JP2008228024A - Radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば無線LANを使ってパケット単位でデータを通信する無線通信システムに関し、特に通信誤りが発生する可能性が大きな通信路で映像信号等の情報を配信する際の通信品質を向上する無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system that communicates data in units of packets using, for example, a wireless LAN, and in particular, improves communication quality when distributing information such as a video signal over a communication path where communication errors are likely to occur. The present invention relates to a wireless communication system.
近年、IEEE802.11a/b/gをはじめとする無線通信システムが普及しつつある。これらは無線ローカルエリアネットワーク(Local Area Network)システムあるいは略して無線LANシステムと呼ばれ、有線LANシステムに用いられているイーサネット(登録商標)(Ethernet(登録商標))と同等のことを無線に置き換えた通信システムである。 In recent years, wireless communication systems such as IEEE802.11a / b / g are becoming widespread. These are called the wireless local area network (Local Area Network) system or wireless LAN system for short, replacing the equivalent of Ethernet (registered trademark) used in wired LAN systems with wireless. Communication system.
特に、列車や航空機内等の移動体では、座席レイアウトの変更に即座に対応できたり、ケーブルレスによる低コスト化および軽量化が可能なために無線LANの利用は大きなメリットがある。しかしながら、無線LANを使った通信システムでは通信路の電波環境が種々の要因で変動するために通信路上でデータ誤りが発生する。実時間性を要求しないデータサービスの場合は、データ誤りが発生して正常にデータが受信できなかった場合は、再送等の手段で正常なデータを受信することが可能である。一方、映像や音声の配信サービスのように実時間性が要求される場合は、誤り訂正符号等を用いて通信品質を確保する必要がある。 In particular, in a moving body such as a train or an airplane, use of a wireless LAN has a great advantage because it can immediately respond to a change in seat layout, and can be reduced in cost and weight by cableless. However, in a communication system using a wireless LAN, a data error occurs on the communication path because the radio wave environment of the communication path fluctuates due to various factors. In the case of a data service that does not require real-time performance, if data error occurs and data cannot be received normally, normal data can be received by means such as retransmission. On the other hand, when real-time performance is required as in video and audio distribution services, it is necessary to ensure communication quality using an error correction code or the like.
誤り訂正符号は、配信データに誤りを検出、訂正するための冗長データ(以下、「パリティ」と称する)を付加する。誤り訂正能力を強化するためには冗長データを増やす必要があり、実行通信速度が遅くなる。したがって、適度の訂正能力をもつ誤り訂正符号の選択が重要である。誤り訂正符号としては、符号化効率の優れたリードソロモン符号がよく使用される。しかしながら、リードソロモン符号等の高効率の誤り訂正符号の符号化処理は復号化処理と比較して処理負荷が大きく、実現する回路の規模・消費電力ともに大きくなる。 The error correction code adds redundant data (hereinafter referred to as “parity”) for detecting and correcting an error to the distribution data. In order to enhance the error correction capability, it is necessary to increase redundant data, and the execution communication speed becomes slow. Therefore, it is important to select an error correction code having an appropriate correction capability. As an error correction code, a Reed-Solomon code having excellent coding efficiency is often used. However, encoding processing of highly efficient error correction codes such as Reed-Solomon codes has a larger processing load than decoding processing, and increases the scale and power consumption of the realized circuit.
配信サーバから無線基地局(アクセスポイント:以下、「AP」と略記する)を経由してクライアントである複数の無線端末に映像データを同報配信(ブロードキャスト配信)するシステムにおいて、APから無線端末にデータを送信する際に、APにおいて誤り訂正符号化を行い、この誤り訂正符号の訂正能力を再送回数によって変更する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In a system in which video data is broadcasted (broadcasted) from a distribution server to a plurality of wireless terminals as clients via a wireless base station (access point: hereinafter referred to as “AP”), from the AP to the wireless terminal A technique is disclosed in which, when data is transmitted, error correction coding is performed at the AP, and the correction capability of the error correction code is changed depending on the number of retransmissions (for example, see Patent Document 1).
