JP2007318637A - 通信方法、無線通信装置及び通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止する通信方法、無線通信装置及び通信システムを提供する。
【解決手段】通信方法は、送信するパケットの流量を取得するステップ（Ｓ１０２）と、取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップ（Ｓ１０３）と、選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定するステップ（Ｓ１０４）とを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、通信方法、無線通信装置及び通信システムに関する。

従来、パケットを送信する通信システムにおいて、複数の変調方式とチャネルコーディング方式との組み合わせ（以下において、「変調クラス」という。）から、１つの組み合わせを選択する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

図７は、従来技術における通信システムの構成例である。PC A１２０ａは、イーサネット（登録商標）機器であり、PPPoEプロトコルに対応している。無線端末１３０は、PPPoE接続が可能で、RJ45コネクタでPC B１２０ｂと接続する。又、無線端末１３０は、PC A１２０ａの要求により無線基地局１４０と無線接続を行い、PDSN１５０との間でPPPセッションを確立する。PDSN１５０は、インターネット１６０に接続されており、インターネット１６０上のPC B１２０ｂと無線基地局１４０との通信を仲介する。

次に、従来技術における、RSSIと、RSSIの値に対応する変調クラスとを表す表を図８に示す。又、各変調クラスにおける、チャネルコーディング方式（Bits/Sym）と変調方式との組み合わせの一例を図９に示す。従来技術では、図８における選択基準により、RSSIが悪い場合は、スループットが低速であるが、SINRの劣化に耐性の強い変調クラスが選択され、逆にRSSIが良好な場合は、スループットの高速な変調クラスが選択される。尚、従来技術では、受信機が認識するであろうSINRを、受信する電波のRSSIにより推定する方法を選択している。

一方、送信するべきパケットが滞った場合、パケットを廃棄する手段は一般的な手法といえる。もちろん送信パケットを保持しておくメモリは無制限では無いため、無線状況が悪化してスループットが劣化した場合、送信パケットは送信できず、送信機内に滞ることになるので、一定の基準により廃棄する必要がある。

このとき、従来の方法では、パケットを廃棄する際、図１０に示すように、パケットキューの内容の少なくとも一部を連続して廃棄する。図１０では、新しいデータパケットの到着により閾値Ａを越えた場合、閾値Ａまでの古いデータパケットを廃棄している。このため、パケットキューが恒常的に滞る状況を回避している。
特表２００１−５１５３０７号公報

上述した従来技術では、RSSIに基づいて変調クラスを選択している。しかしながら、例えば、データリンクチャネルをＶｏＩＰ通話として用いる場合は、必ずしも高いスループットは必要なく、音声パケットの使用する帯域が確保できれば良い。尚、一般に変調方式やチャネルコーディング方式において、スループットとSINR耐性とはトレードオフの関係となる。即ち、ＶｏＩＰ通信のような音声パケットを送信するアプリケーションでは、スループットは高いが外来により高FERとなりパケットロスに至るようなデータリンクチャネルよりは、必要十分な帯域を持ちかつ外来に強いデータリンクチャネルの方が好適と言える。

しかし、ここで、音声パケットを送信する際、使用する帯域が必要十分である変調クラスに限定してしまうと、一時的に無線状況が悪化して送信するべきパケットが滞った場合、パケットが送信し終わるまでに長時間有することとなる。パケットが送信に長時間有することは、パケット到着にジッタを与えることとなる。ＶｏＩＰアプリケーションは通常パケット到着の大きなジッタに弱く、主観的な評価を下げることになるので好ましくない。

又、上述した従来技術では、選択した変調クラスとは無関係に、送信するべきパケットが滞った理由により一律に内容の一部もしくは全部を廃棄している。ＶｏＩＰアプリケーションは、一般に有る程度のパケットロスに対する耐性はあるが、連続して欠落すると、通信品質の主観的な評価を劣化させることになる。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止する通信方法、無線通信装置及び通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、（ａ）送信するパケットの流量を取得するステップと、（ｂ）取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップと、（ｃ）選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定するステップとを含む通信方法であることを要旨とする。

