JP2004064533A

JP2004064533A - Base station, mobile station, and content delivery system

Info

Publication number: JP2004064533A
Application number: JP2002221658A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Noguchi; 野口　茂孝
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP4393041B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make contents including images and sounds etc. efficiently transmittable to a plurality of mobile stations having different communication distances by decomposing one transmission channel into respective segments and leaving a scheme unchanged wherein one mobile station is assigned to one segment. <P>SOLUTION: A base station 10 performs the radio-transmission of the contents, and receives contents transmission request signals from mobile stations 11, 12. The base station assigns a maximum transmission rate receivable by the mobile station, and a time region for transmitting the contents according to the transmission rate, to each mobile station in accordance with the communication states between the base station 10 and the mobile stations 11, 12 requesting the communication. The base station 10 transmits control information containing the assigned transmission rate of the contents and the length of the segment to the mobile stations 11, 12. The mobile station receives the control information and obtains information about the assigned transmission rate and time region. The base station 10 transmits the contents based on the time region and transmission rate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムを構成する基地局、移動局及びコンテンツ伝送システムに関するものであり、特に画像、音声、文書、インターネット上のウエブ（Ｗｅｂ）等のデータを伝送する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、５ＧＨｚ帯を使用した免許不要の小電力無線通信システムが複数提案、規格化され、実際にＩＥＥＥ８０２．１１ａやＡＲＩＢ（電波産業会）のＨｉ−ＳＷＡＮ規格等を使用した無線通信システムが開発されている。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａあるいはＨｉ−ＳＷＡＮ規格においては、１６値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ）や６４値ＱＡＭ等の変調方式により変調した高速なデータ信号を、低速で狭帯域なデータ信号に変換し、周波数軸上で並列に伝送するＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）方式が用いられている。このような、１６値ＱＡＭや６４値ＱＡＭのような多値変調方式は、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）やＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）等の変調方式と比較して、より狭い帯域で、高速なデータ伝送が可能であるために、大容量のデータ伝送や画像伝送に適している。
【０００４】
このような画像やデータを伝送する小電力無線通信システムとしては、図１１に示すような基地局１００と移動局１０１，１０２，１０３から構成されるＴＤＭＡ集中制御方式を用いた通信システムが挙げられる。
【０００５】
図１２は、基地局１００と移動局１０１，１０２，１０３との無線通信に使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。通信データの構造は、ある一定時間毎に区切られたフレームを基本構成としており、１つのフレーム１１１は、基地局１００が送受信に使用する伝送チャネルや送受信タイミングを移動局１０１，１０２，１０３に報知するための情報を含んだ制御情報フェイズ１１２と、基地局１００から移動局１０１〜１０３にデータを送信するためのダウンリンクフェイズ１１３と、移動局１０１〜１０３から基地局１００にデータを送信するためのアップリンクフェイズ１１４に分割されている。さらに制御情報フェイズ１１２は、フレームの同期等の情報を得るためのプリアンブル１１５とフレーム内での送受信用の時間領域と周波数チャネルの情報を含むデータペイロード（１１６−１から１１６−Ｎ）から構成されている。
【０００６】
この方式では、基地局１００が移動局１０１，１０２，１０３に対して、制御情報フェイズ１１２で、同期や変調方式等の通信制御に必要な情報を送信し、移動局は制御情報を受信して、自己の通信時間帯等の通信制御に関する情報を取得して、データの送受信を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のＨｉ−ＳＷＡＮシステムのような方式においては、制御情報１１２は、受信状態の余り良くない環境下でも確実に受信できることが求められているので、通常ＢＰＳＫ変調のようなＱＡＭ変調と比較してノイズに強い方式で伝送する。また、データの送受信を行うダウンリンクフェイズ１１３とアップリンクフェイズ１１４は、移動局との通信環境に応じて変調方式（伝送速度）が決められていることが多い。この従来の通信環境に応じて変調方式を決定する方法は、１対１で通信を行う分散制御方式の場合には、効率的に通信ができる。しかしながら、集中制御方式のように基地局が複数の移動局と通信を行う方式においては、ダウンリンクフェイズ１１３とアップリンクフェイズ１１４の変調方式は、どうしても電波状態の一番悪い移動局に合わせる必要がある。電波状態は各移動局により異なることが普通であるので、どうしても全ての移動局に対して効率良くデータの送受信を行うことはできない。
【０００８】
また、基地局から端末への距離に応じて変調方式を変えて、周波数利用効率を上げる方法として、特開平５−１３００８２号公報の例がある。この方法は、どの端末に対しても一定の情報転送速度を提供するために、情報転送速度に応じて、スロット割り当ての割合を変化させるものである。つまり、遠くにあり情報転送速度の遅い端末には、スロット割り当ての頻度を高くし、近くにあり情報転送速度の速い端末には、スロット割り当ての頻度を低くし、一定の情報転送速度を確保している。
【０００９】
しかしながら、特開平５−１３００８２号公報の方式では、デジタル自動車電話のようなＴＤＭＡ通信を想定したものであり、前述したＨｉ−ＳＷＡＮシステムのような１つのフレームをダウンリンクフェイズとアップリンクフェイズに分離して通信を行うＴＤＭＡ集中制御方式の無線通信システムには、そのまま適用することはできない。
【００１０】
従って、本発明の目的は、１つの伝送チャネルを各時間領域に分解し、１時間領域には１移動局を割り当てる方式のままで、通信距離の異なる同時に複数の移動局に対して画像や音声等を含むコンテンツを効率的に伝送可能な基地局、移動局及びコンテンツ配信システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、フレーム単位で、少なくとも１つの移動局にコンテンツを送信する基地局であって、該基地局と通信を要求している前記移動局との通信状態に応じて、コンテンツを送信する伝送速度を該移動局に対して割り当てるコンテンツ割り当て手段と、前記移動局に対して、前記割り当てたコンテンツの伝送速度を含む制御情報を送信する制御情報送信手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の基地局は、前記伝送速度の割り当ては、前記移動局が正常に受信できる最大速度の変調方式を割り当てることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の基地局は、更に、前記コンテンツの伝送速度に基づいて、前記基地局と通信を要求している個々の移動局に対して、コンテンツを送信する時間領域を割り当てる時間領域割り当て手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の基地局は、前記時間領域の割り当ては、前記フレーム内において、前記基地局がコンテンツを送信する移動局全てに対して、コンテンツ容量が一定になるように個々の時間領域の長さを割り当てることを特徴とする。
【００１５】
前記時間領域の割り当ては、前記コンテンツの種類に応じて、伝送速度が一定である個々の時間領域の長さを割り当てることを特徴とする。
【００１６】
また、前記基地局に配信を要求しているコンテンツが重複している場合には、前記重複したコンテンツを要求している移動局に対する時間領域を１つに纏めて送信することを特徴とする。
前記基地局に配信を要求している複数の移動局の通信状態が異なるときは、前記伝送速度の割り当ては、伝送速度の小さい移動局に合わせることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の基地局は、前記移動局に対するコンテンツの割り当ては、既にコンテンツの送信を開始している移動局に対して優先的に割り当て、新規にコンテンツの送信を要求している移動局に対しては、前記フレーム中に更にコンテンツを送信可能な時間領域の長さがあれば、コンテンツを割り当て、前記フレーム中に、更にコンテンツを送信可能な時間領域の長さが残っていなければ、コンテンツを割り当てずに、コンテンツの送信を拒否することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、前記基地局に対応した移動局であって、前記基地局に前記コンテンツ伝送要求信号を送信するコンテンツ要求信号送信手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の移動局は、前記基地局から送信される前記制御情報を受信して、自己に割り当てられた伝送速度の情報とコンテンツを受信する時間領域の情報とを取得する制御情報受信手段と、前記自己に割り当てられた時間領域を受信して、自己の要望するコンテンツを取得するコンテンツ受信手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、画像、音声、文書等に関するコンテンツを取得するためのコンテンツ取得手段と、取得したコンテンツを配信するコンテンツ配信手段とを備えた配信局と、前記基地局と、前記移動局から構成され、前記基地局は、前記配信局からのコンテンツの配信を受けて前記移動局にコンテンツを伝送することを特徴とするコンテンツ伝送システムである。
【００２１】
本発明において、画像や音声等を含むコンテンツを無線で送信する基地局は、移動局からの”コンテンツの伝送を要求する”コンテンツ伝送要求信号を受信して、該基地局と通信を要求している前記移動局との通信状態に応じて、該移動局が受信可能な最大の伝送速度と、その伝送速度に応じてコンテンツを伝送する時間領域とを該移動局各々に対して割り当てる。
【００２２】
前記基地局は、割り当てたコンテンツの伝送速度とセグメントの長さとを含む制御情報を前記移動局に対して送信し、前記移動局は、前記制御情報を受信して、自己に割り当てられたコンテンツが送信される時間領域とコンテンツの伝送速度の情報を取得する。前記基地局は、前記割り当てたコンテンツの時間領域とンテンツの伝送速度に基づいてコンテンツを送信し、前記移動局は、自己に割り当てられたコンテンツを取得する。
【００２３】
つまり、基地局は、１フレーム内のコンテンツを送信する時間領域全体（コンテンツ送信領域）を、コンテンツの送信を行う移動局の電波状態に応じて割り振ることにより、送信を行う移動局に対してほぼ等しい容量のコンテンツを送信できる。
【００２４】
更に、前記コンテンツ送信領域の長さを、前記移動局の電波状態と数に応じて可変することにより、電波資源を有効に活用できる。
更に、前記フレームの長さを、前記移動局においてコンテンツのリアルタイム再生が可能な時間に制限することにより、映像や音声等のコンテンツに対して同時伝達性を損なわずに配信することができる。
【００２５】
以上の方法により、１つの伝送チャネルを各セグメントに分解し、各セグメントには１移動局を割り当てる方式のままで、通信距離が異なる複数の移動局に対して、ほぼ同時に画像や音声等を含む同容量のコンテンツを伝送可能な基地局と移動局及びコンテンツ配信システムを提供できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明のコンテンツ配信システムの構成の一例を示した図である。
本発明のデータ伝送システムは、データを配信する配信局２０と、配信局２０に有線または無線で接続される基地局１０、基地局１６及び基地局１７と、基地局１０と共に無線通信システム１を構成する移動局１１、移動局１２、移動局１３、移動局１４及び移動局１５から構成されている。
【００２８】
無線通信システム１は、基地局１０と５つの移動局１１〜１５で構成されるＴＤＭＡ（時分割多元接続方式）集中制御方式の無線通信システムである。つまり、基地局１０が、前記移動局１１，１２，１３，１４，１５の送受信タイミングや使用する周波数チャネルの制御を集中して行っている。
また、無線通信システム１は、上述した５．１６ＧＨｚから５．２４ＧＨｚ帯の周波数を使用し、周波数間隔２０ＭＨｚで４つの伝送チャネルの使用が可能な無線通信システムである。
【００２９】
さらに、基地局１０と基地局１６は有線で、基地局１７は無線で配信局２０に接続されている。配信局２０は、画像、音声、文書等のデータを加工あるいは保存して、各基地局にデータを配信する機能を有しており、入出力装置２１、制御装置２２、記憶装置２３から構成されている。入出力装置２１は、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＴＶ放送、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａ　Ｄｉｓｋ）等の映像メディアからの入力と、各基地局との出力に対するインターフェイス機能を具備している。制御装置２２は、入出力装置から入力されるデータを必要に応じて圧縮等の加工を行う等のデータ処理機能と、配信局内の各装置を制御する機能を具備し、記憶装置２３は、入力されるデータを保存する機能を具備している。
【００３０】
図２は、本発明のコンテンツ配信システムを構成する基地局の構成の一例を示したブロック図である。
基地局は、送受信用アンテナ２９ａ、無線通信装置３０ａ、画像処理装置５０ａ、入出力インターフェイス装置５１ａ、データ処理装置５４ａ、システム制御装置５５ａにより構成されている。
【００３１】
次に、基地局がデータ送信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。前記配信局から配信された画像あるいは音声等のデータは、入出力インターフェイス装置５１ａに入力される。放送画像等のリアルタイム伝送のデータは、画像処理装置５０ａに入力され、画像処理装置５０ａは必要に応じてノイズ除去や画像圧縮等の画像処理を行う。また、文書やＷｅｂ画像等のリアルタイム伝送が必要でないデータは、データ処理装置５４ａに入力され、データ処理装置５４ａは必要に応じてデータ形式の変換等のデータ処理を行う。画像処理装置５０ａあるいはデータ処理装置５４ａで処理されたデータは、無線通信装置３０ａで変調されて、送受信用アンテナ２９ａにより無線信号として送信される。
【００３２】
次に、基地局がデータ受信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。送受信用アンテナ２９ａから入力された無線信号は、無線通信装置３０ａで復調され、放送画像等のリアルタイム伝送のデータは、画像処理装置５０ａに入力され、一方、文書やＷｅｂ画像等のリアルタイム伝送が必要でないデータは、データ処理装置５４ａに入力される。画像処理装置５０ａに入力されたデータは、必要に応じてノイズ除去や画像圧縮等の画像処理を施され、一方、データ処理装置５４ａに入力されたデータは、必要に応じてデータ形式の変換等のデータ処理が施される。その後、画像処理あるいはデータ処理が施されたデータ信号は、必要に応じて入出力インターフェイス装置５１ａを経由して、前記配信局に送られる。
また、システム制御装置５５ａは、個々の機能ブロックに対する制御と、データフローの監視等の基地局全体に対するシステム的な制御の役割を担っている。
【００３３】
図３は、本発明のコンテンツ配信システムを構成する移動局の構成の一例を示したブロック図である。
移動局は、送受信用アンテナ２９ｂ、無線通信装置３０ｂ、画像処理装置５０ｂ、入出力インターフェイス装置５１ｂ、表示装置５２ｂ、入力装置５３ｂ、データ処理装置５４ｂ、システム制御装置５５ｂにより構成されている。
但し、図３の例に示す移動局は、送信装置と受信装置を備えているので、基地局とのアップリンクのデータ通信あるいはネゴシエーションが可能な構成となっているが、画像や音声等のデータを受信するだけであれば、送信装置は必ずしも必要ではない。
【００３４】