また、無線端末がAPから送信要求パケットを受信すると、自己の端末の通信環境状況(S/Nや遅延スプレッド)を検出し、そのデータを応答パケットに付加して送信側へ返信した後、送信側は受信側から返信された応答パケット内の通信環境データに基づいて、最適な通信レートや誤り訂正能力の強化をする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 When the wireless terminal receives the transmission request packet from the AP, it detects the communication environment status (S / N and delay spread) of its own terminal, adds the data to the response packet and sends it back to the transmission side, and then transmits A technique is disclosed in which the side enhances the optimum communication rate and error correction capability based on the communication environment data in the response packet returned from the receiving side (see, for example, Patent Document 2).
さらには、各ユーザ局から受信した受信回線品質状況をセンタ局に通知し、センタ局にてその状況を判断して、適当な変調方式や誤り訂正方式に切り換える。そして、センタ局はユーザ局に対して切り換え情報を通知し、ユーザ局は自動的に対応した方式に切り換える技術が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示された技術では、APが誤り訂正符号化を行っており、かつ電波環境等の通信路の状態に応じてその誤り訂正符号の符号化率を変更している。したがって、APの処理負荷が大きくなり、APに高価なCPUが必要になったり、処理回路の規模や消費電力が増大するという課題があった。
However, in the techniques disclosed in
また、特許文献3に開示された技術では、センタ局でユーザ局の受信回線状況を監視し、すべてのユーザ局に対して同じ誤り訂正符号化データ伝送を行っていた。各AP毎にサービスを提供するエリアの電波環境は異なっているが、センタ局で集中して符号化制御をしているために、各AP毎の制御ができずAPによっては、訂正能力が不足したり、過剰となって通信速度が低下するという課題があった。
In the technique disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、配信サーバからAP経由で配下の無線端末に映像・音声データが同報配信される場合でも、各APに過大な処理負荷をかけることなく、各AP毎の通信路状況に応じて誤り訂正符号の能力を変更できる無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and places an excessive processing load on each AP even when video / audio data is broadcast from the distribution server to the subordinate wireless terminal via the AP. It is another object of the present invention to provide a wireless communication system capable of changing the error correction code capability in accordance with the channel condition of each AP.
上述したような課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、配下の無線端末に無線通信路を介してサービスを提供する複数の無線基地局と、誤り訂正符号を用いてデータから誤り訂正符号化データを生成し、複数の無線基地局へ配信する配信サーバとを備え、無線基地局と配信サーバが第1の有線LANで接続された無線通信システムにおいて、無線基地局はサービスを提供するエリアの無線通信路の通信状態を検出する通信状態検出手段と、通信状態検出手段による検出結果に基づいて、誤り訂正符号化データの一部を削除するように制御する制御手段とを有し、無線基地局は制御手段による制御後の誤り訂正符号化データを無線端末へ送信することを特徴とする。これにより、配信サーバからAP経由で配下の無線端末に映像・音声データが同報配信される場合でも、各APに過大な処理負荷をかけることなく、各AP毎の通信路状況に応じて誤り訂正符号の能力を変更できる。 In order to solve the above-described problems, a wireless communication system according to the present invention includes a plurality of wireless base stations that provide services via a wireless communication path to subordinate wireless terminals, and an error from data using an error correction code. The wireless base station provides a service in a wireless communication system including a distribution server that generates corrected encoded data and distributes the data to a plurality of wireless base stations, and the wireless base station and the distribution server are connected by a first wired LAN. Communication state detection means for detecting the communication state of the wireless communication path of the area to be controlled, and control means for controlling to delete a part of the error correction encoded data based on the detection result by the communication state detection means The radio base station transmits the error correction encoded data controlled by the control means to the radio terminal. As a result, even if video / audio data is broadcast from the distribution server to the subordinate wireless terminal via the AP, an error may occur depending on the communication path status of each AP without overloading each AP. The ability of the correction code can be changed.
また本発明の無線通信システムは、無線端末が受信誤り率を検出する受信誤り率検出手段を有し、通信状態検出手段は、無線端末の受信誤り率を無線通信路を介して無線端末から取得するようにしてもよい。これにより、他の特別な通信手段を設けなくても通信路の状態がほぼリアルタイムで正確に把握できる。 The wireless communication system of the present invention further includes a reception error rate detection unit for detecting a reception error rate by the wireless terminal, and the communication state detection unit acquires the reception error rate of the wireless terminal from the wireless terminal via the wireless communication path. You may make it do. As a result, the state of the communication path can be accurately grasped almost in real time without providing other special communication means.
