゆるダイバーシチ受信を行うものである。
特開２００２−３００１０５ "A DSRC System Proposal Extended From ARIB STD-T75 using Distributed Antennaand PSK-VP Scheme," ITST2002, pp.239-244, Nov.2002 特許第３０６７７５１公報

ところで、アダプティブ・アレー・アンテナは、複数の素子アンテナを近接して並べて、各素子アンテナに対する信号の重み付けを制御してアンテナに指向性を持たせる、空間分割多重方式である。このため、アレー・アンテナを設置した１つの場所から複数の方向にビームを形成することにより、通信エリアを分割するものであり、より柔軟に通信エリアを形成することは困難である。例えば、図１０のように道路に沿って細長い通信エリアを形成したい路車間通信システムのような無線通信システムには、アダプティブ・アレー・アンテナを用いた従来の空間分割多重方式は不向きである。なぜなら、従来の空間分割多重方式を用いた場合、図１０に示したように、基地局１０１から遠方に無線ゾーンを形成するに連れて、所望の通信エリア外にも無線ゾーンが広がってしまうためである。このような場合、通信エリア外の関係のない端末で不要な情報が受信されて混乱をまねく恐れが生じてしまう。

一方、文献２に開示のいわゆる複局方式を用いた路車間通信システムでは、基地局からの送信においては、複数のアンテナから同時に同一情報信号を送信し、受信においては、復号データ列の誤り情報や受信レベル等を基に、基地局の複数のアンテナで受信された信号から選択合成して処理する、いわゆるダイバーシチ受信を行うものである。この路車間通信システムでは、複数のアンテナではあるが１つの通信エリアを構成するものであるので、異なるアンテナの無線ゾーンに存在する複数の車載局から、ほぼ同時に送信要求があった場合、どれか一つの車載局からの要求を受理するに留まり、他の送信要求を発した車載局は無視されてしまう。

単一のアンテナの無線ゾーンを走行中の複数の車載局から同時に送信要求が発されることはそう多くはないが、交通量の多い路線を複数のアンテナでより広いエリアをカバーする通信システムを構築しようとする場合は、上記のように、複数の車載局が略同時に送信要求を発することは十分に予想され、その場合、複数の車載局の送信要求を受理し、通信スロットに空きがある限り送信許可を与えるのが、合理的であるといえる。上記文献２の技術はこの点の対応が出来ない課題がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、コンテンション方式を用いて基地局と複数の端末との間で通信をおこなう場合において、複数の端末の無線信号が衝突することを回避して同一周波数チャネルで複数の端末が基地局と同時に通信することが可能で、しかも従来の空間分割多重方式に比べて、通信エリア外への不要輻射を抑えつつ、柔軟に通信エリアを構成できる無線通信システムを提供するものである。

前記課題を解決するために、第１の発明は、基地局と複数の端末局との間で、端末局からの送信要求に対してコンテンション方式でスロットを割り付けて通信を行う無線通信システムであって、前記基地局が、無線ゾーンが互いに異なったエリアをカバーする状態で配置されている複数のアンテナと、各アンテナに１台接続され、アンテナを通じて無線ゾーン内に存する端末局からの無線信号を受信し、無線ゾーン内に存する端末局宛に無線信号を送信する複数の無線部と、無線部が受信した無線信号を処理すると共に、端末局に送信するデータを生成するデータ処理部と、送信要求スロット以外のスロットにおいては、全てのアンテナの無線ゾーンを合成した１つの通信エリアを形成し、送信要求スロットにおいては、アンテナの数と同じかそれより少ない数の互いに独立した通信エリアを形成するよう、前記無線部を制御する通信制御部とを備えていることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、送信要求スロット以外のスロットにおいては、全てのアンテナの無線ゾーンを合成した１つの通信エリアを形成しているので、1の端末局とは1のスロットを通じて通信できる一方、送信要求スロットでは、アンテナの数と同じかそれより少ない数の互いに独立した通信エリアを形成しているので、同時に通信エリアの数だけの端末局と、衝突することなく、通信することが出来る。