次に、移動局がデータ送信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。キーボードやタッチパネル等の入力装置５３ｂあるいは映像メディア等から入力された画像あるいは制御情報等のデータは、入出力インターフェイス装置５１ｂに入力される。放送画像等のリアルタイム伝送のデータは、画像処理装置５０ｂに入力され、画像処理装置５０ｂは必要に応じてノイズ除去や画像圧縮等の画像処理を行う。また、文書やＷｅｂ画像等のリアルタイム伝送が必要でないデータは、データ処理装置５４ｂに入力され、データ処理装置５４ｂは必要に応じてデータの形式変換等のデータ処理を行う。画像処理装置５０ｂあるいはデータ処理装置５４ｂで処理されたデータは、無線通信装置３０ｂで変調されて、送受信用アンテナ２９ｂにより無線信号として送信される。
【００３５】
次に、移動局がデータ受信を行う場合の、各機能ブロックの動作を説明する。送受信用アンテナ２９ｂから入力された無線信号は、無線通信装置３０ｂで復調され、放送画像等のリアルタイム伝送のデータは、画像処理装置５０ｂに入力され、一方、文書やＷｅｂ画像等のリアルタイム伝送が必要でないデータは、データ処理装置５４ｂに入力される。画像処理装置５０ｂに入力されたデータは、必要に応じてノイズ除去や画像圧縮等の画像処理を施され、一方、データ処理装置５４ｂに入力されたデータは、必要に応じてデータ形式の変換等のデータ処理が施される。その後、画像処理あるいはデータ処理が施されたデータ信号は、必要に応じて入出力インターフェイス装置５１ｂを経由して、外部の記憶メディアに送られるか、あるいは液晶ディスプレイ等の表示装置５２に表示される。
【００３６】
図４は、本発明の無線通信装置の構成の一例を示したブロック図である。
基地局１０，１６，１７に備えられた無線通信装置３０ａと移動局１１，１２，１３，１４，１５に備えられた無線通信装置３０ｂのブロック構成は、図４に示す通りであり、両者は同じ構造をしている。但し、基地局と移動局の送受信制御方法の違いにより、通信制御部３１の一部の機能が異なっている。基地局と移動局との制御に関する機能の違いとは、主として、基地局１０，１６，１７のみが伝送チャネルの割り当て機能とチャネル内の時間領域の割り当て機能とこれらを報知する機能とを具備している点である。
【００３７】
次に、基地局あるいは移動局の前記機能ブロックの動作について説明する。
送受信用アンテナ２９から入力した受信信号は、アンテナ共用器３２で受信側の経路が選択され、ＲＦ／ＩＦ受信器３３により、前記受信信号の増幅と中間周波数（ＩＦ）帯への周波数変換が行われる。中間周波数（例えば中心周波数２０ＭＨｚ）に変換された前記受信信号は、Ａ／Ｄ変換器３５によりアナログ形式からデジタル形式の信号に変換後に、復調器３６で受信信号が復調され、外部とのインターフェイス等の機能を有するバス制御部３８を経由して、データ（Ｄａｔａ）として前記データ処理装置等に送られる。
【００３８】
また、復調器３６は、受信データの誤り率を計測する機能を具備しており、受信信号のＢＥＲ（ビットエラーレート：Ｂｉｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）やＰＥＲ（パケットエラーレート：Ｐａｃｋｅｔ　Ｅｒｒｏｒ　Ｒａｔｅ）等が計測できる。
【００３９】
更に、ＲＦ／ＩＦ受信器３３からは、信号強度を検出するための、信号強度検出器３４に受信信号の一部が伝送され、信号強度が検出される。検出された信号強度のデータは、通信制御部３１に送られて、ＲＦ／ＩＦ受信器３３の損失等の補正が行われ、アンテナ端（送受信用アンテナ２９）で、受信した信号強度が判別される。
【００４０】
また、前記データ処理装置等から出力されたデータ（Ｄａｔａ）は、バス制御部３８を経由して、制御情報の付加と無線通信に使用する送信信号の形式（パケット形式等）への変換が変調器３９で行われる。後述される各セグメントでの伝送速度の変更は、通信制御部３１からの指令を受けて、変調器３９が自身の変調方式を変更することによりなされる。
【００４１】
次に、前記送信信号はＤ／Ａ変換器４０により、デジタル形式からアナログ形式の信号に変換され、ＲＦ／ＩＦ送信器４１で、前記送信信号の増幅と高周波（ＲＦ）信号への周波数変換が行われ、アンテナ共用器３２を経由して、送受信用アンテナ２９から空中線に信号が送信される。
【００４２】
通信制御部３１は、基地局あるいは移動局全体のシステムを制御する機能を有するとともに、周波数チャネルの認識、あるいは各セグメントの伝送速度や長さの割り当て（基地局のみ）等の通信制御機能と各部への電源供給の制御機能も有している。
【００４３】
尚、図３の説明で述べたように、送信装置を必要としない移動局は、アンテナ共用器３２、ＲＦ／ＩＦ送信器４１、Ｄ／Ａ変換器４０、変調器３９を取り除くことが可能となる。
【００４４】
図５は、本発明のコンテンツ配信システムを構成する基地局と移動局間の無線通信に使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。
本発明の通信データの構造は、ある一定時間毎に区切られたフレーム（７１−１から７１−３）を基本構成としており、１つのフレーム７１−１は、基地局が送受信に使用する周波数チャネルや送受信タイミングを移動局に報知するための情報を含んだ制御情報フェイズ７２と、基地局からＭ個の移動局にコンテンツ（データ）を送信するためのＭ個のセグメント（７３−１から７３−Ｍ）と、移動局から基地局にデータを送信するためのアップリンクフェイズ７４に分割されている。さらに制御情報フェイズ７２は、フレームの同期等の情報を得るためのプリアンブル７５とフレーム内での送受信用の時間領域と周波数チャネルの情報を含むデータペイロード（７６−１から７６−Ｍ）から構成されている。尚、フレーム内の制御情報フェイズ７２、ダウンリンクフェイズ７３及びアップリンクフェイズ７４の時間領域は、データ通信容量等に合わせて適宜変更可能である。
【００４５】
図６は、基地局と移動局間の無線通信方法について、主に基地局に着目した場合の流れ図を示している。
この図６に従い、本発明のコンテンツ配信システムを構成する基地局と移動局との通信方法について説明する。但し、コンテンツの伝送は、Ｎ番目のフレーム伝送するものとする。
【００４６】
ステップＳ１１では、（Ｎ−１）番目のフレームのアップリンクフェイズにおいて、基地局１０は、各移動局１１〜１５からのコンテンツ伝送要求信号を受信して、移動局１１〜１５が所望しているコンテンツの種類あるいは移動局の受信状態等の情報を受け取る。移動局の基地局１０からの信号に対する受信状態は、（Ｎ−１）番目のフレームの制御情報７２の受信レベルを信号強度検出器３４で検出するか、あるいは復調した受信信号のＢＥＲ等の計測をすることにより認識することができる。
【００４７】
次のステップＳ１２では、基地局１０は送信されたコンテンツ伝送要求信号から移動局１１〜１５の受信状態を認識するとともに、基地局自身の受信状態も、移動局１１〜１５からのコンテンツ伝送要求信号の受信レベルを信号強度検出器３４で検出するか、あるいは復調した受信信号のＢＥＲ等を計測することにより得られる。この得られた基地局１０と移動局１１〜１５との間の受信状態に応じて、移動局１１〜１５が正常に受信可能な最大伝送レートの認識処理を行う。
【００４８】
次のステップＳ１３では、基地局は、認識したコンテンツの最大伝送レートに基づいて、全ての移動局１１〜１５に対するコンテンツの容量が一定になるように、コンテンツを伝送する時間領域（セグメント）と伝送レートの割り当てを行う。つまり、伝送速度が大きいセグメントの領域は狭く、伝送速度の小さいセグメントの領域は広くする。
【００４９】
次のステップＳ１４では、基地局１０は、移動局１１〜１５にコンテンツを伝送するセグメントの全体の領域が、画像や音声等のコンテンツをリアルタイムに伝送するのが可能な大きさかどうかを判断する。セグメントの大きさが、リアルタイムに伝送できる大きさであれば、コンテンツの伝送速度と時間領域は、そのままで良いので、ステップＳ１７に進む。セグメントの大きさが、大きくなり過ぎてリアルタイムに伝送ができない大きさであれば、ステップＳ１５で、移動局の優先度に従い、コンテンツの伝送速度と時間領域の再割当てを行う。この優先度で再割当を行う方法とは、例えば、既にコンテンツの配信を行っている移動局に高い優先度をもたせ、新規に配信を要求している移動局に対しては低い優先度を与える方法や、あるいは有料のコンテンツを配信している移動局の優先度を高くする方法がある。次のステップＳ１６においては、優先度が低い移動局に対して”コンテンツを送信できない旨”を制御情報に載せて伝送するための処理を行う。
【００５０】
次のステップＳ１７にて、基地局１０は各移動局１１〜１５に対して割り当てたコンテンツの伝送速度の情報と時間領域の情報とを含む制御情報を前記移動局１１〜１５に対して送信し、ステップＳ１８にて、基地局１０は各移動局１１〜１５に対して割り当てた伝送速度と時間領域に従ってコンテンツを送信する。更に、ステップＳ１９に進み、コンテンツの配信を継続する場合には、ステップＳ１１のコンテンツ伝送要求信号の受信処理に戻る。
以上の方法により、基地局１０が各移動局１１〜１５に対してコンテンツを伝送することが可能となる。
【００５１】
次に、図７から図１０を参照して、本発明の実施の形態によるコンテンツ配信システムの具体的な動作例について、説明する。適宜、図１から図６までも参照する。
図７は、本発明に係わる移動局が１個の場合のコンテンツ配信方法の実施例を示した図であり、図８は、移動局が２個の場合のコンテンツ配信方法の実施例を示した図であり、図９は、移動局が３個の場合のコンテンツ配信方法の実施例を示した図であり、図１０は、移動局が４個の場合のコンテンツ配信方法の実施例を示した図である。
【００５２】
この実施例では、図１で示すようなコンテンツ配信システムの構成を用いて、５．１６ＧＨｚから５．２４ＧＨｚ帯の１チャネル（帯域２０ＭＨｚ）を使って、基地局１０から各移動局にＯＦＤＭ方式を使用してコンテンツの伝送を行っている。フレーム内の制御情報（図７では領域８０）の伝送速度（変調度）はあらかじめ規定されており、制御情報を送信する領域では、符号化率ｒ＝１／２のＢＰＳＫ変調（最大伝送速度３Ｍｂｐｓ）で送信し、制御情報がより遠方にまで届くようにする。
【００５３】
コンテンツを伝送するダウンリンクフェイズ（図７では領域８１）と移動局から各種の信号を基地局に伝送するアップリンクフェイズ（図７では領域８２）では、基地局と移動局との電波状態に応じて伝送速度を適宜変更して送信している。
【００５４】
図７において、基地局１０は、移動局１１のみにコンテンツの伝送を行っている状態であり、基地局１０と移動局１１は、近距離に位置しており、最大の伝送符号化率ｒ＝３／４の１６ＱＡＭ変調（最大伝送速度３６Ｍｂｐｓ）で送信が可能である。
【００５５】
この状態では、コンテンツの伝送に使用するセグメント数は１であり、コンテンツの送信に係わるセグメントは伝送領域８１のみとなり、これは最短のフレーム長となる。そのため、１フレームの長さを短くすることができるので、コンテンツの配信の誤りを低下させることができるので、コンテンツ配信の効率化に効果がある。
【００５６】
次に、図８において、移動局１１は、基地局１０とは近距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４の１６ＱＡＭ変調（最大伝送速度３６Ｍｂｐｓ）での送信が可能であるが、移動局１２は、基地局１０とは、中距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４のＱＰＳＫ変調（最大伝送速度１８Ｍｂｐｓ）での送信が限界である。
【００５７】
この状態では、コンテンツの伝送に使用するセグメント数は２であり、コンテンツの送信に係わるセグメントは伝送領域８４と伝送領域８５となる。伝送領域８４は、移動局１１へのコンテンツの配信に係わるものであるから、伝送速度は３６Ｍｂｐｓで送信し、伝送領域８５は、移動局１２へのコンテンツの配信に係わるものであるから、伝送速度は１８Ｍｂｐｓで送信する。伝送領域８４，８５の長さは、伝送速度に応じて設定されるので、伝送領域８４の長さは、伝送領域８５の長さの２分の１となる。また、この状態の１フレームの長さはリアルタイムにコンテンツを送信できる長さの範囲内であるので、このまま２つの移動局１１，１２に対してリアルタイム性を維持しながら、同一の容量のコンテンツを配信することが可能となる。
【００５８】
次に、図９において、移動局１１は、基地局１０とは近距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４の１６ＱＡＭ変調（最大伝送速度３６Ｍｂｐｓ）での送信が可能である。移動局１２は、基地局１０とは、中距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４のＱＰＳＫ変調（最大伝送速度１８Ｍｂｐｓ）での送信が限界である。移動局１３は、基地局１０とは、遠距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４のＢＰＳＫ変調（最大伝送速度９Ｍｂｐｓ）での送信が限界である。
【００５９】
この図９に示す例では、端末局１０にコンテンツの配信を要求する移動局が多いために、コンテンツの質（例えば画像の詳細度）をそのまま維持しようとすると、少数の移動局にしかコンテンツを配信することができなくなってしまう。そのため、コンテンツの配信容量を図８の例の２分の１にする（例えば画像の詳細度を半分にする）ことにより、多数の移動局にコンテンツを配信することが可能となる。
【００６０】
次に、図１０において、移動局１１は、基地局１０とは近距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４の１６ＱＡＭ変調（最大伝送速度３６Ｍｂｐｓ）での送信が可能である。移動局１２，１３は、基地局１０とは、中距離に位置しており、符号化率ｒ＝３／４のＱＰＳＫ変調（最大伝送速度１８Ｍｂｐｓ）での送信が限界でなる。このように３つの移動局１１，１２，１３が既にコンテンツの配信を受けている状態において、移動局１４は、基地局から中距離に位置した状態でコンテンツの配信を基地局１０に要求しているとする。
【００６１】
基地局１０は、中距離に位置しているので、符号化率ｒ＝３／４のＱＰＳＫ変調（最大伝送速度１８Ｍｂｐｓ）での送信が限界であるので、伝送領域９６−１に示す長さがコンテンツの伝送には必要である。しかし、コンテンツのリアルタイム伝送を行うには、このままではフレーム長が長くなり過ぎてしまう。このために、初期の位置では、移動局１４には”コンテンツの配信を行うことができない”ことを、基地局１０が、制御情報に載せて送信し、移動局１４には、コンテンツの配信を行わない。その際に、基地局１０は、”基地局に近づきなさい”というメッセージも同時に制御情報に載せて、移動局１４に送信することにより、移動局１４に対して、対処方法を示すこともできる。
【００６２】
その後、移動局１４が基地局１０に近づいて、移動局１４が最大伝送速度３６Ｍｂｐｓのコンテンツを受信可能な位置に移動した場合には、コンテンツを送信する領域は９６−２になり、コンテンツのリアルタイムの伝送が可能になるので、基地局１０は、移動局１４に、コンテンツの配信を行うことができる。
【００６３】
このように、既存の各移動局に最低限のコンテンツ伝送領域を割り振った後に、残りのコンテンツ伝送領域において、新規の移動局に対して最低限のコンテンツの詳細度が確保できない場合には、新規に参入しようとする移動局に対してコンテンツの送信を拒否することにより、各移動局へのコンテンツ伝送に対して必要最低限のコンテンツ容量を確保することが可能になる。
【００６４】
更に、コンテンツのリアルタイムでの伝送を維持するためには、ある程度の伝送容量が必要であるが、コンテンツの内容によって最低の伝送容量は異なるので、コンテンツの配信内容に応じた伝送容量を設定することが好ましい。
例えば、音声のみの番組や文字放送の番組では、もともとのコンテンツ容量が少ないので、コンテンツを配信するセグメントの長さを短くしてもリアルタイム性を維持することができるが、スポーツ番組等の動画像を扱う番組では、もともとのコンテンツ容量が多いので、セグメントの長さを余り短くすることはできない。
【００６５】
このように、コンテンツの内容に応じて伝送容量を設定することにより、音声のみの番組のように余り伝送容量を必要としないコンテンツを送信するセグメントについては割り当てるセグメントの長さを短くすることができるので、伝送効率の向上が期待でき、更に多数の移動局に対してコンテンツを配信可能となる。
【００６６】
更に、移動局が要求しているコンテンツが重複している場合には、個々にセグメントを確保せずに、移動局に伝送するセグメントを１つに纏めて送信しても良い。この場合のコンテンツの伝送速度は、受信状態の悪い方（例えば基地局との距離の遠い方）の移動局に合わせる。このことにより、セグメントの長さを短くすることができるので、伝送効率の向上に効果がある。
【００６７】
上述した本発明の実施の形態の例では、セグメントの伝送速度と長さを同時に変更しているが、少なくとも一方の変更でも良い。
【００６８】
【発明の効果】
以上、前述したように、１つの伝送チャネルを各セグメント（時間領域）に分解し、１セグメントには１移動局を割り当てる方式のままで、通信状態の異なる同時に複数の移動局に対して画像や音声等を含むコンテンツを効率的に伝送可能な基地局と移動局及びコンテンツ配信システムの提供が可能となる。
【００６９】
更に、基地局は、コンテンツの種類（画像、音声、文字情報等）に応じて、１フレーム内で送信する個々のコンテンツの伝送容量を最低限度まで減少させることにより、より多くの移動局にコンテンツの配信を行うことができる。
【００７０】
更に、基地局は、最大伝送速度に基づくことに加えて、コンテンツの種類（画像、音声、文字情報等）に応じて、個々のセグメント長の割り当てを変化させることにより、より効率的にコンテンツの配信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンテンツ配信システムの構成の一例を示した図である。
【図２】本発明のコンテンツ配信システムを構成する基地局の構成の一例を示したブロック図である。
【図３】本発明のコンテンツ配信システムを構成する移動局の構成の一例を示したブロック図である。
【図４】本発明の無線通信装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図５】本発明のコンテンツ配信システムを構成する基地局と移動局間の無線通信に使用する通信フレームの構成の一例を示した図である。
【図６】本発明のコンテンツ配信システムを構成する無線通信システム内の基地局と移動局との伝送方法の一例を示した図である。