また本発明の無線通信システムは、配信サーバはデータに誤り訂正用の冗長データを付加することにより、誤り訂正符号化データを生成し、制御手段は、冗長データの一部またはすべてを削除するように制御してもよい。これにより、無線基地局は誤り訂正符号の訂正能力を変更するための処理負荷が少なくて済み、無線基地局の回路規模、消費電力の削減ができる。 In the wireless communication system of the present invention, the distribution server generates error correction encoded data by adding redundant data for error correction to the data, and the control means deletes part or all of the redundant data. You may control to. As a result, the radio base station can reduce the processing load for changing the correction capability of the error correction code, and the circuit scale and power consumption of the radio base station can be reduced.
また本発明の無線通信システムは、誤り訂正符号は内符号および外符号からなる積符号であり、受信誤り率検出手段はランダム誤りとバースト誤りのそれぞれの誤り率を検出し、制御手段はこの検出結果に基づいて内符号または外符号を制御してもよい。これにより、通信路のランダム誤りのみならず、バースト誤りにも的確に対応が可能となる。 In the wireless communication system of the present invention, the error correction code is a product code composed of an inner code and an outer code, the reception error rate detection means detects the error rate of each of a random error and a burst error, and the control means detects this error rate. The inner code or outer code may be controlled based on the result. As a result, not only random errors in the communication path but also burst errors can be handled accurately.
また本発明の無線通信システムは、誤り訂正符号はリードソロモン符号であり、制御手段はリードソロモン符号のパリティの一部またはすべてを削除するように制御してもよい。これにより、高い誤り訂正符号化能力を保ちながら誤り訂正能力の変更を極めて容易に実現できる。 In the wireless communication system of the present invention, the error correction code may be a Reed-Solomon code, and the control means may be controlled to delete part or all of the parity of the Reed-Solomon code. This makes it possible to change the error correction capability very easily while maintaining a high error correction coding capability.
また本発明の無線通信システムは、無線基地局が制御手段の制御情報を送信する誤り訂正符号化データに付加する制御情報付加手段をさらに有し、無線端末は制御情報に基づいて誤り訂正符号を復号するようにしてもよい。これにより、符号長、パリティ数、インターリーブ長等の符号化パラメータを誤り訂正符号と同時に、無線端末側へ伝達できるので通信路の状態変化にリアルタイムで対応できるとともに、符号化パラメータを伝送するために他の通信手段を必要とせず、簡単なシステムを構築できる。 The radio communication system of the present invention further includes control information adding means for adding to the error correction encoded data transmitted from the radio base station to the control information of the control means, and the radio terminal transmits the error correction code based on the control information. You may make it decode. As a result, coding parameters such as code length, number of parity, interleave length, etc. can be transmitted to the wireless terminal side simultaneously with the error correction code, so that it is possible to cope with a change in the state of the communication channel in real time and to transmit the coding parameters A simple system can be constructed without the need for other communication means.
また本発明の無線通信システムは、無線基地局が制御手段の制御情報を第1の有線LANを介して配信サーバへ送信し、配信サーバは受信した制御情報に基づいて誤り訂正符号化データを生成するようにしてもよい。これにより、配信サーバは、システム全体の通信路状況に対応するための必要最小限の誤り訂正能力をもった誤り訂正符号を構成することができ、配信サーバの符号化処理の負担を必要最小限に下げることができるとともに、基幹LANの帯域も節約できる。 In the wireless communication system of the present invention, the wireless base station transmits control information of the control means to the distribution server via the first wired LAN, and the distribution server generates error correction encoded data based on the received control information. You may make it do. As a result, the distribution server can configure an error correction code having the minimum necessary error correction capability to cope with the communication path conditions of the entire system, and the burden of the encoding process of the distribution server is minimized. And the bandwidth of the backbone LAN can be saved.