しかも従来の方法に比べて柔軟に通信エリアを構成できる。例えば、各々が無線ゾーンを形成する複数のアンテナを道路に沿って異なる位置に配置して通信エリアを分割して構成すれば、通信エリア外への不要輻射を抑えつつ、道路に沿った細長い通信エリアを構成することも可能となる。
ここで、送信要求スロットにおいては、各アンテナの無線ゾーンが、独立した１の通信エリアを形成する形態で実施することが出来る。各アンテナ毎に通信エリアが異なっていれば、同時に最大数の端末局からの送信要求を受け付けることが出来る。

前記データ処理部は、送信要求スロットにおいて、複数の端末局から実質的に同時刻に送信要求があった場合に、各送信要求を正常受信したかどうか判定する判定部と、
判定部が、複数の端末局からの送信要求を正常受信したと判定した場合に、その各端末局宛に送信許可情報を生成する許可情報生成部とを有する構成とし、送信許可情報は、基地局に割り当てられた下りの制御スロットを通じて送信されるようにすることができる。

また、前記基地局は、通信スロットに複数の空きがある場合に、空きスロット毎に、異なる端末局に対する通信スロットを割り付け、その旨の情報を許可情報として送信するようにすることが出来る。
複数の端末局からの送信要求を受け付けることが出来るので、空きスロットが複数ある場合には、それらの空きスロットに各端末局を割り付け、その旨の送信許可情報を送信するようにすると、送信要求した複数の端末局は、次の基本フレームから直ちに通信に入ることも可能となり、合理的である。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態１を適用した基地局１を含む無線通信システムの一例である路車間通信システムの構成を示す概念図である。図１において、１は基地局で、１台の通信制御局１０と複数の無線基地局１１ａ〜１１ｎとからなる。無線基地局１１ａ〜１１ｎは、図２に示しているように無線部８ａ〜８ｎとそれに接続されたアンテナ９ａ〜９ｎとからなる。

各無線基地局１１ａ〜１１ｎは、走行路Ｒに沿って、異なった位置に無線ゾーンａ〜ｎを形成するように配設されている。隣り合う無線ゾーンａ・・・・ｎは、図示のように一部重複されている。
通信制御局１０は、全ての無線基地局１１ａ〜１１ｎをコントロールの対象として、車載局との間で、上り、下りのスロットを通じて、通信並びに通信の確立を行う。通信制御の詳細は後述する。

なお、本実施の形態の路車間通信システムは、基地局から車載局に対して通信スロットを割当て、通信を行ういわゆるスロットアサイン方式を採用しているが、送信要求スロットにおいては媒体アクセス方式としてスロット付きアロハ方式を用いており、複数の車載局２ａ〜２ｍのいずれもが基地局に対して通信スロットの割り当て要求（送信要求）を行うことができる。

＜基地局の構成＞
図２は、基地局の全体構成を示している。通信制御局１０は、データ処理部１６と、正常系統抽出部１５と、系統選択合成部１５１と、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）復号部６ａ〜６ｎとからなる。ＦＥＣ復号部６ａ〜６ｎは、無線基地局１１a〜１１nと一対一に接続されている。なお、無線基地局１１a〜１１nは、ＦＥＣ復号部６ａ〜６ｎとの接続の他、データ処理部１６内の下りパケット生成部１６６とも接続されている。この後者の接続は、前者と異なり、全ての無線基地局１１a〜１１nを並列接続した状態で１つの下りパケット生成部１６６に接続するものである。

通信制御局１０と無線基地局１１a〜１１nとの接続は上り下りとも、例えば光ファイバー等が用いられる。
無線基地局１１a〜１１nの無線部８ａ〜８ｎは、図示はして無いが、変復調部と検波部とからなる。従って、通信制御局１０の下りパケット生成部１６６から送出された下りパケットは、無線基地局１１a〜１１n内で変調され、車載局２ａ〜２ｍへと送信されるし、車載局２ａ〜２ｍから送信された上りパケットは、復調され、検波されて、ＦＥＣ復号部６ａ〜６ｎへと送られる。