【図７】本発明に係わる移動局が１個の場合のコンテンツ配信システムの例を示した図である。
【図８】本発明に係わる移動局が２個の場合のコンテンツ配信システムの例を示した図である。
【図９】本発明に係わる移動局が３個の場合のコンテンツ配信システムの例を示した図である。
【図１０】本発明に係わる移動局が４個の場合のコンテンツ配信システムの例を示した図である。
【図１１】従来の無線通信システムの構成例を示した図である。
【図１２】従来の集中制御方式を用いた無線通信システムのフレームの構成例を示した図である。
【符号の説明】
１　無線通信システム
１０，１６，１７　基地局
１１，１２，１３，１４，１５　移動局
２０　配信局
２１　入出力装置
２２　制御装置
２３　記憶装置
２９，２９ａ，２９ｂ　送受信用アンテナ
３０，３０ａ，３０ｂ　無線通信装置
３１　通信制御部
３２　アンテナ共用器
３３　ＲＦ／ＩＦ受信器
３４　信号強度検出機
３５　Ａ／Ｄ変換器
３６　復調器
３７　情報検出器
３８　バス制御部
３９　変調器
４０　Ｄ／Ａ変換器
４１　ＲＦ／ＩＦ送信器
５０ａ、５０ｂ　画像処理装置
５１ａ、５１ｂ　入出力インターフェイス装置
５２ｂ　表示装置
５３ｂ　入力装置
５４ａ、５４ｂ　データ処理装置
５５ａ、５５ｂ　システム制御装置
７１−１　（Ｎ−１）番目のフレーム
７１−２　（Ｎ）番目のフレーム
７１−３　（Ｎ＋１）番目のフレーム
７２　制御情報
７３−１，７３−Ｍ　ダウンリンクフェイズのセグメント１、セグメントＭ
７４　アップリンクフェイズ
７５　プリアンブル
７６−１，７６−Ｍ　データペイロード
８０，８３，８７，９２　制御情報の時間領域
８１，８４，８５，８８−９０，９３−９６　コンテンツを送信するセグメント（時間領域）
８２，８６，９１，９７　データのアップリンクフェイズの時間領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a base station, a mobile station, and a content transmission system that constitute a wireless communication system, and more particularly, to a technology for transmitting data such as images, voices, documents, and webs on the Internet.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a plurality of unlicensed low-power wireless communication systems using the 5 GHz band have been proposed and standardized, and wireless communication systems using the IEEE 802.11a or ARIB (Radio Industry Association) Hi-SWAN standard have been developed. ing.
[0003]
In the IEEE802.11a or Hi-SWAN standard, a high-speed data signal modulated by a modulation method such as 16-level QAM (Quadrature Amplitude Modulations) or 64-level QAM is converted into a low-speed, narrow-band data signal, and the frequency axis is reduced. An OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) system in which data is transmitted in parallel by using an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) system is used. Such a multi-level modulation scheme such as 16-level QAM or 64-level QAM uses a narrower band and a higher speed than modulation schemes such as BPSK (Binary Phase Shift Keying) and QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). It is suitable for large-capacity data transmission and image transmission because of its ability to perform high-speed data transmission.
[0004]
As a low-power wireless communication system for transmitting such images and data, there is a communication system using a TDMA centralized control system including a base station 100 and mobile stations 101, 102, and 103 as shown in FIG. .
[0005]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a configuration of a communication frame used for wireless communication between the base station 100 and the mobile stations 101, 102, and 103. The basic structure of the communication data is a frame divided every certain time, and one frame 111 notifies the mobile stations 101, 102, and 103 of a transmission channel and transmission / reception timing used by the base station 100 for transmission / reception. A control information phase 112 including information for performing transmission, a downlink phase 113 for transmitting data from the base station 100 to the mobile stations 101 to 103, and a data transmission phase for transmitting data from the mobile stations 101 to 103 to the base station 100. Are divided into the uplink phase 114. Further, the control information phase 112 includes a preamble 115 for obtaining information such as frame synchronization, and a data payload (116-1 to 116-N) including information on a time domain for transmission and reception in the frame and a frequency channel. ing.
[0006]
In this method, the base station 100 transmits information necessary for communication control such as synchronization and modulation method to the mobile stations 101, 102, and 103 in the control information phase 112, and the mobile station receives the control information. , And obtains information on communication control such as its own communication time zone, and transmits and receives data.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In a system such as the above-mentioned Hi-SWAN system, since it is required that the control information 112 can be reliably received even in an environment where the reception state is not so good, the control information 112 is usually compared with QAM modulation such as BPSK modulation. Transmit in a method that is strong against noise. Further, in the downlink phase 113 and the uplink phase 114 for transmitting and receiving data, a modulation method (transmission speed) is often determined according to a communication environment with a mobile station. This conventional method of determining a modulation scheme according to a communication environment enables efficient communication in the case of a distributed control scheme in which one-to-one communication is performed. However, in a scheme in which a base station communicates with a plurality of mobile stations such as a centralized control scheme, the modulation schemes in the downlink phase 113 and the uplink phase 114 must be adjusted to the mobile station with the worst radio wave condition. is there. Since the state of the radio wave is usually different for each mobile station, data cannot be transmitted and received efficiently to all mobile stations.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-130082 discloses an example of a method of changing the modulation scheme according to the distance from the base station to the terminal to increase the frequency use efficiency. In this method, in order to provide a constant information transfer rate to any terminal, the ratio of slot allocation is changed according to the information transfer rate. In other words, for terminals that are far away and have a low information transfer rate, the frequency of slot allocation is increased, and for terminals that are close and have a high information transfer rate, the frequency of slot allocation is reduced, and a constant information transfer rate is secured. ing.
[0009]
However, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-1300082 is based on the assumption of TDMA communication such as a digital car telephone, and separates one frame into a downlink phase and an uplink phase as in the above-described Hi-SWAN system. It cannot be applied as it is to a TDMA centralized control wireless communication system that performs communication.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to decompose one transmission channel into each time domain and assign one mobile station to one time domain, and to simultaneously transmit images and voices to a plurality of mobile stations having different communication distances. It is an object of the present invention to provide a base station, a mobile station, and a content distribution system capable of efficiently transmitting contents including the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a base station that transmits content to at least one mobile station on a frame basis, and establishes a communication state between the base station and the mobile station that is requesting communication. Accordingly, the mobile station includes: a content allocating unit that allocates a transmission speed for transmitting content to the mobile station; and a control information transmitting unit that transmits control information including the transmission speed of the allocated content to the mobile station. It is characterized by the following.
[0012]
The base station according to the present invention is characterized in that, in the allocation of the transmission rate, a modulation scheme having a maximum rate that can be normally received by the mobile station is allocated.
[0013]
Further, the base station of the present invention further comprises a time domain allocating means for allocating a time domain for transmitting the content to each mobile station requesting communication with the base station based on the transmission rate of the content. It is characterized by having.
[0014]
In the base station according to the present invention, the allocation of the time domain may be performed such that the content capacity is constant for all mobile stations to which the base station transmits content in the frame so that the content capacity is constant. Is characterized in that