また本発明の無線通信システムは、無線端末が第2の有線LANで配信サーバへ接続されており、配信サーバは第2の有線LANを介して無線端末から受信誤り率を受信し、受信した受信誤り率から制御情報を生成し、対応する無線基地局へ送信するようにしてもよい。これにより、無線端末が検出した受信誤り率データは、有線LAN経由で無線基地局に送られるために、安定に伝送されるとともに無線通信路の帯域を有効に活用できる。 In the wireless communication system of the present invention, the wireless terminal is connected to the distribution server via the second wired LAN, and the distribution server receives the reception error rate from the wireless terminal via the second wired LAN and receives the received error. Control information may be generated from the error rate and transmitted to the corresponding radio base station. Thereby, since the reception error rate data detected by the wireless terminal is sent to the wireless base station via the wired LAN, the transmission error band data can be stably transmitted and the bandwidth of the wireless communication path can be effectively utilized.
本発明によれば、配信サーバからAP経由で配下の無線端末に映像・音声データが同報配信される場合でも、各APに過大な処理負荷をかけることなく、各AP毎の通信路状況に応じて誤り訂正符号の能力を変更できる無線通信システムを提供することができる。 According to the present invention, even when video / audio data is broadcasted from a distribution server to an underlying wireless terminal via an AP, the communication path status of each AP can be maintained without imposing an excessive processing load on each AP. Accordingly, it is possible to provide a wireless communication system capable of changing the error correction code capability accordingly.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における無線通信システムの構成図である。本実施の形態の無線通信システムは、サービス対象のすべてのクライアント無線端末(以下、単に「無線端末」と略記する)に同じ映像データを同時に配信するブロードキャストサービスを提供するものである。音声データのサービスも全く同様に扱うことができるが、説明の簡略化のために映像データのみを扱うものとして説明する。無線通信システムは、映像データを配信するための配信サーバ1と、配信サーバ1に基幹LAN2で接続されたm個のAP(無線基地局)3−1、・・・、3−mと、それぞれのAPと接続されサービスを受け取る無線端末4−1〜4−n1、・・・・・、5−1〜5−n2(AP3−1には無線端末4−1〜4−n1が接続されており、AP3−mには無線端末5−1〜5−n2が接続されている)を備えている。また、AP3−1、・・・、AP3−mのサービス範囲をそれぞれサービスゾーン6−1、・・・、サービスゾーン6−mと呼ぶことにする。以下、それぞれのAPを区別する必要のないときは、AP3と呼び、同様に無線端末4、5、サービスゾーン6と呼ぶことにする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a radio communication system according to
配信サーバ1は、配信サービスの対象となる映像データをHDD(ハードディスク)等に格納しておき、各APを経由してサービス対象のすべての無線端末に映像データを配信するためのサーバである。この配信サーバ1では、無線通信路上で発生する通信誤りを訂正するための誤り訂正符号化処理も同時に実行される。
The
基幹LAN2は、ギガビットイーサ等の広帯域のLANで構成されており、十分広い帯域をもったLANである。配信サーバ1とすべてのAPとの通信データはすべてこの基幹LAN2を介して通信が行われる。この基幹LAN2には、図示していないが、VODサーバからの映像データ等も流れる。
The
AP(無線基地局)3−1、・・・、AP3−mは、それぞれサービスゾーン6−1、・・・、サービスゾーン6−m内のすべての無線端末へ特定のチャンネルを使って映像データを送信する。また、各APは管轄のサービスゾーン内の電波環境等の通信路状態を監視し、その通信路状態に応じて誤り訂正符号の能力を制御するようにしている。このために、APはサービスゾーン内に存在する無線端末から定期的に受信誤り率を取得する。そして、この取得データに基づいて配信サーバ1から受信した誤り訂正符号を変更して無線端末へ送信する。列車や航空機等のように電波遮蔽物で囲われた空間内では、マルチパスによるフェージングの問題が大きくなり、各サービスゾーン間で電波環境が大きく変化する場合がある。また、同じサービスゾーン内部でも時間によって電波環境は時事刻々変化する。
AP (wireless base station) 3-1,..., AP 3-m transmits video data using a specific channel to all wireless terminals in service zone 6-1,. Send. In addition, each AP monitors the communication channel state such as the radio wave environment in the service zone under its jurisdiction, and controls the ability of the error correction code according to the communication channel state. For this purpose, the AP periodically acquires a reception error rate from the wireless terminals existing in the service zone. And based on this acquired data, the error correction code received from the
