JP2006332933A

JP2006332933A - 無線通信方法および無線通信装置

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Publication number: JP2006332933A
Application number: JP2005152017A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Yokota; 知好横田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: US20060268865A1; JP4597770B2; DE602006014618D1; KR20060121688A; CN1870595B; EP1727330B1; KR100849290B1; EP1727330A1; CN1870595A

Abstract

【課題】効率よく通信を行うことができる無線通信方法および無線通信装置を提供する。
【解決手段】無線リンク情報収集部１０３は、通信相手である基地局からの下り方向の受信状態を測定し、無線リンク情報を生成する。情報処理部１０４は、無線リンク情報に基づいて、最大送信データ長を算出し、パケット数決定部１０６に通知する。受信パケット処理部１０３は、基地局から指示された送信レートの情報を受信パケットから抽出し、パケット数決定部１０６に通知する。パケット数決定部１０６は、最大送信データ長あるいは送信レートに基づいて、連結するべきRTPパケットの数を決定し、RTPパケット処理部１０９に通知する。RTPパケット処理部１０９は、パケット数決定部１０６から通知されたRTPパケットの連結数に基づいて、RTPパケットの連結処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信路におけるデータ通信の効率化を図った無線通信方法および無線通信装置に関する。

IP（Internet Protocol）ネットワーク上で音声データを送受信する技術として、VoIP（Voice over Internet Protocol）が実現されている。VoIP用のRTPパケットだけでなく、データ通信用パケット（例えばTCP（Transmission Control Protocol）パケット）も同時に処理する無線システムにおいて、以下（特許文献１参照）のような技術がある。この特許文献１では、受信パケットが、優先するQoS（Quality of Service）パケットとそれ以外の一般パケットとに振り分けられ、振り分けられたQoSパケットが蓄積される。蓄積されたQoSパケットはカプセル化され、カプセルパケットとして送信される。カプセルパケットの送信時には、CODEC周期と整合をとってカプセルパケットが送信される。
特開２００４−１２８６０３号公報

この技術においては、基地局からの下りの送信においてのみ、複数のユーザ端末に対するRTPパケットがカプセル化されている。WLAN（Wireless Local Area Network：無線LAN）システムにおいては、基地局が複数のユーザ端末と共通の無線フレームで通信を行うので、下りの送信において、複数のユーザ端末へのRTPパケットをカプセル化すれば、無線通信システムの帯域を効率よく使うことができるが、ユーザ端末から基地局への上りの通信においては、カプセル化が全く行われていないため、帯域の効率化は図られていない。また、この技術においては、複数のユーザ端末に対してカプセル化が行われているのみであり、基地局とユーザ端末が１対１で通信するシステム（例えば後述するCDMA2000 1xEV-DO方式のシステム）には、この技術を適用することができない。

基地局とユーザ端末が１対１の無線フレームを使って通信を行い、高速なデータ通信を可能にする無線通信システムにおいては、一般的に、通信で用いられるパケットのパケット長が、VoIP用のRTP（Real-Time Transport Protocol）パケットに比べて著しく長くなっている。しかし、従来においては、著しく短いVoIP用のRTPパケットを１つだけ通信用のパケットに載せて通信を行っていたため、無線通信システムが有する帯域を効率よく（有効に）使うことができず、余分な遅延が発生し、VoIPの品質が劣化する傾向があった。

一方、前述したQoSパケットのカプセル化を行う技術は、無線LANのように、通信パケット長が一定のシステムに対して適応させたものである。cdma2000 1x方式をさらにデータ通信に特化して通信速度を改善することを目的とした方式として、CDMA2000 1xEV-DO方式がある。CDMA2000 1xEV-DOでは、上り／下りのリンクにおいて、適応変復調を用いて、無線リンクの状態に応じて、データ変調方式およびチャネル符号化の符号化率が適応的に制御され、その結果としてパケット長も適応的に変化する。しかし、通信パケット長が一定のシステムに適応させたQoSパケットのカプセル化技術を、通信パケット長が可変となる適応変復調を用いるシステムに適用することはできず、帯域の効率化は図られていなかった。