第１の特徴に係る通信方法によると、無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止することができる。

又、第１の特徴に係る通信方法において、パケットの流量が廃棄基準を超えた場合、パケットを時系列で分割し、一定間隔で間引くことにより、パケットを廃棄するステップを更に含んでもよい。

この通信方法によると、送信変調クラスでの送信能力を超える送信パケットは適時廃棄され、常に送信可能な量だけがパケットキューに格納されることとなり、パケット送信において大きなジッタが発生することがなくなる。

又、第１の特徴に係る通信方法において、送信するパケットが、データパケットであるか音声パケットであるか判断するステップを更に含み、送信するパケットが音声パケットである場合に、変調クラスを選択するステップ及び廃棄基準を決定するステップを実施してもよい。

この通信方法によると、ＶｏＩＰ通話に対しては、RSSIが低くても接続を維持できる変調クラスを選択し、かつパケット廃棄が適切に行われるためジッタの少ない伝送が可能となる。

本発明の第２の特徴は、他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、（ａ）パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップと、（ｂ）選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を制御するステップとを含む通信方法であることを要旨とする。

第２の特徴に係る通信方法によると、パケット流量が少ない場合では、低い変調クラスを選択し、パケット流量が増えて行くに従い高い、変調クラスを選択することができる。

本発明の第３の特徴は、他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、（ａ）送信するパケットの流量を取得するステップと、（ｂ）取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップとを含む通信方法であることを要旨とする。

第３の特徴に係る通信方法によると、送信変調クラスでの送信能力を超える送信パケットは適時廃棄され、常に送信可能な量だけがパケットキューに格納されることとなり、パケット送信において大きなジッタが発生することがなくなる。

本発明の第４の特徴は、（ａ）他の無線通信装置へ送信するパケットの流量を取得するパケット流量取得部と、（ｂ）パケット流量取得部によって取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する変調クラス選択部と、（ｃ）変調クラス選択部によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する廃棄基準決定部とを備える無線通信装置であることを要旨とする。

第４の特徴に係る無線通信装置によると、無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止することができる。

本発明の第５の特徴は、（ａ）送信するパケットの流量を取得するパケット流量取得部と、パケット流量取得部によって取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する変調クラス選択部と、変調クラス選択部によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する廃棄基準決定部とを有する第１の無線通信装置と、第１の無線通信装置から送信されたパケットを受信する第２の無線通信装置とを備える通信システムであることを要旨とする。

第５の特徴に係る通信システムによると、無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止することができる。

本発明によると、無線環境の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを与え、通信品質の劣化を防止する通信方法、無線通信装置及び通信システムを提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。

（通信システム）
本実施形態に係る通信システムは、図１に示すように、電話機A１０ａと、PC A２０ａと、無線端末３０と、無線基地局４０と、PDSN５０と、インターネット６０と、電話機B１０ｂと、PC B２０ｂとを備える。

電話機A１０ａ及び電話機B１０ｂは、イーサネット（登録商標）機器であり、SIP対応電話機でPPPoEプロトコルに対応している。

PC A２０ａもまたPPPoE接続により専用に設けられたRJ45コネクタによりイーサネット（登録商標）経由で無線端末３０と接続を行う。

無線端末３０は、無線基地局４０とデジタル無線接続により接続する。無線端末３０は、PPPoE接続が可能で、専用のRJ45コネクタで電話機A１０ａと接続する。又、無線端末３０は、電話機A１０ａもしくはPC A２０ａのいずれかの要求により無線基地局４０と無線接続を行い、PDSN５０との間でPPPセッションを確立する。尚、無線端末３０は電話機 A１０ａ からの接続要求であるか、PC A２０ａからの接続要求であるかは、異なるRJ45コネクタからの要求であることにより知ることができる。