無線端末4、5は、無線信号を送受信するための無線アダプタ部と配信サーバ1から受信した映像を視聴するための再生処理部から構成されており、クライアントはこの無線端末4、5のモニタ画面で配信サーバ1から配信される映像サービスを楽しむことができる。
The
図2は、本実施の形態の配信サーバ1内部のブロック図の一例である。配信サーバ1は、サービス対象の映像データが格納されている映像データ格納部20、映像データを読み出してパケット単位に分割するためのパケット分割部21、誤り訂正のためのパリティを映像データに付加するための誤り訂正符号化部22、パケット分割部21や誤り訂正符号化部22を制御するための制御部24、誤り訂正パリティの付加された映像データを基幹LAN2に送り出すための送信IF部23を備えている。映像データ格納部20には、伝送帯域を削減するためにMPEG等の圧縮映像データが格納されている。
FIG. 2 is an example of a block diagram inside the
ところで、ブロードキャストサービスの場合は、同じ映像データを同時にすべてのAPへ配信しなければならず、個々のAPがサービスするサービスゾーンの電波環境に応じて配信サーバ1側で誤り訂正能力を変更することは困難である。また、各APで電波環境に対応した誤り訂正符号化処理を施すとすると無線アダプタ部の処理負荷が大きくなり、消費電力が増えたり、コストアップにつながる。そこで、本実施の形態では、配信サーバ1では、最も環境の悪い無線端末を想定して誤り訂正符号化を行い、APでは、電波環境に応じてパリティを削除するのみとした。これにより、APに負荷をかけないとともに、AP毎の電波環境に対応した符号化率にできるので、必要以上に符号化率を下げて伝送速度(映像品質)を落としたり、逆に符号化率を下げすぎて誤りが訂正できないという問題を避けることができる。
By the way, in the case of a broadcast service, the same video data must be distributed to all APs at the same time, and the error correction capability is changed on the
図2における誤り訂正符号化部22の動作を図3を参照しながら説明する。図3は、本実施の形態における誤り訂正符号化部22で符号化される映像データとパリティからなる誤り訂正符号の構成を示す図である。ここでは、1パケット800バイトのデータで1つのリードソロモン積符号を構成する例を示している。リードソロモン積符号とは、映像データを行と列からなる方形状に配列し、行方向にリードソロモン符号化を行った後に、列方向に独立にリードソロモン符号化を行うものである。そして、行方向の符号を内符号と呼び、列方向の符号を外符号と呼ぶ。本実施の形態の無線通信システムでは、40バイトのデータD1〜D40に対して4個の内符号パリティIP1〜IP4を付加して符号長を44バイトの内符号を生成し、40バイトのインターリーブ長でインターリーブして20バイトのデータB1〜B20に対して2個の外符号パリティOP1、OP2を付加して22バイト長の外符号を生成する。映像データ格納部20から順次読み出された映像データをまず内符号化し、その後、外符号化することにより、外符号は40バイトのインターリーブがかかることになる。
The operation of the error
内符号は通信路上で発生するランダム誤りを主に訂正し、外符号はバースト誤りを主に訂正するための符号であり、これらを積符号として構成することにより、ランダム誤り、バースト誤りの両方の誤りに強い符号を構成できる。内符号、外符号は、イレージャ訂正を使えばそれぞれ最大4バイト、2バイトまでの誤りが訂正可能となる。積符号を構成することにより、最大80バイトまでのバースト誤りを訂正できる。この積符号は、符号長サイズ(この例では、800バイト)のバッファメモリ(図示せず)をもち、このバッファメモリへの書込みを映像データ格納部20から読み出される順番に(横方向に)書込み、バッファメモリから縦方向に読み出すことで容易にインターリーブをかけることが可能である。一般に、リードソロモン符号は、符号化は処理負荷が大きいが、復号化は比較的小さい処理負荷で実現できる。これらの処理はハードで実現してもよいし、高性能のCPUを搭載していればソフト処理によって実現してもよい。 The inner code mainly corrects random errors that occur on the communication channel, and the outer code mainly corrects burst errors. By configuring these as product codes, both random and burst errors can be configured. A code resistant to errors can be constructed. For the inner code and the outer code, errors of up to 4 bytes and 2 bytes can be corrected by using erasure correction. By configuring the product code, a burst error of up to 80 bytes can be corrected. This product code has a buffer memory (not shown) of a code length size (800 bytes in this example), and writes to this buffer memory in the order read out from the video data storage unit 20 (in the horizontal direction). It is possible to easily perform interleaving by reading out from the buffer memory in the vertical direction. In general, Reed-Solomon codes have a large processing load for encoding, but can be realized with a relatively small processing load. These processes may be realized by hardware, or may be realized by software processing if a high-performance CPU is installed.