パケットのフォーマットはどのスロットで用いるかによって差異があるが、上りパケットは、少なくともユニークワード、情報データ列、情報データ列中のビット誤りを検出するためのビット誤り検出符号を有している。情報データ列の一部には基地局１において通信相手である車載局を特定するための端末識別符号が含まれる。ビット誤り検出符号としては、例えばＣＲＣ符号や情報データ列中の誤り訂正も可能なＢＣＨ符号などが用いられる。本実施形態では、ＣＲＣ符号を用いる。
＜ＦＥＣ復号部＞
ＦＥＣ復号部６ａ〜６ｎは、それぞれ、無線基地局１１ａ〜１１ｎで検波されたデータ列２１ａ〜２１ｎに対して、先ずユニークワードが含まれているか否かを調べ、ユニークワードが検出できた系統では、検波データ列中に含まれるＣＲＣ符号を用いて誤り検出を行って、誤り検出結果２２ａ〜２２ｎと復号データ列２３ａ〜２３ｎとを正常系統抽出部１５に出力する。また、ユニークワードが検出できなかった系統のＦＥＣ復号部は、復号データ列２３を出力せず、誤り検出結果２２を誤りありとして正常系統抽出部１５に出力する。本実施の形態ではＣＲＣ符号による誤り検出を行っているので、誤り検出結果２２ａ〜２２ｎは、それぞれ、誤りなし、誤りありのどちらかの値をとる。
＜正常系統抽出部＞
正常系統抽出部１５は、誤り検出結果２２ａ〜２２ｎを基に誤りなく正常に受信できた系統（以下、正常系統と記す）を判定し、正常系統の復号データ列２３a〜２３nのみを出力データ列２４ａ〜２４ｋ（ｋ≦ｎ：ｋ、ｎは整数）としてデータ処理部１６に出力する。
＜系統選択合成部＞
系統選択合成部１５１は、データ処理部１６内のＭＡＣ制御部１６２の制御に従って、各上りスロットにおいて、いずれかの系統の復号データ列を選択し、データ処理部内の受信データバッファ１６３へ一時保存する。詳細な動作は後述する。
＜データ処理部＞
次に、データ処理部１６は、ＩＤ識別部２５ａ〜２５ｋ、ＩＤ処理部１６１、受信データバッファ１６３、送信データバッファ１６５、下りパケット生成部１６６、上位層１６４、並びにＭＡＣ制御部１６２からなる。

ＩＤ識別部２５ａ〜２５ｋは、正常系統出力部１５からの出力データ列２４ａ〜２４ｋに含まれる端末ＩＤ番号を識別する。
ＩＤ処理部１６１は、ＩＤ識別部２５ａ〜２５ｋで識別された端末ＩＤ番号が、複数の異なる端末ＩＤ番号を含む場合に、各端末ＩＤ番号を含む複数の出力データ列を有効なものとして、ＭＡＣ制御部１６２へ通知する。なお、同一端末ＩＤ番号を含む出力データ列が複数存在する場合は、それら複数の出力データ列は同一のデータ列と判断する。

受信データバッファ１６３は、系統選択合成部１５１で選択された復号データ列を一時保存する。
上位層１６４は、受信データを処理して、車載局からのメッセージを収集したり、車載局への指示、その他の必要なメッセージを送信データとして生成する、アプリケーションである。

下りパケット生成部１６６は、送信データをペイロードに格納してパケットを生成する。
ＭＡＣ制御部１６２は、基本フレームを繰り返し単位として、上り、下りの各通信スロットに車載局を適切に割り当てるために、系統選択合成部１５１、ＩＤ処理部１６１、下りパケット生成部１６６等を制御する。なお、図中、ｃｏｎ１は、ＩＤ処理部１６１を制御する制御信号、ｃｏｎ２は、系統選択合成部１５１を制御する制御信号である。制御の詳細は、図５以下のフローチャートに示されており、後述する。
＜通信の基本フレーム＞
図３は、上記通信システムにおいて基地局と端末局の通信に採用されている基本フレームを示している。このフレーム構成は、全２重通信方式のＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）フレームであり、ＡＲＩＢ標準規格のＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７５に規定されているものを、狭域通信ＤＳＲＣ(ＤＥＤＩＣＡＴＥＤ Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ)システムに適用した例を示している。