[0015]
The allocation of the time domain is characterized by allocating the length of each time domain having a constant transmission speed according to the type of the content.
[0016]
Further, when the contents requested to be distributed to the base station are duplicated, the time domain for the mobile station requesting the duplicated content is transmitted as one.
When the communication states of a plurality of mobile stations requesting distribution to the base station are different, it is preferable that the transmission rate is assigned to a mobile station having a low transmission rate.
[0017]
Further, the base station of the present invention assigns the content to the mobile station preferentially to the mobile station that has already started transmitting the content, and assigns the content to the mobile station that has newly requested the transmission of the content. On the other hand, if the length of the time region in which the content can be further transmitted in the frame is allocated, the content is allocated. If the length of the time region in which the content can be further transmitted is not left in the frame, the content is allocated. And rejecting the transmission of the content without assigning the content.
[0018]
The present invention is characterized in that the mobile station is a mobile station corresponding to the base station, and has content request signal transmitting means for transmitting the content transmission request signal to the base station.
[0019]
The mobile station of the present invention receives the control information transmitted from the base station, and obtains information on a transmission rate assigned to itself and information on a time domain for receiving the content, and control information receiving means, Content receiving means for receiving the time domain assigned to the user and acquiring the content desired by the user.
[0020]
The present invention includes a distribution station including a content acquisition unit for acquiring content related to an image, a voice, a document, and the like, a content distribution unit that distributes the acquired content, the base station, and the mobile station. And the base station receives the distribution of the content from the distribution station and transmits the content to the mobile station.
[0021]
In the present invention, a base station that wirelessly transmits content including images, sounds, and the like receives a “request for content transmission” content transmission request signal from a mobile station and requests communication with the base station. A maximum transmission rate receivable by the mobile station and a time region for transmitting content according to the transmission rate are assigned to each of the mobile stations according to a communication state with the mobile station.
[0022]
The base station transmits control information including a transmission rate and a segment length of the allocated content to the mobile station, and the mobile station receives the control information, and transmits the content allocated to the mobile station. Acquires information on the time domain to be transmitted and the transmission speed of the content. The base station transmits the content based on the time domain of the allocated content and the transmission rate of the content, and the mobile station acquires the content allocated to itself.
[0023]
In other words, the base station allocates the entire time region (content transmission region) for transmitting the content in one frame according to the radio wave condition of the mobile station transmitting the content, and thereby almost allocates to the mobile station transmitting the content. Can send content of equal capacity.
[0024]
Further, by changing the length of the content transmission area according to the radio wave condition and the number of the mobile stations, radio wave resources can be effectively utilized.
Furthermore, by limiting the length of the frame to a time during which the mobile station can reproduce the content in real time, it is possible to distribute the content such as video and audio without impairing the simultaneous transmissibility.
[0025]
According to the above method, one transmission channel is decomposed into segments, and one mobile station is allocated to each segment. It is possible to provide a base station, a mobile station, and a content distribution system capable of transmitting content of the same capacity.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the content distribution system of the present invention.
The data transmission system of the present invention includes a distribution station 20 that distributes data, a base station 10, a base station 16, a base station 17, and a base station 10 that are connected to the distribution station 20 by wire or wirelessly. It comprises the mobile station 11, mobile station 12, mobile station 13, mobile station 14 and mobile station 15 that constitute it.
[0028]
The wireless communication system 1 is a TDMA (time division multiple access system) centralized control wireless communication system including a base station 10 and five mobile stations 11 to 15. That is, the base station 10 intensively controls the transmission / reception timing of the mobile stations 11, 12, 13, 14, and 15 and the frequency channel to be used.
The wireless communication system 1 is a wireless communication system that uses the above-described frequencies in the band from 5.16 GHz to 5.24 GHz and can use four transmission channels at a frequency interval of 20 MHz.
[0029]
Further, the base station 10 and the base station 16 are connected by wire, and the base station 17 is connected to the distribution station 20 by radio. The distribution station 20 has a function of processing or storing data such as images, voices, and documents, and distributing the data to each base station, and includes an input / output device 21, a control device 22, and a storage device 23. ing. The input / output device 21 has an interface function for input from video media such as a WAN (Wide Area Network), TV broadcasting, and DVD (Digital Versa Disk), and output with each base station. The control device 22 has a data processing function of performing processing such as compression of data input from the input / output device as necessary, and a function of controlling each device in the distribution station. It has a function to save the data to be stored.
[0030]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a base station included in the content distribution system of the present invention.
The base station includes a transmitting / receiving antenna 29a, a wireless communication device 30a, an image processing device 50a, an input / output interface device 51a, a data processing device 54a, and a system control device 55a.
[0031]
Next, the operation of each functional block when the base station performs data transmission will be described. Data such as images or sounds distributed from the distribution station is input to the input / output interface device 51a. Real-time transmission data such as a broadcast image is input to the image processing device 50a, and the image processing device 50a performs image processing such as noise removal and image compression as necessary. Data that does not require real-time transmission, such as a document or a Web image, is input to the data processing device 54a, and the data processing device 54a performs data processing such as data format conversion as needed. The data processed by the image processing device 50a or the data processing device 54a is modulated by the wireless communication device 30a and transmitted as a wireless signal by the transmitting / receiving antenna 29a.
[0032]
Next, the operation of each functional block when the base station performs data reception will be described. The wireless signal input from the transmitting / receiving antenna 29a is demodulated by the wireless communication device 30a, and the data for real-time transmission such as a broadcast image is input to the image processing device 50a, while real-time transmission of a document or a Web image is required. Is input to the data processing device 54a. The data input to the image processing device 50a is subjected to image processing such as noise removal and image compression as necessary, while the data input to the data processing device 54a is converted to a data format as necessary. Is performed. Thereafter, the data signal subjected to the image processing or the data processing is sent to the distribution station via the input / output interface device 51a as necessary.