また、内符号および外符号の符号長は上記の値に限定されるものではなく、システムの設置されている場所の電波環境やサーバの符号化能力等によって適宜決めればよい。 The code lengths of the inner code and the outer code are not limited to the above values, and may be determined as appropriate depending on the radio wave environment where the system is installed, the encoding capability of the server, and the like.
また、本実施の形態では、1パケットを1誤り訂正符号としたが、これに限定されるものではなく、1パケットの中に複数の訂正符号を構成してもよいし、あるいは1つの訂正符号を複数のパケットに分散して構成することもできる。 In this embodiment, one packet is one error correction code. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of correction codes may be configured in one packet, or one correction code. Can also be distributed over a plurality of packets.
次に、図4、図5を参照しながらAPおよび無線端末の構成および動作を説明する。図4および図5は、それぞれ本実施の形態におけるAPおよび無線端末に用いられる無線アダプタ部のブロック図の一例である。APは配信サーバ1から受け取った映像データを無線LAN経由で配下の無線端末へ送信する送信機能が主な機能であり、逆に無線端末はAPから送信された映像データを受信する受信機能が主な機能である。そして、サービスゾーン内の通信路状態データを受け渡すためにAPの受信機能と無線端末の送信機能は主として使用される。また、無線端末は無線アダプタ部以外に受信した映像データをクライアントが視聴するための映像再生処理部(図示せず)が別に設けられている。この映像再生処理部では、受信した圧縮映像データをベースバンドの映像信号に戻して、モニタ画面への表示処理等が行われる。そして、この映像再生処理部は外部IFを介して無線端末と接続されているものとする。
Next, the configuration and operation of the AP and the wireless terminal will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are examples of block diagrams of a wireless adapter unit used for the AP and the wireless terminal in the present embodiment, respectively. The AP mainly has a transmission function for transmitting video data received from the
図4に示すように、APの送信部30は、有線LANと接続をするためのLAN_IF32、誤り訂正変更部33、無線パケット生成部34、変調部35、送信アンテナ36を備えている。一方、APの受信部31は、受信アンテナ37、復調部38、無線パケット抽出部39、誤り率データ抽出部40、訂正能力制御部41、LAN_IF42を備えている。
As illustrated in FIG. 4, the AP transmission unit 30 includes a LAN_IF 32 for connecting to a wired LAN, an error
まず、AP側の送信部30の動作について説明する。LAN_IF32は、配信サーバ1からの映像データパケットを受信して、このパケットから誤り訂正符号化データを取り出して誤り訂正変更部33に出力する。誤り訂正変更部33は、無線端末からの通信路状態データ(例えば受信データ誤り率)を受信し、この通信路状態データに基づいて誤り訂正符号のパリティの数を変更するものである。無線パケット生成部34では、誤り訂正変更部33の出力を無線通信の最小単位であるパケットに分割し、パケットを識別するヘッダを付加する。このヘッダには、誤り訂正符号のパラメータ(符号長、パリティ数、インターリーブ長等)も同時に挿入される。無線端末では、このヘッダに乗せられたパラメータを抽出して受信される誤り訂正符号を正しく復号する。変調部35はパケット化された伝送データを無線通信路に適合するように変調する。マルチパス環境下での使用を想定したIEEE802.11aでは、複数の直交するサブキャリア信号で変調するOFDMが使用される。最後に変調データは送信アンテナ36から無線端末へ向けて送信される。
First, the operation of the transmission unit 30 on the AP side will be described. The
次に、AP側の受信部31の動作について説明する。無線端末から送信された受信誤り率の情報を含んだ無線信号は、受信アンテナ37で受信された後、復調部38でOFDM復調されてベースバンド信号に戻される。無線パケット抽出部39で無線パケットが取り出される。そして、誤り率データ抽出部40は、パケットデータの中から誤り率データを抽出して、訂正能力制御部41に出力する。訂正能力制御部41は、誤り率データから必要な誤り訂正能力を計算して、誤り訂正変更部33のパリティ削除数を決定する。また、LAN_IF42を介して、必要に応じて配信サーバ1や他のAPと通信が可能となる。