図３（ａ）に示すように、ＤＳＲＣシステムのＴＤＭＡフレームは、下りリンクが、フレーム制御用のフレームコントロールメッセージスロット（ＦＣＭＳ）と、複数のデータ伝送用のメッセージデータスロット（ＭＤＳ）とからなり、上りリンクが、複数のメッセージデータスロット（ＭＤＳ）と、車載局が基地局の通信リンクに登録するためのアクチベーションスロット（ＡＣＴＳ）から構成される。
＜ＦＣＭＳスロット＞
ＦＣＭＳは、下り回線のみに割り当てられた制御用スロットであり、１つのＴＤＭＡフレームには必ず先頭のスロットに存在する。基地局は、ＦＣＭＳにおいて、基地局が運用する無線周波数、フレーム周期、通信を許可した車載局に割当てるスロット位置などのフレーム構成情報を多重したフレームコントロールメッセージチャネル（ＦＣＭＣ）を送信する。車載局では、このＦＣＭＣを受信してフレーム同期を確立し、フレーム構成を認識する。
＜ＡＣＴＳスロット＞
ＡＣＴＳは、上り回線のみに割り当てられたスロットであり、図３（ｂ）に示すように、基地局との通信開始に先立ち基地局に対してリンク接続を要求するためのアクチベーションチャネル（ＡＣＴＣ）送出ウィンドウが複数割り当てられている。車載局は、ＡＣＴＳにおいて、この複数ウィンドウからランダムに１個のウィンドウを選択してＡＣＴＣを送信する。基地局は、このＡＣＴＣを受信し、リンク接続要求のあった車載局に対して次のフレーム以降で、車載局とのデータ伝送用にいずれかの通信スロット（ＭＤＳ）を割り当て、割り当て情報を制御スロット（ＦＣＭＳ）においてＦＣＭＣに多重して送信する。車載局は、ＦＣＭＣを受信して、自局へ割り当てられた通信スロット（ＭＤＳ）を認識し、路車間でのデータ交換を行うデータメッセージチャネル（ＭＤＣ）を自局に割り当てられた上り回線の通信スロット（ＭＤＳ）で送信し、自局に割り当てられた下り回線の通信スロットでは、ＭＤＣの受信確認として送達確認チャネル（ＡＣＫＣ）を返信する。なお、上記説明においてスロットとチャネルの２用語を用いているが、スロットは、ＴＤＭＡフレームの分割最小単位として定義される概念であり、チャネルはそのスロットの中に確保される通信路の概念である。

上記チャネルＡＣＴＣは、図３（ｃ）に示すように、ランプビット（Ｒ）と、ビット同期用のプリアンブル（ＰＲ）と、ＡＣＴＣ中の情報データの先頭位置を検出するためのユニークワード（ＵＷ）と、基地局の識別番号ＦＩＤと端末（車載局）を識別するためのリンクアドレスＬＩＤとリンク要求の優先度などの情報を含んだリンク要求情報ＬＲＩからなる情報データと、情報データ中の有無を検出するためのＣＲＣ符号とで構成されている。