Further, the system control device 55a has a role of controlling each functional block and a systematic control of the entire base station such as monitoring of a data flow.
[0033]
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a mobile station included in the content distribution system of the present invention.
The mobile station includes a transmitting / receiving antenna 29b, a wireless communication device 30b, an image processing device 50b, an input / output interface device 51b, a display device 52b, an input device 53b, a data processing device 54b, and a system control device 55b.
However, since the mobile station shown in the example of FIG. 3 has a transmitting device and a receiving device, it is configured to be able to perform uplink data communication or negotiation with the base station. However, the transmission device is not always necessary if only the transmission is received.
[0034]
Next, the operation of each functional block when the mobile station performs data transmission will be described. Data such as images or control information input from an input device 53b such as a keyboard or a touch panel or a video medium is input to the input / output interface device 51b. Real-time transmission data such as a broadcast image is input to the image processing device 50b, and the image processing device 50b performs image processing such as noise removal and image compression as necessary. Data that does not require real-time transmission, such as a document or a Web image, is input to the data processing device 54b, and the data processing device 54b performs data processing such as data format conversion as needed. The data processed by the image processing device 50b or the data processing device 54b is modulated by the wireless communication device 30b and transmitted as a wireless signal by the transmitting / receiving antenna 29b.
[0035]
Next, the operation of each functional block when the mobile station performs data reception will be described. The wireless signal input from the transmission / reception antenna 29b is demodulated by the wireless communication device 30b, and the data for real-time transmission such as a broadcast image is input to the image processing device 50b, while real-time transmission of a document or a Web image is required. Is input to the data processing device 54b. The data input to the image processing device 50b is subjected to image processing such as noise removal and image compression as needed, while the data input to the data processing device 54b is converted to a data format as necessary. Is performed. Thereafter, the data signal subjected to the image processing or the data processing is sent to an external storage medium via an input / output interface device 51b as necessary, or displayed on a display device 52 such as a liquid crystal display. .
[0036]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the wireless communication device according to the present invention.
The block configurations of the radio communication device 30a provided in the base stations 10, 16, 17 and the radio communication device 30b provided in the mobile stations 11, 12, 13, 14, 15 are as shown in FIG. It has the same structure. However, some functions of the communication control unit 31 are different due to a difference in the transmission / reception control method between the base station and the mobile station. The difference between the functions related to the control between the base station and the mobile station mainly means that only the base stations 10, 16, and 17 have the function of allocating the transmission channel, the function of allocating the time domain in the channel, and the function of notifying them. That is the point.
[0037]
Next, the operation of the functional block of the base station or the mobile station will be described.
The received signal input from the transmitting / receiving antenna 29 is selected on the receiving side by the antenna duplexer 32, and the RF / IF receiver 33 performs amplification of the received signal and frequency conversion to an intermediate frequency (IF) band. Is The received signal converted to an intermediate frequency (for example, a center frequency of 20 MHz) is converted from an analog signal to a digital signal by an A / D converter 35, and the received signal is demodulated by a demodulator 36. Is transmitted to the data processing device or the like as data (Data) via the bus control unit 38 having the function of (1).
[0038]
The demodulator 36 has a function of measuring an error rate of received data, and can measure a BER (Bit Error Rate), a PER (Packet Error Rate) of a received signal, and the like. .
[0039]
Further, a part of the received signal is transmitted from the RF / IF receiver 33 to a signal strength detector 34 for detecting the signal strength, and the signal strength is detected. The detected signal strength data is sent to the communication control unit 31, where the loss of the RF / IF receiver 33 is corrected, and the received signal strength is determined at the antenna end (the transmitting / receiving antenna 29). You.
[0040]
The data (Data) output from the data processing device or the like is modulated via the bus control unit 38 through the addition of control information and the conversion to a transmission signal format (such as a packet format) used for wireless communication. This is performed in the vessel 39. The transmission rate of each segment described later is changed by the modulator 39 changing its own modulation scheme in response to a command from the communication control unit 31.
[0041]
Next, the transmission signal is converted from a digital signal to an analog signal by a D / A converter 40, and the RF / IF transmitter 41 amplifies the transmission signal and frequency-converts the signal into a high-frequency (RF) signal. Then, a signal is transmitted from the transmitting / receiving antenna 29 to the antenna via the antenna duplexer 32.
[0042]
The communication control unit 31 has a function of controlling the system of the base station or the entire mobile station, and has a communication control function of recognizing a frequency channel or assigning the transmission speed and length of each segment (only the base station). It also has a function of controlling power supply to the system.
[0043]
As described in the description of FIG. 3, a mobile station that does not require a transmission device can remove the antenna duplexer 32, the RF / IF transmitter 41, the D / A converter 40, and the modulator 39. Become.
[0044]
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a communication frame used for wireless communication between a base station and a mobile station that constitute the content distribution system of the present invention.
The basic structure of the communication data of the present invention is a frame (71-1 to 71-3) divided every certain time, and one frame 71-1 is a frequency channel used by the base station for transmission and reception. And a control information phase 72 including information for notifying mobile stations of transmission and reception timings and M segments (73-1 to 73-) for transmitting content (data) from the base station to M mobile stations. M) and an uplink phase 74 for transmitting data from the mobile station to the base station. Further, the control information phase 72 includes a preamble 75 for obtaining information such as frame synchronization, and a data payload (76-1 to 76-M) including information on a time domain for transmission and reception in the frame and a frequency channel. ing. Note that the time regions of the control information phase 72, the downlink phase 73, and the uplink phase 74 in the frame can be appropriately changed according to the data communication capacity and the like.
[0045]