また、無線LANシステムでは、基地局が複数のユーザ端末と共通の無線フレームで通信を行うので、特許文献１が示すように、下りの送信においては、複数のユーザ端末へのRTPパケットをカプセル化して帯域を効率よく使うことが可能だが、そもそも上りの通信においては何もカプセル化を行っていないので、帯域の効率化は図られていない。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、効率よく通信を行うことができる無線通信方法および無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、適応的にビット数が変更される無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定し、該決定に基づく数の前記リアルタイム通信用のパケットを前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする無線通信方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、前記無線フレームの送信時の送信レートに基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、前記無線フレームの送信時の符号化率に基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、前記無線フレームの送信時の変調方式に基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、ヘッダが付加されている複数の前記リアルタイム通信用のパケットを、各々当該ヘッダが付加されたままの状態で前記無線フレームの中に挿入することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、前記リアルタイム通信用のパケットを、他の送信するパケットよりも優先して前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、適応的にビット数が変更される無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定するパケット数決定手段と、該パケット数決定手段の決定に基づく数の前記リアルタイム通信用のパケットを前記無線フレームの中に挿入して送信する送信手段とを備えたことを特徴とする無線通信装置である。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の無線通信装置において、前記決定手段は、送信時の送信レートに基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の無線通信装置において、前記決定手段は、送信時の符号化率に基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の無線通信装置において、前記決定手段は、送信時の変調方式に基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載の無線通信装置において、前記送信手段は、ヘッダが付加されている複数の前記リアルタイム通信用のパケットを、各々当該ヘッダが付加されたままの状態で前記無線フレームの中に挿入することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項７に記載の無線通信装置において、前記送信手段は、前記リアルタイム通信用のパケットを、他の送信するパケットよりも優先して前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする。

本発明によれば、通信特性に応じて１つの無線フレームのビット数を変化させる無線通信装置が、通信特性に基づいて決定した数のリアルタイム通信用のパケットを１つの無線フレーム（物理レイヤのパケット）の中に挿入して送信するようにしたので、効率よく通信を行うことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図３は、本発明の一実施形態による無線通信システムの構成を示している。本実施形態による無線通信システムは、上り／下りのリンクにおいて適応変復調を用い、無線リンク状態に応じて、データ変調方式およびチャネル符号化の符号化率を適応的に制御し、結果として１つの無線フレームのパケット長（ビット数）も適応的に可変されるシステムとして、CDMA2000 1xEV-DOシステムを例示して説明する。また、本実施形態においては、無線通信装置としてのユーザ端末１と基地局２が、VoIP用のRTPパケット（リアルタイム通信用のパケット）を用いた通信を行う。なお、ユーザ端末１は複数存在しているものとする。

図３では、ユーザ端末１から基地局２へ向かう上りでＮ個のRTPパケットを１つの無線フレームの中に挿入（連結）して送信し、基地局２からユーザ端末１へ向かう下りでＭ個のRTPパケットを１つの無線フレームの中に挿入（連結）して送信することが示されている。なお、CDMA2000 1xEV-DOシステムは、上り／下りが非同期のシステムであるので、上り／下りで送信レートと１つの無線フレームのビット数（送信パケット数）も異なる。それ故、RTPパケットを挿入（連結）する数も上り／下りで異なっている。

また、本無線通信システムにおいて、送信するデータの変調方式、およびそれに対応した復調方式を、通信状態に応じて切り替える適応変復調が行われる。例えば、基地局２は、ユーザ端末１との通信状態に基づいて、ユーザ端末１へ送信するデータの変調方式を切り替える。例えば、通信状態が良好なときは、誤り耐性が低いが高速な通信レートである変調方式、通信状態が悪いときは、通信レートは低速だが誤り耐性の高い変調方式が適用される。