PDSN５０は、インターネット６０に接続されており、インターネット６０上のPC B２０ｂや電話機B１０ｂと無線基地局４０との通信を仲介する。

次に、無線端末３０から無線基地局４０へパケットを送信する場合を例にとり、無線端末３０の構成について、図２を用いて説明する。

無線端末３０は、無線通信部３１と、パケット保持部３２と、パケット流量取得部３３と、変調クラス選択部３４と、変調条件保持部３５と、廃棄条件保持部３６と、廃棄基準決定部３７と、パケット廃棄部３８とを備える。

無線通信部３１は、電話機A１０ａ又はPC A２０ａからの接続要求を受信し、無線基地局４０との無線接続処理を行う。又、無線通信部３１は、受信した電波のRSSIを取得する。

パケット保持部３２は、電話機A１０ａ又はPC A２０ａから受信したパケットデータを保持する。

パケット流量取得部３３は、送信するパケットの流量を取得する。ここでは、パケットの流量として、パケットキューの深さを取得する。

変調クラス選択部３４は、無線通信部３１によって取得されたRSSIに加え、パケット流量取得部３３によって取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する。具体的には、変調クラス選択部３４は、受信RSSIの値に対する閾値と、電話機A １０ａあるいはPC A２０ａから送信されたパケットデータを一時格納するパケットキューの深さに対する閾値とを用いて判定する。RSSIとパケットキューの深さ毎の、変調クラスの選択基準例を図３に示す。尚、RSSI r(dBm)を用いて判定を行った場合の変調クラスと、パケットキューの深さqd(kbit)を用いて判定を行った場合の変調クラスが異なる場合は、より低いクラスが選択されることとする。これによりRSSIが良好な無線状況でもパケット流量が少ない場合では低い変調クラスが選択され、パケット流量が増えて行くに従い高い変調クラスが選択されるようになる。

変調条件保持部３５は、図３に示す変調クラスの選択基準表や、変調クラス毎のチャネルコーディング方式（Bits/Sym）、変調方式、スループットを定める変調クラス表（図８参照）を保持する。図８に示す変調クラス表では、変調クラスを0〜5まで定義している。この表における変調クラスにおいて、SINR劣化耐性は、変調クラス0が最も高く、変調クラスが高くなるに従い、SINR劣化耐性が低くなる。逆にシンボルあたりの情報量は変調クラス5が最も多く、スループットも高くなり、変調クラスが低くなるに従い、シンボルあたりの情報量が少なくスループットも低くなる。

廃棄基準決定部３７は、変調クラス選択部３４によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する。即ち、廃棄基準決定部３７は、無線通信部３１によって取得されたRSSIに加え、パケット流量取得部３３によって取得されたパケットの流量に応じて、パケットの廃棄基準を決定する。具体的には、廃棄基準決定部３７は、受信RSSIの値に対する閾値と、電話機A １０ａあるいはPC A２０ａから送信されたパケットデータを一時格納するパケットキューの深さに対する閾値とを用いて判定する。RSSIとパケットキューの深さ毎の、パケット廃棄基準例を図４に示す。尚、RSSI r(dBm)を用いて判定を行った場合のパケット廃棄基準（残すパケット量）と、パケットキューの深さqd(kbit)を用いて判定を行った場合のパケット廃棄基準（残すパケット量）が異なる場合は、より低いパケット廃棄基準が選択されることとする。これにより送信変調クラスでの送信能力を超える送信パケットは適時廃棄され、常に送信可能な量だけがパケットキューに格納されることとなり、パケット送信において大きなジッタが発生することがなくなる。

廃棄条件保持部３６は、図４に示すパケット廃棄基準表を保持する。

パケット廃棄部３８は、パケットの流量が廃棄基準を超えた場合、パケット保持部３２に保持されたパケットを時系列で分割し、一定間隔で間引くことにより、パケットを廃棄する。このことにより、長く連続したパケット欠落が発生する可能性が減り、ＶｏＩＰ通話における主観的な評価が劣化程度を軽減することができる。