FIG. 6 is a flowchart illustrating a radio communication method between a base station and a mobile station when mainly focusing on the base station.
With reference to FIG. 6, a description will be given of a communication method between the base station and the mobile station constituting the content distribution system of the present invention. However, it is assumed that the content is transmitted by the N-th frame.
[0046]
In step S11, in the uplink phase of the (N-1) th frame, the base station 10 receives a content transmission request signal from each of the mobile stations 11 to 15, and the mobile stations 11 to 15 desire. Information such as the type of content or the reception status of the mobile station is received. The reception state of the mobile station with respect to the signal from the base station 10 is determined by detecting the reception level of the control information 72 of the (N-1) th frame by the signal strength detector 34 or measuring the BER of the demodulated received signal. Can be recognized.
[0047]
In the next step S12, the base station 10 recognizes the reception status of the mobile stations 11 to 15 from the transmitted content transmission request signal, and also changes the reception status of the base station itself from the content transmission request signal from the mobile stations 11 to 15. Is detected by the signal strength detector 34 or the BER or the like of the demodulated received signal is measured. In accordance with the obtained reception state between the base station 10 and the mobile stations 11 to 15, the mobile stations 11 to 15 perform recognition processing of the maximum transmission rate that can be normally received.
[0048]
In the next step S13, the base station transmits the content in a time domain (segment) and transmits the content in such a manner that the capacity of the content for all the mobile stations 11 to 15 becomes constant based on the recognized maximum transmission rate of the content. Assign rates. That is, the area of the segment with the higher transmission speed is narrow, and the area of the segment with the lower transmission speed is wide.
[0049]
In the next step S14, the base station 10 determines whether or not the entire area of the segment for transmitting the contents to the mobile stations 11 to 15 is large enough to transmit the contents such as images and sounds in real time. If the size of the segment is a size that can be transmitted in real time, the transmission speed and the time domain of the content may be left as they are, and the process proceeds to step S17. If the size of the segment is too large to transmit in real time, the transmission speed of the content and the time domain are reassigned according to the priority of the mobile station in step S15. The method of reallocation with this priority is, for example, to give a high priority to a mobile station that has already distributed content and give a low priority to a mobile station that has newly requested distribution. There is a method or a method of increasing the priority of a mobile station that distributes paid content. In the next step S16, a process for transmitting "content cannot be transmitted" to the mobile station with a low priority is added to the control information and transmitted.
[0050]
In the next step S17, the base station 10 transmits to the mobile stations 11 to 15 control information including information on the transmission rate of the content allocated to each of the mobile stations 11 to 15 and information on the time domain. In step S18, the base station 10 transmits contents according to the transmission speed and time domain assigned to each of the mobile stations 11 to 15. Further, the process proceeds to step S19, and if the content distribution is to be continued, the process returns to the content transmission request signal receiving process of step S11.
With the above method, the base station 10 can transmit contents to each of the mobile stations 11 to 15.
[0051]
Next, a specific operation example of the content distribution system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as appropriate.
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a content distribution method according to the present invention when there is one mobile station, and FIG. 8 shows an embodiment of a content distribution method when there are two mobile stations. FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of a content distribution method when three mobile stations are provided, and FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of a content distribution method when four mobile stations are provided. FIG.
[0052]
In this embodiment, the OFDM system is applied to each mobile station from the base station 10 using one channel (band 20 MHz) in the band from 5.16 GHz to 5.24 GHz using the configuration of the content distribution system as shown in FIG. Is used to transmit content. The transmission rate (modulation degree) of the control information in the frame (the area 80 in FIG. 7) is defined in advance, and in the area where the control information is transmitted, the BPSK modulation with the coding rate r = 1/2 (the maximum transmission rate of 3 Mbps) ) So that the control information reaches farther.
[0053]
In a downlink phase for transmitting content (area 81 in FIG. 7) and an uplink phase for transmitting various signals from the mobile station to the base station (area 82 in FIG. 7), the radio wave state depends on the radio wave condition between the base station and the mobile station. The transmission speed is changed as needed.
[0054]
7, the base station 10 is transmitting content only to the mobile station 11, the base station 10 and the mobile station 11 are located at a short distance, and the maximum transmission coding rate r = Transmission is possible with 3/4 16QAM modulation (maximum transmission rate 36 Mbps).
[0055]
In this state, the number of segments used for content transmission is one, and the segment related to content transmission is only the transmission area 81, which is the shortest frame length. Therefore, the length of one frame can be shortened, and errors in content distribution can be reduced, which is effective in improving the efficiency of content distribution.
[0056]
Next, in FIG. 8, the mobile station 11 is located at a short distance from the base station 10, and can transmit by 16QAM modulation (maximum transmission rate 36 Mbps) with a coding rate r = 3/4. The mobile station 12 is located at a middle distance from the base station 10, and transmission by QPSK modulation (a maximum transmission rate of 18 Mbps) with a coding rate r = 3/4 is the limit.
[0057]
In this state, the number of segments used for transmitting the content is 2, and the segments related to transmitting the content are the transmission area 84 and the transmission area 85. Since the transmission area 84 relates to the distribution of the content to the mobile station 11, the transmission rate is 36 Mbps, and the transmission area 85 relates to the distribution of the content to the mobile station 12. Transmit at 18 Mbps. Since the lengths of the transmission areas 84 and 85 are set according to the transmission speed, the length of the transmission area 84 is one half of the length of the transmission area 85. In addition, since the length of one frame in this state is within the range in which the content can be transmitted in real time, the content of the same capacity can be transferred to the two mobile stations 11 and 12 while maintaining the real-time property. It can be distributed.
[0058]
Next, in FIG. 9, the mobile station 11 is located at a short distance from the base station 10, and is capable of transmitting at a coding rate r = 3/4 by 16QAM modulation (maximum transmission rate 36 Mbps). The mobile station 12 is located at a middle distance from the base station 10, and transmission by QPSK modulation (a maximum transmission rate of 18 Mbps) with a coding rate r = 3/4 is the limit. The mobile station 13 is located at a long distance from the base station 10, and transmission by BPSK modulation with a coding rate r = 3/4 (maximum transmission rate 9 Mbps) is the limit.
[0059]