CDMA2000 1xEV-DOシステムは、上りと下りが非同期のシステムであるので、上りと下りで送信レートと１つの無線フレームのビット数（送信パケット数）が異なる。したがって、連結されるRTPパケットの数も上りと下りで異なる。WWLAN（Wireless Aide Area Network）においては、G.729の音声符号化方式を採用することが一般的である。その場合のVoIPのRTPパケットの構成は図６のようになる。音声データ本体であるペイロードの前に、PPP（Point to Point Protocol）ヘッダ、IPヘッダ、UDP（User Datagram Protocol）、およびRTPヘッダが付加されている。また、ペイロードの後には誤り訂正用のFCS（Frame Check Sequence）およびFLAGが付加されている。

PPPヘッダを含まないパケット長は高々60Byteであり、CDMA2000 1xEV-DOの上りおよび下りにおいて送信する際の１つの無線フレーム（およそ26.666・・・ms）に含まれるビット数（パケットのパケット長）に比べて著しく小さい。実際、下りの送信においては、MAC（Media Access Control）レイヤでの最大送信パケット長が1002ビットであるので、図６に示されるパケットを２個挿入（連結）することができる。また、上りの送信においては、送信レートに応じて、MACレイヤでの最大送信パケット長（ビット数）は以下のようになる。
9.6kbps：232ビット
19.2kbps：488ビット
38.4kbps：1000ビット
76.8kbps：2024ビット
153.6kbps：4072ビット

したがって、送信レートが9.6kbpsと19.2kbpsの場合には、RTPパケットを１つの無線フレームの中に複数挿入（連結）することはできないが、送信レートが38.4kbps以上の場合には、１つの無線フレームのビット数が変化するので、無線フレームの中に２個から８個までのRTPパケットを挿入（連結）することができる。そのため、上り／下りにおいて、無線の帯域を効率的に利用してRTPパケットの送信を行えるので、VoIPの品質を向上させることができる。

ヘッダ圧縮技術として、RFC3095に規定されたROHC（Robust Header Compression：ロバストヘッダ圧縮）がある。上りの送信レートが19.2kbpsの場合に、ROHCを適用すると、図７に示されるように、PPPヘッダを含まないパケット長は最小で２１Byteになるので、この場合には、２個のRTPパケットを１つの無線フレームの中に挿入（連結）することができる。CDMA2000 1xEV-DOシステムの場合、下りの送信においては、MACレイヤの最大送信パケット長が全ての送信レートで1002ビットに固定されているので、下りの無線リンク状態に応じて、MACレイヤでの挿入すべきRTPパケットの数を適応的に変化させる必要性はないが、他のシステムではその必要性があるため、本実施形態においては、その必要性も考慮する。

上記においては、送信レートと挿入（連結）パケット数の関係を説明したが、通信路における伝送誤りを訂正するための符号化（チャネル符号化）の符号化率（情報ビット長の符号ビット（情報ビット＋冗長ビット）長に対する比）と挿入（連結）パケット数との間にも所定の関係がある。つまり、符号化率を変更することにより、１つの無線フレームに含まれるビット数が変わるからである。しかし、本実施形態では送信レートを例にして説明を行う。

次に、ユーザ端末１の構成を説明する。本実施形態によるユーザ端末１は携帯電話端末、データ通信カード、無線通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistance）やカーナビ等の無線通信装置である。CDMA2000 1xEV-DOシステムにおいては、基地局２から上りの送信レートが指示されるので、基地局２から受信されたパケットの中から、送信レートの指示を示す情報を抽出する必要がある。また、CDMA2000 1xEV-DOシステム以外のシステムでは、ユーザ端末１が、無線リンク情報（伝送路の状態や受信状態等、通信特性を示す情報）に基づいて、自立的に送信レートを決定する場合もあり得るので、無線リンク情報を収集する機能が必要になる。１つの無線フレームの中に挿入（連結）すべきRTPパケットの数は、基地局２から指示される送信レート、あるいは後述する無線リンク情報の統計処理の結果に基づいて決定される。また、この他にも、送信時において（現在の）適用可能な最大送信レートに基づいて１つの無線フレームの中に挿入（連結）すべきRTPパケットの数を決定する手法もある。