なお、本発明の主題とは関係がないが、制御スロットＦＣＭＳのフォーマットを図４（ａ）、通信スロットＭＤＳのフォーマットを図４（ｂ）にそれぞれ示す。図４（a）のFCMCパケットにおいて、PRは、プリアンブル、UWはユニークワード、SIGは、伝送チャネル制御フィールド、FIDは識別番号フィールド、FSIは、フレーム構成情報フィールド、RLTは、リリースタイマ情報フィールド、SCはサービスアプリケーション情報フィールド、SC（１）〜（８）は、スロット制御情報フィールドである。また、図４（ｂ）において、MACはMAC制御フィールド、MDCは、データ伝送用のメッセージデータチャネル、ACKCは、正しく受信できたかを送信元に通知するアックチャネル、ｔ３ｔ４は、ガードタイムである。また、図４（ｂ）において図４（a）と同一記号は同じ名称を示している。
次に、図５、６のフローチャートに従って、無線システムの動作を説明する。
図５は、上り回線における基本フレーム内の各スロットの動作を示し、図６は、下り回線における基本フレームの各スロットの動作を示している。

この実施の形態においては、全２重通信方式なので上り回線処理と、下り回線処理とは、並行して行われる。
＜通信動作＞
基地局１は、基本フレーム構成を自ら決定しているため、予めどのタイミングがＦＣＭＳ、ＭＤＳ、ＡＣＴＳであるかを認識している。従って、基地局１は、上り回線においては、各瞬時に、ＭＤＳスロットであるか（Ｓ１）、ＡＣＴＳスロットであるか（Ｓ５）を判断し、スロットに応じて所要な処理（Ｓ２〜Ｓ４）（Ｓ６、Ｓ７）を行う。下りスロットにおいても、ＦＣＭＳスロットであるか（Ｓ１１）、ＭＤＳスロットであるか（Ｓ１４）によって、所要な処理（Ｓ１２、Ｓ１３）（Ｓ１５〜Ｓ１７）を行う。

今、いずれの車載局とも通信をしておらず、ＡＣＴＳスロットにおいて、いずれかの車載局が送信要求を発したところから説明する。ＡＣＴＳスロットが開始すると（Ｓ５）、ＭＡＣ制御部１６２は、制御信号ｃｏｎ１をｏｎし、ｃｏｎ２をｏｆｆする（Ｓ６）。ｃｏｎ１がｏｎすることにより、ＩＤ処理部１６１が、処理を開始する（Ｓ７）。ＩＤ処理部１６１の処理は、図７に示すように、各ＩＤ識別部２５ａ〜２５ｋが識別したＩＤ２６ａ〜２６ｋをサーチし（Ｓ２１）、見つけたＩＤを送信許可用配列に順番に確保する（Ｓ２２）。

サーチ処理は、具体的には、出力データ列２４ａ〜２４ｋに含まれるＦＩＤ、ＬＩＤ、ＬＲＩを識別して、基地局１がＦＣＭＣに多重して送出した自局のＦＩＤと同じＦＩＤを含む複数の出力データ列２４ａ〜２４ｋの中に、異なるＬＩＤを含む出力データ列が複数存在する場合にはそれら全てのＬＩＤを有効なものとして配列に格納する。送信許可用配列は、図示はしないが、メモリあるいはレジスタ等にあらかじめ設けられている。

ＭＡＣ制御部１６２は、これと並行して、ＭＤＳスロットで空いている個数Ｎを検出する（Ｓ２３）。そして、見つかったＬＩＤの個数ＬＩＤｎと空スロットの個数Ｎとを比較し（Ｓ２４）、空スロットの個数Ｎを上限とするスロットの割り当て（送信許可）を行う（Ｓ２５、Ｓ２６）。この後、スロット割り当て情報を含む送信許可情報を作成する（Ｓ２７）。この送信許可情報は、ＭＡＣ制御部１６２から下りパケット生成部１６６へ送られる（図２参照）。

なお、フローチャートには示していないが、空きスロット数Ｎよりも送信要求している車載局のＬＩＤｎの方が多かった場合には、空きスロット数を超える車載局は、スロットの割り付けがされず、スロットの空き待ち状態になる。そして、スロットに空きが発生すれば、その時点で、割り付けがなされることとなる。空き待ち中の車載局が複数あれば、空きスロットが発生する度に、１の車載局が割付され、これを待機中の車載局が無くなるまで繰り返すこととなる。