In the example shown in FIG. 9, since many mobile stations request the terminal station 10 to distribute the content, if the quality of the content (for example, the degree of detail of the image) is to be maintained as it is, the content is transmitted to only a small number of mobile stations. You will not be able to deliver. Therefore, the content can be distributed to a large number of mobile stations by reducing the distribution capacity of the content to half that of the example in FIG. 8 (for example, halving the degree of detail of the image).
[0060]
Next, in FIG. 10, the mobile station 11 is located at a short distance from the base station 10, and is capable of transmitting at a coding rate r = 3/4 by 16QAM modulation (maximum transmission rate 36 Mbps). The mobile stations 12 and 13 are located at an intermediate distance from the base station 10, and transmission by QPSK modulation (a maximum transmission rate of 18 Mbps) with a coding rate r = 3/4 is the limit. As described above, in a state where the three mobile stations 11, 12, and 13 have already received the distribution of the content, the mobile station 14 requests the distribution of the content to the base station 10 while being located at a middle distance from the base station. Suppose you have
[0061]
Since the base station 10 is located at a medium distance, transmission in QPSK modulation (maximum transmission rate 18 Mbps) with a coding rate r = 3/4 is the limit, so that the length indicated in the transmission area 96-1 is limited. Required for content transmission. However, in order to perform real-time transmission of content, the frame length becomes too long. For this reason, at the initial position, the base station 10 transmits to the mobile station 14 that "content cannot be distributed" in the control information, and the mobile station 14 transmits the content to the mobile station 14. Not performed. At this time, the base station 10 can also indicate a countermeasure to the mobile station 14 by transmitting a message “approach the base station” to the mobile station 14 together with the control information.
[0062]
Thereafter, when the mobile station 14 approaches the base station 10 and moves to a position where the mobile station 14 can receive the content having the maximum transmission rate of 36 Mbps, the area for transmitting the content becomes 96-2, and the content is transmitted in real time. Is transmitted, the base station 10 can distribute the content to the mobile station 14.
[0063]
In this way, after allocating the minimum content transmission area to each existing mobile station, if the minimum content detail level cannot be secured for the new mobile station in the remaining content transmission area, a new content transmission area is assigned. By rejecting the transmission of the content to the mobile station that intends to enter the network, it is possible to secure the minimum necessary content capacity for the content transmission to each mobile station.
[0064]
Furthermore, to maintain real-time transmission of content, a certain amount of transmission capacity is required, but since the minimum transmission capacity differs depending on the content of the content, the transmission capacity must be set according to the content distribution. Is preferred.
For example, in the case of an audio-only program or a teletext program, since the original content capacity is small, real-time performance can be maintained even if the length of the segment for distributing the content is shortened. In programs dealing with, since the original content capacity is large, the length of the segment cannot be too short.
[0065]
As described above, by setting the transmission capacity according to the content of the content, it is possible to reduce the length of the segment to be allocated to the segment that transmits the content that does not require much transmission capacity, such as a program including only audio. Therefore, an improvement in transmission efficiency can be expected, and the content can be distributed to more mobile stations.
[0066]
Further, when the contents requested by the mobile station are duplicated, the segments to be transmitted to the mobile station may be transmitted together as one without securing the segments individually. In this case, the transmission speed of the content is adjusted to the mobile station in the poor reception condition (for example, the one far from the base station). As a result, the length of the segment can be reduced, which is effective in improving the transmission efficiency.
[0067]
In the above-described example of the embodiment of the present invention, the transmission speed and the length of the segment are simultaneously changed, but at least one of them may be changed.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, one transmission channel is decomposed into each segment (time domain), and one mobile station is allocated to one segment. It is possible to provide a base station, a mobile station, and a content distribution system capable of efficiently transmitting content including voice and the like.
[0069]
Further, the base station can reduce the transmission capacity of each content transmitted in one frame to the minimum according to the type of content (image, voice, text information, etc.), so that more mobile stations can transmit content to more mobile stations. Can be delivered.
[0070]
Further, in addition to the base station being based on the maximum transmission rate, the base station changes the assignment of individual segment lengths according to the type of the content (image, audio, character information, etc.), so that the content is more efficiently transmitted. Delivery can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a content distribution system of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a base station included in the content distribution system of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a mobile station included in the content distribution system of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a wireless communication device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a communication frame used for wireless communication between a base station and a mobile station that constitute the content distribution system of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a transmission method between a base station and a mobile station in a wireless communication system constituting the content distribution system of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a content distribution system in a case where there is one mobile station according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a content distribution system in a case where there are two mobile stations according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a content distribution system when there are three mobile stations according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a content distribution system in a case where there are four mobile stations according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional wireless communication system.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a frame in a wireless communication system using a conventional centralized control method.
[Explanation of symbols]
1 wireless communication system 10, 16, 17 base station 11, 12, 13, 14, 15 mobile station 20 distribution station 21 input / output device 22 control device 23 storage device 29, 29a, 29b transmitting / receiving antenna 30, 30a, 30b wireless communication Device 31 Communication controller 32 Antenna duplexer 33 RF / IF receiver 34 Signal strength detector 35 A / D converter 36 Demodulator 37 Information detector 38 Bus controller 39 Modulator 40 D / A converter 41 RF / IF Transmitters 50a, 50b Image processing devices 51a, 51b Input / output interface device 52b Display device 53b Input devices 54a, 54b Data processing devices 55a, 55b System control device 71-1 (N-1) th frame 71-2 (N) 7th frame 71-3 (N + 1) th frame 72 Control information 73-1 and 73-M Downlink Phase segment 1, segment M
74 Uplink phase 75 Preamble 76-1, 76-M Data payload 80, 83, 87, 92 Control information time domain 81, 84, 85, 88-90, 93-96 Segment for transmitting content (time domain)
82,86,91,97 Time domain of uplink phase of data