図１は、ユーザ端末１の構成を示すブロック図である。以下、図１に示された各構成を説明する。アンテナ１０１は基地局２と電波の送受信を行う。ＲＦ部１０２は、受信信号を復調して受信パケットに変換する受信部１０２ａと、送信パケットを送信信号に変換して変調する送信部１０２ｂとを備えた無線機である。無線リンク情報収集部１０３は、通信相手である基地局２からの下り方向の伝送路の状態や受信状態（例えばRSSI、CIR、SIR）等の通信特性を測定し、測定結果に基づいた無線リンク情報を生成する。

情報処理部１０４は、無線リンク情報の統計処理等を行い、最大送信データ長を算出し、パケット数決定部１０６に通知する。受信パケット処理部１０５は、受信パケットに対してROHCのデコード処理等を行うと共に、基地局２によって指示された送信レートの情報を受信パケットから抽出し、パケット数決定部１０６に通知する。

パケット数決定部１０６は、現在の送信レート、情報処理部１０４によって通知された最大送信データ長、あるいは受信パケット処理部１０５によって通知された送信レートに基づいて、１つの無線フレームに挿入（連結）するべきRTPパケットの数を決定し、RTPパケット処理部１０９に通知する。CODEC処理部１０７は音声データの圧縮処理（エンコード処理）を行う。RTPパケット生成部１０８は、圧縮後の音声データをペイロードとして、ROHCのエンコード処理を含むヘッダ処理等を行い、RTPパケットを生成する。

RTPパケット処理部１０９は、パケット数決定部１０６から通知されたRTPパケットの挿入する数（連結数）に基づいて、RTPパケットの挿入（連結）処理を行う。送信パケット処理部１１０は、RTPパケットが一時的に格納されるRTPパケット用FIFO、RTPパケット以外のパケットが一時的に格納される別パケット用FIFO、およびRTPパケットを含む送信すべきパケットが一時的に格納される送信バッファを備えており、RTPパケットとそれ以外のパケットとのQoS制御等を行う。

なお、図１に示されたユーザ端末１は、自端末が算出した最大送信データ長に基づいてRTPパケットの挿入する数（連結数）を決定する機能と、基地局２から通知された送信レートに基づいてRTPパケットの挿入する数（連結数）を決定する機能との両方を有しているが、RTPパケットの挿入する数（連結数）を決定するために現在の送信レートが判断できればよいので、無線通信システムの方式に対応して、それに適した機能、例えば送信時において（現在の）適用可能な最大送信レートに基づいて、１つの無線フレームの中に挿入（連結）すべきRTPパケットの数を決定する機能等を有していればよい。

次に、無線リンク情報収集部１０３および情報処理部１０４の動作を説明する。無線リンク情報収集部１０３は、例えば受信部１０２ａへ出力された受信信号の強度を測定し、測定結果を示す無線リンク情報を生成する。無線リンク情報収集部１０３は、生成した無線リンク情報を情報処理部１０４へ出力する。情報処理部１０４は、所定時間内に生成された複数の無線リンク情報によって示される受信信号強度の例えば平均値を算出する。情報処理部１０４は、受信信号強度と最大送信データ長の対応関係を示すテーブルを所持しており、そのテーブルを用いて、算出した受信信号強度に対応した最大送信データ長を求め、パケット数決定部１０６に通知する。

ただし、無線通信システムの他の要因により、期待する上りの最大送信レートが得られない場合もあるので、その場合は、システムにおいてその時点で適用可能な最大送信レートに置き換える。例えば、そのときの（現在の）最大送信レートに置き換える。また、このようなシステム特有の仕組みに基づく最大送信レートを用いる場合は、上記無線リンク情報の収集機能は用いずに、例えば送信時の（現在の）最大送信レートに依存する機能で代用してもよい。なお、以下、このようなシステム特有の仕組みに依存して決められる最大送信レートを「システムに基づく最大送信レート」と表記する。