上記のようにしてＡＣＴＳスロットでは、各無線基地局１１ａ〜１１ｎが受信したデータが、個別にＦＥＣ複合部６ａ〜６ｎを経て復号され、正常系統抽出部１５で、誤り検出結果をもとに正常に受信できたすべての出力データ列２４ａ〜２４ｋとして出力され、車載局ＩＤが検出されることとなる。つまり、ＡＣＴＳスロットでは、各アンテナ９ａ〜９ｎから受信された異なった車載局からの送信要求が無視されることなく、検波され、復号され、誤り検出において正常と判断される限り、ＭＡＣ制御部１６２まで通知される。空スロット数の関係で、ＭＤＳスロットが割り当てられない場合もあるが、そうでない限り、送信要求したすべての車載局にスロットが割り当てられることとなる。

前記ＡＣＴＳスロットは基本フレームの最後に配置されているので、次の新たな基本フレームが始まると、MAC制御部１６２は、ＡＣＴＳスロットで受信したすべての車載局の送信要求に基づき作成した送信許可情報をＦＣＭＳスロットを通じて送信する。この動作を図６の下り回線処理を参照して説明する。
ＦＣＭＳスロットが開始すると（Ｓ１１）、FCMCを送信する（Ｓ１２）。ＦＣＭＣの送信情報は、図８に示すサブルーチンに従って作成される。まず、基地局が運用する無線周波数、フレーム周期といった情報がパケットのペイロードに書き込まれ（Ｓ３１）、次に送信許可情報があるかどうか判断する（Ｓ３２）。今の場合は、送信許可情報があるので、それを追加し（Ｓ３３）、送信する（Ｓ３４）。

送信情報の追加は、具体的には、配列に保持しているＬＩＤを、優先度の高い順に、ＦＣＭＣの通信スロット割り当て用のスロット制御情報フィールドＳＣＩに挿入することである。なお、割り当てる優先度のつけ方としては、例えば、ＬＲＩに含まれる優先割付ビットが「１」となっているものを最優先とし、優先割付ビットが同じ値の場合には、ランダムに優先度をつければよい。

ＦＣＭＣは、下りパケット生成部１６６から線路Ｌ（図２参照）を通じて直接すべての無線基地局１１ａ〜１１ｎへ送信される。このため、ＦＣＭＣ送信（Ｓ１２）は、すべてのアンテナ９Ａ〜９ｎから一斉に行われる。すべての車載局は、いずれかのアンテナの形成する無線ゾーンにて、ＦＣＭＣを受信し、自局に割り当てられているＭＤＳスロットを知り、そのスロットで基地局１とメッセージデータの送受信を行うことになる。

ＦＣＭＳスロットに次いでＭＤＳスロットになると（Ｓ１４）、割り当てたスロット毎に順次ＭＤＣ送信が行われる（Ｓ１５）。
送信許可を与えられた車載局は、上記ＦＣＭＳスロットの情報からどのスロットで通信するかを知り、その後の上り回線における、自局に割り当てられたＭＤＳスロットにおいて、メッセージを送信する。一方、基地局側のＭＡＣ制御部１６２は、上り回線制御において、ＭＤＳスロットの開始を検出すると（Ｓ１）、制御信号ｃｏｎ１をｏｆｆして、ｃｏｎ２をｏｎし（Ｓ２）、車載局からのＭＤＳ受信を行う（Ｓ３）。