Claims

A base station that transmits content to at least one mobile station on a frame-by-frame basis,
Content allocating means for allocating a transmission rate for transmitting content to the mobile station according to a communication state between the base station and the mobile station requesting communication,
A base station comprising: control information transmitting means for transmitting control information including a transmission rate of the allocated content to the mobile station.

The base station according to claim 1, wherein the allocation of the transmission rate is performed by assigning a modulation scheme having a maximum rate that can be normally received by the mobile station.

Further, there is provided a time domain allocating means for allocating a time domain for transmitting the content to each mobile station requesting communication with the base station based on the transmission speed of the content. 2. The base station according to 1.

The time domain allocation is characterized in that, in the frame, the length of each time domain is allocated to all mobile stations to which the base station transmits content so that the content capacity is constant. Item 4. The base station according to item 3.

4. The base station according to claim 3, wherein, in the assignment of the time domain, a length of each time domain having a constant transmission speed is assigned according to a type of the content. 5.

4. The method according to claim 3, wherein when the contents requested to be distributed to the base station are duplicated, a time region for the mobile station requesting the duplicated content is transmitted as one. A base station as described in.

7. The base station according to claim 6, wherein when the communication states of a plurality of mobile stations requesting distribution to the base station are different, the assignment of the transmission rate is adjusted to a mobile station having a low transmission rate. .

Allocation of content to the mobile station is preferentially allocated to mobile stations that have already started transmitting content,
For a mobile station newly requesting transmission of content, if there is a length of time region in which the content can be further transmitted in the frame, the content is allocated,
2. The base station according to claim 1, wherein if there is no longer a time region length in which the content can be transmitted in the frame, the transmission of the content is rejected without allocating the content.

A mobile station corresponding to the base station according to claim 1,
A mobile station comprising: a content request signal transmitting unit that transmits the content transmission request signal to the base station.

Control information receiving means for receiving the control information transmitted from the base station, obtaining information on the transmission rate assigned to itself and information on the time domain for receiving the content,
The mobile station according to claim 9, further comprising: a content receiving unit that receives the time domain allocated to the mobile terminal and obtains the content desired by the mobile terminal.

A distribution station including a content acquisition unit for acquiring content relating to images, sounds, documents, and the like, and a content distribution unit for distributing the acquired content;
A base station according to any one of claims 1 to 8,
The mobile station according to claim 9 or 10,
The content transmission system, wherein the base station receives the distribution of the content from the distribution station and transmits the content to the mobile station.