次に、ユーザ端末１の動作を説明する。一般に、無線通信において、ユーザ端末１と基地局２との間で、VoIPのRTPパケットだけでなく、TCP等のデータパケットの通信が行われることも考えられる。その場合には、RTPパケットと他のパケットを、ヘッダに基づいて、識別して振り分ける必要がある。したがって、VoIPのRTPパケットは、他のTCPパケット等と比べてリアルタイム性を必要とするので、RTPパケットを他のパケットよりも優先的に制御するQoS制御が行われる。

図４は、上記制御を考慮したユーザ端末１による受信処理の手順を示している。基地局２によって送信された電波は、アンテナ１０１によって受信され、受信信号として受信部１０２ａへ出力される。受信部１０２ａは、受信信号を復調して受信パケットに変換して受信パケット処理部１０５へ出力する（ステップＳ４０１）。

無線リンク情報収集部１０３は受信信号強度を測定し、無線リンク情報を生成して情報処理部１０４へ出力する。情報処理部１０４は、無線リンク情報に基づいて最大送信パケット長を求め、パケット数決定部１０６に通知する。また、受信パケット処理部１０５は、次のステップの準備のため、受信パケットのヘッダを解析する（ステップＳ４０２）。続いて、受信パケット処理部１０５は、ヘッダの解析結果に基づいて、受信パケットに対して、ROHCによるヘッダ圧縮が施されているか否かを判断する（ステップＳ４０３）。

以下では、ROHCによるヘッダ圧縮を行っていないVoIPの音声パケットを単にRTPパケットと呼び、ROHCによるヘッダ圧縮を行ったVoIPの音声パケットをROHCパケットと呼ぶことにする。ヘッダ圧縮が施されている場合（すなわち、ROHCパケットである場合）、受信パケット処理部１０５は、受信パケットに対して、ROHCのデコード処理を施し、ヘッダを伸張する（ステップＳ４０４）。受信パケット処理部１０５は、受信パケットに含まれる複数のRTPパケットを先頭から順番に処理する。すなわち、受信パケット処理部１０５は、先頭から順番にRTPパケットのペイロードの伸張処理（デコード処理）を行う（ステップＳ４０５）。続いて、受信パケット処理部１０５は、各パケットに基づく処理（ステップＳ４０７の処理）を行う。

一方、ステップＳ４０３において、ヘッダ圧縮が施されていないと判断した場合（すなわち、ROHCパケット以外のパケットである場合）、受信パケット処理部１０５は、受信パケットがRTPパケットであるか否かを判断する（ステップＳ４０６）。受信パケットがRTPパケットであった場合には、受信パケット処理部１０５はステップＳ４０５の処理を行う。また、受信パケットがRTPパケット以外のパケットであった場合には、受信パケット処理部１０５は、ステップＳ４０７の処理を行う。

ステップＳ４０７において、受信パケット処理部１０５は、パケット毎に対応した処理を行う。すなわち、受信パケット処理部１０５は、基地局２から指示された送信レートの情報をパケットから抽出してパケット数決定部１０６に通知したり、TCPパケット等を後段の処理部へ出力したりする等の処理を行う。また、パケット数決定部１０６は、最大送信データ長（システムに基づく最大送信レートも含む）または指示された送信レートに基づいてRTPパケットの挿入数（連結数）を決定する。これにより、VoIPのRTPパケットは、他のTCPパケット等と比べてリアルタイム性を必要とするので、RTPパケットを他のパケットよりも優先的に制御するQoS制御を行うことができる。

図５は、上記制御を考慮したユーザ端末１による送信処理の手順を示している。VoIPの音声データがCODEC処理部１０７に入力されると、CODEC処理部１０７はコーデック処理を行い、処理後の音声データをRTPパケット生成部１０８へ出力する。RTPパケット生成部１０８は、入力された音声データに対してPPPヘッダ等のヘッダを付加し、RTPパケット（PPPフレーム）を生成する（ステップＳ５０１）。