制御信号ｃｏｎ１をｏｆｆすると、ＩＤ処理部１６１が出力を停止し、識別したＩＤ情報を出力しなくなる。他方、制御信号ｃｏｎ２がｏｎするので、系統選択合成部１５１が、ダイバーシティ動作を行い、文献２の従来の方法と同じく、複数のアンテナで受信したパケット中の誤り訂正符号ブロックのうち、誤り最小のものをブロック毎に選択して、受信データバッファ１６３に格納する。
＜マトメ＞
以上説明したように、本発明の無線通信システムでは、無線基地局１１ａ〜１１ｎは各々アンテナ９ａ〜９ｎの指向性を絞って無線ゾーンａ〜無線ゾーンｎを形成しているので、異なる無線ゾーンに位置する車載局から同一ＡＣＴＣウインドウ（例えば、図３（ｂ）のＡＣＴＣ（１））で同時にＡＣＴＣが送信された場合でも、異なる車載局からの送信信号の衝突を回避して各々のアンテナ９ａ〜９ｎで複数の車載局からのＡＣＴＣを正常に受信することができる。したがって、このような場合には、基地局１において上述した処理を行うことにより、複数の車載局のＬＩＤを同時に保持し、複数の割り当て可能なＭＤＳが存在する場合には、各ＬＩＤに対応する複数の車載局に対して、ＭＤＳを一度に割り当てることができる。

したがって、本発明をＡＲＩＢ標準規格ＳＴＤ−Ｔ７５に則った狭域通信（ＤＳＲＣ）システムに適用した場合、通信スロットが未使用状態になる頻度を削減して周波数の利用効率を向上できる。
なお、上述したＡＣＴＳ以外のタイムスロットではコンテンション方式での通信を行わない。したがって、基地局はＭＤＳのタイムスロットでは、上述した文献２の従来の方法で、複数のアンテナで受信された信号のうち、１つのアンテナないし複数のアンテナの信号を選択ないし合成し、１つの情報として束ねて処理する、いわゆるダイバーシチ受信を行う。

また、上記した実施の形態では、基地局１は複数の無線基地局１１ａ〜１１ｂに無線部８ａ〜８ｎを含む構成としたが、無線部、ＦＥＣ復号部とも無線基地局側あるいは通信制御局側に配備してもよい。
さらに、上記した実施の形態において、本発明が適用される無線通信システムとして、各無線基地局が形成する無線ゾーンをオーバーラップさせて１次元直線上に通信エリアを形成する場合を示したが、無線ゾーンをオーバーラップさせずに点在させて通信エリアを形成する場合や、２次元平面上や、３次元空間内に通信エリアを形成する場合にも本発明は適用可能である。

また、上記した実施の形態において、通信スロットはTDMA方式を用いるシステムのタイムスロットとしたが、通信スロットがFDMA方式を用いるシステムの周波数チャネルであっても本発明は適用可能である。
さらに、本発明が適用される無線通信システムとして路車間通信システムを例に説明したが、本発明は路車間通信システムに限らず、例えば、基地局と複数の携帯端末とが通信する移動体通信システムにも適用可能である。

最後に、上記実施の形態の通信制御局１０の構成要素の全てもしくは一部を１チップのＩＣに組み込むことが出来る。

本発明にかかる無線通信システムは、スロット付きアロハシステムなどのコンテンション方式を用いて、基地局と複数の端末局とが無線通信を行うシステムに有用である。

本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す概念図 本発明の１の実施の形態としての基地局要部構成を示すブロック図 ＡＲＩＢ標準規格ＳＴＤ−Ｔ７５のＴＤＭＡフレーム構成の一例を示す図 ＡＲＩＢ標準規格ＳＴＤ−Ｔ７５のＴＤＭＡフレーム構成の一例を示す図 上り回線の制御を示すフローチャート、 下り回線の制御を示すフローチャート、 ＩＤ処理部の動作を説明するフローチャート、 ＦＣＭＣ送信動作を示すフローチャート、 従来の無線通信システムの構成例を示す図 従来の無線通信システムの課題を説明するための図

符号の説明

１、１０１ 基地局
２ａ〜２ｍ 車載局
６ａ〜６ｎ ＦＥＣ復号部
８ａ〜８ｎ 無線部
９ａ〜９ｎ アンテナ
１０ 通信制御局
１１ａ〜１１ｎ 無線基地局
１４ 制御部
１５ 正常系統抽出部
１６ データ処理部
２０ａ〜２０ｎ 無線受信信号
２１ａ〜２１ｎ 検波データ列
２２ａ〜２２ｎ 誤り検出結果
２３ａ〜２３ｎ 復号データ列
２４ａ〜２４ｎ 出力データ列
１５１ 系統選択合成部
１６１ ＩＤ処理部
１６２ ＭＡＣ制御部