又、無線通信部３１は、送信するパケットが、データパケットであるか音声パケットであるか、即ち、PC A２０ａからの接続要求か電話機１０ａからの接続要求か判断し、その判断結果を変調クラス選択部３４及び廃棄基準決定部３７に通知してもよい。この場合、変調クラス選択部３４は、送信するパケットが音声パケットである場合に、上述した変調クラスの選択を行う。同様に、廃棄基準決定部３７は、送信するパケットが音声パケットである場合に、上述した廃棄基準の決定を行う。

（通信方法）
次に、本実施形態に係る通信方法について、図５を用いて説明する。ここでは、電話機A１０ａから電話機B１０ｂへパケットを送信する場合を例にとり説明する。

まず、無線端末３０は、電話機A１０ａからの接続要求を受信し、無線基地局４０との無線接続処理を行う。又、無線端末３０は、受信した電波のRSSIを取得する。そして、無線端末３０は、電話機A１０ａから受信したパケットデータを保持する（Ｓ１０１）。

次に、無線端末３０は、送信するパケットの流量として、パケットキューの深さを取得する（Ｓ１０２）。

次に、無線端末３０は、受信した電波のRSSIに加え、電話機A１０ａからのパケットキューの深さに応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する（Ｓ１０３）。

次に、無線端末３０は、ステップＳ１０３によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する（Ｓ１０４）。具体的には、図６に示すように、電話機A１０ａから受信したパケットデータを一時格納する為のパケットキューに廃棄基準となる閾値Ａを設ける。

次に、無線端末３０は、新しいパケットデータの到着によりパケットの流量が廃棄基準（Ａ）を超えるか否か判断する（Ｓ１０５）。廃棄基準を超えた場合は、図６に示すように、保持しているパケットを時系列で分割し、一定間隔で間引くことにより、パケットを廃棄する（Ｓ１０６）。

そして、無線端末３０は、無線基地局４０へパケットデータを送信し、無線基地局４０は、PDSN５０を介して、電話機B１０ｂへパケットデータを送信する（Ｓ１０７）。

又、PC A２０ａからの接続要求による基地局との無線接続においては、接続するコネクタが異なる為に判別可能である。よってPC A２０ａからの接続要求による基地局との無線接続においては従来どおりの動作を行うよう制御してもよい。即ち、データパケットによる通信では、変調クラスの選択処理（Ｓ１０３）及び廃棄基準の決定処理（Ｓ１０４）を行わないように制御してもよい。

（作用及び効果）
本実施形態に係る通信方法、無線通信装置及び通信システムによると、RSSIに加え、パケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択することができる。このため、RSSIが良好な無線状況でもパケット流量が少ない場合では、低い変調クラスを選択し、パケット流量が増えて行くに従い高い、変調クラスを選択することができる。

特に、データリンクチャネルをＶｏＩＰ通信用として用いる場合、SINR劣化耐性の高い変調クラスを用いることにより、移動機が移動すること等による無線状況の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを得ることができる。

更に、一時的に無線状況が悪化してパケット流通量が増えた場合でも、スループットの高い変調クラスを用いることにより、滞ったパケットの送信が行われ、ＶｏＩＰ通信におけるパケットロスを減らすことができる。そして、無線状況が良好に戻った際、SINR劣化耐性の高い変調クラスに戻ることにより、移動機が移動すること等による無線状況の変化に対しても安定したデータリンクチャネルを得ることができる。

又、本実施形態に係る通信方法、無線通信装置及び通信システムによると、選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定することができる。そして、パケットの流量が廃棄基準を超えた場合、パケットを時系列で分割し、一定間隔で間引くことにより、パケットを廃棄することができる。このため、送信変調クラスでの送信能力を超える送信パケットは適時廃棄され、常に送信可能な量だけがパケットキューに格納されることとなり、パケット送信において大きなジッタが発生することがなくなる。

更に、無線状況の悪化が長期化した場合、SINR劣化耐性の高い変調クラスを用いることになるので、パケット廃棄条件を低い値にし、少ない送信パケットキュー量で廃棄することができる。このとき廃棄するパケットは大きく連続しないように制御されるため、ＶｏＩＰ通話における主観的な評価の劣化を改善することができる。