以後の処理は、ROHCに基づいたヘッダの圧縮を行うか否かの設定条件やデータの種類に応じて異なる。ROHCによるヘッダ圧縮を行う場合（ステップＳ５０２においてＹＥＳの場合）は、RTPパケット生成部１０８はROHCのエンコード処理を行い（ステップＳ５０３）、続いてステップＳ５０４の処理を行う。また、ROHCによるヘッダ圧縮を行わない場合（ステップＳ５０２においてＮＯの場合）は、RTPパケット生成部１０８はステップＳ５０４の処理を行う。

ステップＳ５０４において、RTPパケット生成部１０８は、ROHCによるヘッダ圧縮を行っていないVoIPの音声パケット（以下、単にRTPパケットとする）、あるいはROHCによるヘッダ圧縮を行ったVoIPの音声パケット（以下、ROHCパケットとする）をRTPパケット処理部１０９へ出力する。RTPパケット処理部１０９は、RTPパケットあるいはROHCパケットを、パケット数決定部１０６から通知された挿入（連結）数（Ｎ）だけ挿入（連結）のための処理をし、送信パケット処理部１１０へ出力する。送信パケット処理部１１０は、RTPパケット処理部１０９によって挿入（連結）のための処理がされたRTPパケットあるいはROHCパケットをRTPパケット用FIFOに格納する（ステップＳ５０４）。

続いて、送信パケット処理部１１０は、RTPパケット用FIFOに格納されているパケットがRTPパケットのみ（ROHCパケットを含んでいてよい）であるか否かを判断する（ステップＳ５０５）。RTPパケット用FIFOに格納されているパケットがRTPパケットのみ（ROHCパケットを含んでいてよい）である場合には、送信パケット処理部１１０は、RTPパケット用FIFOからRTPパケット（あるいはROHCパケット）を取り出し、送信バッファに格納する（ステップＳ５０６）。続いて、ステップＳ５１０の処理が行われる。

一方、RTPパケット用FIFOにRTPパケット（ROHCパケットを含んでいてよい）以外のパケット（TCPパケット等）が格納されている場合には、送信パケット処理部１１０は、RTPパケット以外のパケットを別パケット用FIFOに格納する（ステップＳ５０７）。送信パケット処理部１１０は、RTPパケットと他のパケットとのQoS制御を行う。すなわち、RTPパケットは他のパケットよりもリアルタイム性が要求されるので、他のパケットよりも優先的に送信されるような制御を行う（ステップＳ５０８）。続いて、送信パケット処理部１１０は、次に送信すべきパケットを決定し、そのパケットをRTPパケット用FIFOまたは別パケット用FIFOから取り出し、送信バッファに格納する（ステップＳ５０９）。

ステップＳ５０６またはステップＳ５０９に続いて、送信パケット処理部１１０は送信バッファからパケットを取り出し、送信部１０２ｂへ出力する。送信部１０２ｂは、パケットを送信信号に変換して変調し、アンテナ１０１を介して基地局２へ送信する（ステップＳ５１０）。これにより、VoIPのRTPパケットは、他のTCPパケット等と比べてリアルタイム性を必要とするので、RTPパケットを他のパケットよりも優先的に制御するQoS制御を行うことができる。

次に、基地局２の構成を説明する。CDMA2000 1xEV-DOシステムの場合は、前述したように、送信レートにかかわらず、MACレイヤの最大送信パケット長が1002ビットに固定されているので、実際は常時２個のRTPパケットを挿入（連結）することになる。しかし、他の無線システムでは、送信レートに応じて最大送信パケット長が可変になることもあり得るので、本実施形態においては、ユーザ毎の送信レートに応じて、挿入（連結）すべきRTPパケットの数が決定されることとする。

また、基地局２はユーザ端末１への下り通信の多重化方式として、TDMA（Time Division Multiple Access、時分割多重アクセス）を用いる。TDMAにおいては、時間が1/600秒単位で分割され、その単位時間（時分割スロットあるいは単にスロットと呼ばれる）内では基地局２は適切な１つの端末だけとの通信を行い、通信相手の端末を時間に応じて切り替える（スケジューリング）ことによって、複数の端末との通信を行う。