Claims (10)

1. 基地局と複数の端末局との間で、端末局からの送信要求に対してコンテンション方式でスロットを割り付けて通信を行う無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   無線ゾーンが互いに異なったエリアをカバーする状態で配置されている複数のアンテナと、
   各アンテナに１台接続され、アンテナを通じて無線ゾーン内に存する端末局からの無線信号を受信し、無線ゾーン内に存する端末局宛に無線信号を送信する複数の無線部と、
   無線部が受信した無線信号を処理すると共に、端末局に送信するデータを生成するデータ処理部と、
   送信要求スロット以外のスロットにおいては、全てのアンテナの無線ゾーンを合成した１つの通信エリアを形成し、送信要求スロットにおいては、アンテナの数と同じかそれより少ない数の互いに独立した通信エリアを形成するよう、前記無線部を制御する通信制御部と、
   を備えている無線通信システム。
2. 前記送信要求スロットにおいては、各アンテナの無線ゾーンが、独立した１の通信エリアを形成している請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記データ処理部は、送信要求スロットにおいて、複数の端末局から実質的に同時刻に送信要求があった場合に、各送信要求を正常受信したかどうか判定する判定部と、
   判定部が、複数の端末局からの送信要求を正常受信したと判定した場合に、その各端末局宛に送信許可情報を生成する許可情報生成部とを有し、
   送信許可情報は、基地局に割り当てられた下りの制御スロットを通じて送信される請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記基地局は、通信スロットに複数の空きがある場合に、空きスロット毎に、異なる端末局に対する通信スロットを割り付け、その旨の情報を許可情報として送信する請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記データ処理部は、無線部の数と等しい数だけの復号部を備えており、１の無線部で受信された信号は１の復号部で復号され、
   前記判定部は、送信要求スロットにおいて、各復号部が復号した信号を参照して無線部が個別に正常受信したかどうかの判定をする請求項３記載の無線通信システム。
6. 前記端末局は、送信許可情報を基に割り付けられた通信スロットにてデータの送信をし、
   前記基地局は、前記通信スロットを通じて受信し、前記複数の復号部を通じて復号された復号データ列から選択合成して、データ受信を行う請求項４記載の無線通信システム。
7. 前記選択合成は、複数の復号データ列の誤り情報に基づいて１のデータ列を選択する請求項６記載の無線通信システム。
8. 前記通信スロットは、ＦＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおける周波数チャネル、または、ＴＤＭＡ方式を用いる無線通信システムにおけるタイムスロットである請求項４記載の無線通信システム。
9. 前記複数の無線部、データ処理部、通信制御部の全て或いは一部が1チップ化されている請求項1記載の無線通信システム。
10. 基地局と複数の端末局との間で、端末局からの送信要求に対してコンテンション方式でスロットを割り付けて通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、
    前記基地局は、無線ゾーンが互いに異なったエリアをカバーする状態で配置されている複数のアンテナと、各アンテナに１台接続され、アンテナを通じて無線ゾーン内に存する端末局からの無線信号を受信し、無線ゾーン内に存する端末局宛に無線信号を送信する複数の無線部と、各無線部が受信した無線信号を処理すると共に、端末局に送信するデータを生成するデータ処理部と、前記複数の無線部とデータ処理部との接続を制御して、各アンテナの無線ゾーンを独立した通信エリアとするゾーン独立モードと、全ての無線ゾーンを結合して1つの通信エリアとするゾーン結合モードとに切り替える制御部とを備え、
    送信要求スロットにおいては、ゾーン独立モードに設定して、同時に複数の端末局からの送信要求を受け付け、
    送信要求スロット以外のスロットにおいては、ゾーン結合モードに切り替えて、1の端末局とは１のスロットを通じて通信する
    ことを特徴とする通信システムにおける通信方法。

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