又、本実施形態では、送信するパケットが、データパケットであるか音声パケットであるか判断し、送信するパケットが音声パケットである場合に、変調クラスの選択処理及び廃棄基準の決定処理を実施することができる。このため、ＶｏＩＰ通話に対しては、RSSIが低くても接続を維持できる変調クラスを選択し、かつパケット廃棄が適切に行われるためジッタの少ない伝送が可能となる。一方、データ通信は、高いスループットを用いる方が好ましく、又、バースト性欠落が発生したとしても聴覚上における影響程、インパクトを与えない。そこで、変調クラスの選択処理及び廃棄基準の決定処理を実施せず、できるだけ高いスループットの変調方式を選択することができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態において、無線端末３０は、電話機A１０ａからの接続要求による無線基地局４０との無線接続において、変調クラスの選択処理とパケットの廃棄基準決定処理を行うと説明したが、どちらか片方の処理だけを実装してもよい。

又、本実施形態では、デジタル無線通信システムを例にとり記述したが、例えばADSL等の有線デジタル通信システムに適用しても構わない。

更に、本実施形態では、本発明に係る無線通信装置として、無線端末３０を例に挙げ説明したが、無線通信装置は無線基地局４０でもよく、他の装置でも構わない。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施形態に係る通信システムの構成図である。 本実施形態に係る無線端末のブロック構成図である。 本実施形態に係る変調クラス選択条件の一例である。 本実施形態に係るパケット廃棄条件の一例である。 本実施形態に係る通信方法を示すフローチャートである。 本実施形態に係る通信方法においてパケットの廃棄を説明するための図である。 従来の通信システムの構成図である。 従来の変調クラス選択条件の一例である。 各変調クラスにおけるチャネルコーディング方式と変調方式との組み合わせの一例である。 従来の通信方法においてパケットの廃棄を説明するための図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ…電話機
２０ａ、２０ｂ…PC
３０…無線端末
３１…無線通信部
３２…パケット保持部
３３…パケット流量取得部
３４…変調クラス選択部
３５…変調条件保持部
３６…廃棄条件保持部
３７…廃棄基準決定部
３８…パケット廃棄部
４０…無線基地局
５０…PDSN
６０…インターネット
１１０ａ、１１０ｂ…電話機
１２０ａ、１２０ｂ…PC
１３０…無線端末
１４０…無線基地局
１５０…PDSN
１６０…インターネット

Claims (7)

1. 他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、
   送信するパケットの流量を取得するステップと、
   前記取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップと、
   前記選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定するステップと
   を含むことを特徴とする通信方法。
2. 前記パケットの流量が前記廃棄基準を超えた場合、前記パケットを時系列で分割し、一定間隔で間引くことにより、前記パケットを廃棄するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記送信するパケットが、データパケットであるか音声パケットであるか判断するステップを更に含み、
   前記送信するパケットが音声パケットである場合に、前記変調クラスを選択するステップ及び前記廃棄基準を決定するステップを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信方法。
4. 他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、
   パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップと、
   前記選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を制御するステップと
   を含むことを特徴とする通信方法。
5. 他の無線通信装置へパケットを送信する無線通信装置における通信方法であって、
   送信するパケットの流量を取得するステップと、
   前記取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択するステップと
   を含むことを特徴とする通信方法。
6. 他の無線通信装置へ送信するパケットの流量を取得するパケット流量取得部と、
   前記パケット流量取得部によって取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する変調クラス選択部と、
   前記変調クラス選択部によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する廃棄基準決定部と
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
7. 送信するパケットの流量を取得するパケット流量取得部と、前記パケット流量取得部によって取得されたパケットの流量に応じて、当該パケットを送信する際の変調クラスを選択する変調クラス選択部と、前記変調クラス選択部によって選択された変調クラスに応じて、保持するパケットの流量の上限である廃棄基準を決定する廃棄基準決定部とを有する第１の無線通信装置と、
   前記第１の無線通信装置から送信されたパケットを受信する第２の無線通信装置と
   を備えることを特徴とする通信システム。
   

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