図２は、基地局２の構成を示すブロック図である。以下、図２に示された各構成を説明する。アンテナ２０１はユーザ端末１と電波の送受信を行う。ＲＦ部２０２は、受信信号を復調して受信パケットに変換する受信部２０２ａと、送信パケットを送信信号に変換して変調する送信部２０２ｂとを備えた無線機である。無線リンク情報収集部２０３は、通信相手であるユーザ端末１からの下り方向の伝送路の状態や受信状態（例えば、RSSI、CIR、SIR）等の通信特性を測定し、測定結果に基づいた無線リンク情報を生成する。

情報処理部２０４は、無線リンク情報の統計処理等を行い、最大送信データ長を算出し、パケット数決定部２０６に通知する。また、情報処理部２０４は、例えば無線リンク情報によって示される受信信号強度の所定時間内の平均値に基づいて、ユーザ端末１への下り送信レートを決定し、RTPパケット生成部２０７に通知する。受信パケット処理部２０５は、受信パケットに対して、ROHCのデコード処理等を行って、図示せぬ後段の処理回路へ受信パケットを出力する。

パケット数決定部２０６は、通知された最大送信データ長に基づいて、挿入（連結）するべきRTPパケットの数を決定し、RTPパケット処理部２０８に通知する。RTPパケット生成部２０７は、図示せぬ前段の処理回路から入力されたユーザ毎の音声データをペイロードとして、ROHCのエンコード処理を含むヘッダ処理等を行い、ユーザ毎のRTPパケットを生成する。

RTPパケット処理部２０８は、パケット数決定部２０６から通知されたRTPパケットの挿入（連結）数に基づいて、ユーザ毎のRTPパケットの挿入（連結）処理を行う。送信パケット処理部２０９は、ユーザ端末１の送信パケット処理部１１０と同様に、RTPパケットが一時的に格納されるRTPパケット用FIFO、RTPパケット以外のパケットが一時的に格納される別パケット用FIFO、および送信すべきパケットが一時的に格納される送信バッファを備えており、RTPパケットとそれ以外のパケットとのQoS制御等を行う。

基地局２が行う処理は、基本的にユーザ端末１が行う処理と同様である。ただし、基地局２は複数の端末と通信を行うので、複数の端末のスケジューリング等が必要となる。しかし、ある端末との通信に限定すれば、基地局２が行う処理はユーザ端末１と同様になる。なお、基地局２がユーザ端末１に送信レートを指示するのと同様に、ユーザ端末１が基地局２に送信レートを指示するようにしてもよい。

本実施形態において、CODEC周期（例えば音声データのエンコード処理の開始時を基準としたエンコード処理の周期）をｔ１、ユーザ端末１の受信に必要な最小周期（例えばデータ受信の終了時を基準としたデータ受信の周期）をｔ２とした場合、ユーザ端末１は、ｔ２≦Ｔ≦ｔ１を満たす周期Ｔ（例えばデータ送信の開始時を基準としたデータ送信の周期）で挿入（連結）後のパケット（物理レイヤのパケット）を基地局２へ送信する。また、基地局２がユーザ端末１へ挿入（連結）後のパケット（物理レイヤのパケット）を送信する場合も同様である。

本実施形態においては、連結とは、ユーザ端末１および基地局２が、複数のRTPパケットのヘッダを１つ（共通）にして複数のペイロードを連結するのではなく、単純にそれぞれのRTPパケットを連結することを意味している。この理由は、RFC3095に規定されているROHCのようなヘッダ圧縮技術との親和性を高めるためである。ヘッダ圧縮とRTPパケットの連結とを組み合わせることにより、無線通信におけるVoIPの品質を著しく向上させることができる。

なお、本実施形態においては、受信信号強度等の通信特性、システムに基づく最大送信レート、指示された送信レートに基づいて１つの無線フレームに挿入（連結）するRTPパケットの挿入（連結）数を決定する方法を説明したが、同様にチャネル符号化の符号化率に基づいてRTPパケットの挿入（連結）数を決定してもよい。また、適応される変調方式に基づいても、１つの無線フレームに含まれるビット数が変わるので、この適応される変調方式に基づいてRTPパケットの挿入（連結）数を決定してもよい。なお、この符号化率、変調方式については、システムから指定される方式であっても、パケットを挿入（連結）する装置が決定する方式であってもよい。

上述したように、本実施形態によるユーザ端末１および基地局２は、１対１の上り／下りの通信において、VoIP用のRTPパケットを適切な数だけ蓄積した後、それらを１つの無線フレームに挿入（連結）して送信する。また、受信時には、ユーザ端末１および基地局２は、予めRTPパケットが挿入（連結）されていることが既知であるので、受信パケットの先頭から順番に各RTPパケットのデコードを行う。これによって、効率よく、リアルタイム性、QoS制御を考慮した通信を行うことができる。

また、本実施形態による無線通信システムは、CDMA2000 1xEV-DOのような、適応変復調を用いるシステムへの適用が好適である。適応変復調を用いるシステムにおいては、無線通信特性に応じてデータ変調方式およびチャネル符号化の符号化率が適応的に制御され、その結果として、１つの無線フレームのパケット長（ビット数）も適応的に変化する。本実施形態によれば、このように１つの無線フレームのビット数（パケット長）が適応的に制御されるシステムにおいても、RTPパケットの最適な挿入（連結）数が決定されるので、効率よく通信を行うことができる。

また、本実施形態においては、リアルタイム性の要求されるVoIPのRTPパケット等とそれ以外のパケットの優先制御が行われ、リアルタイム性の要求されるパケットが優先的に送信される。これによって、音声等が途切れることなく、リアルタイム性を満たしつつ、効率よく通信を行うことができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態によるユーザ端末の構成を示すブロック図である。基地局の構成を示すブロック図である。無線通信システムの構成を示す概略構成図である。ユーザ端末による受信処理の手順を示すフローチャートである。ユーザ端末による送信処理の手順を示すフローチャートである。 RTPパケットの構成を示す参考図である。 RTPパケットの構成を示す参考図である。

符号の説明

１・・・ユーザ端末、２・・・基地局、１０１，２０１・・・アンテナ、１０２，２０２・・・ＲＦ部、１０２ａ，２０２ａ・・・受信部、１０２ｂ，２０２ｂ・・・送信部、１０３，２０３・・・無線リンク情報収集部、１０４，２０４・・・情報処理部、１０５，２０５・・・受信パケット処理部、１０６，２０６・・・パケット数決定部、１０７・・・CODEC処理部、１０８，２０７・・・RTPパケット生成部、１０９，２０８・・・RTPパケット処理部、１１０，２０９・・・送信パケット処理部

Claims

適応的にビット数が変更される無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定し、該決定に基づく数の前記リアルタイム通信用のパケットを前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする無線通信方法。
前記無線フレームの送信時の送信レートに基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記無線フレームの送信時の符号化率に基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記無線フレームの送信時の変調方式に基づいて当該無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
ヘッダが付加されている複数の前記リアルタイム通信用のパケットを、各々当該ヘッダが付加されたままの状態で前記無線フレームの中に挿入することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記リアルタイム通信用のパケットを、他の送信するパケットよりも優先して前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
適応的にビット数が変更される無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定するパケット数決定手段と、
該パケット数決定手段の決定に基づく数の前記リアルタイム通信用のパケットを前記無線フレームの中に挿入して送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
前記決定手段は、送信時の送信レートに基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
前記決定手段は、送信時の符号化率に基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
前記決定手段は、送信時の変調方式に基づいて前記無線フレームの中に挿入するリアルタイム通信用のパケットの数を決定することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
前記送信手段は、ヘッダが付加されている複数の前記リアルタイム通信用のパケットを、各々当該ヘッダが付加されたままの状態で前記無線フレームの中に挿入することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
前記送信手段は、前記リアルタイム通信用のパケットを、他の送信するパケットよりも優先して前記無線フレームの中に挿入して送信することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。