Next, the operation of the receiving unit 31 on the AP side will be described. A radio signal including information on a reception error rate transmitted from the radio terminal is received by the receiving
次に、無線端末側の無線アダプタの構成および動作について説明する。図5に示すように、無線端末の送信部50は、無線端末の他の処理部(図示せず)からデータを受信する外部IF52、AP側へ自身の受信誤り率を伝えるための誤り率データ挿入部53、無線パケット生成部54、変調部55、送信アンテナ56を備えている。一方、無線端末の受信部51は、受信アンテナ57、復調部58、無線パケット抽出部59、誤り訂正復号化部60、誤り率計算部61、無線端末の他の処理部(図示せず)へ映像データを出力する外部IF62を備えている。ここで、無線端末の他の処理とは、配信サーバ1から伝送されてきた圧縮映像データを伸張したり、伸張された映像信号をクライアントが視聴するための表示部へ表示させるための処理である。
Next, the configuration and operation of the wireless adapter on the wireless terminal side will be described. As shown in FIG. 5, the transmission unit 50 of the wireless terminal includes an external IF 52 that receives data from another processing unit (not shown) of the wireless terminal, and error rate data for transmitting its own reception error rate to the AP side. An
次に、無線端末側の動作について説明する。無線端末側は受信機能が主な機能になるので、まず受信側について説明してから送信側の説明をする。受信アンテナ57、復調部58、無線パケット抽出部59よって取り出された誤り訂正符号化された映像データは、誤り訂正復号化部60で誤り訂正符号化部22によって付加されたパリティにより誤り訂正復号が実行され、通信中に発生したランダム誤り、バースト誤りが訂正されて誤りのない映像データが復元される。そして、外部IF62を介して、無線アダプタの外部にある、映像復号回路、表示処理回路へ送られて、クライアントが映像を楽しむことができる。
Next, the operation on the wireless terminal side will be described. Since the reception function is the main function on the wireless terminal side, the reception side is described first, and then the transmission side is described. The error correction coded video data extracted by the receiving antenna 57, the
一方、誤り訂正復号化部60では、誤り訂正符号化部22によって付加されたパリティまたは誤り検出用に別途付加されたCRCCチェック符号等により、通信中の誤りが検出され、この出力を誤り率計算部61に送り、この誤り率計算部61で伝送路の誤り率を計算する。この誤り率としては、パケット毎の誤り率の平均値をとってもよいし、最悪値をとるようにしてもよい。そして、この誤り率の値が、AP側に伝送されて、APでの誤り訂正変更内容が決定される。
On the other hand, the error
次に、送信側の動作を説明する。誤り率データ挿入部53で誤り率計算部61から取得した誤り率のデータを送信データに挿入した後、無線パケット生成部54、変調部55、送信アンテナ56を経由してAP側へ信号を送信する。外部IF52は、無線端末の外部処理部(図示せず)とデータを受け渡しするためのインターフェースであるが、APからの送信要求に対して、誤り率をAPへ送信する通信路状態監視時には、外部とのデータのやり取りは行われない。
Next, the operation on the transmission side will be described. The error rate
図6に本実施の形態における無線パケットのデータ構成を示す。配信サーバ1の映像データ格納部20から読み出された映像データは800バイトのパケットに分割される。次に、図3で説明したリードソロモン積符号の内符号単位の40バイト毎に20ブロックに分割された後、各ブロックには4バイトのパリティが付加され、さらにデータブロックの最後には、2ブロックの外符号パリティが付加される。そして、これにパケットの区切りを示すパケットヘッダを付加して無線パケットを作成する。このパケットヘッダには、前述したように誤り訂正符号化パラメータが挿入されており、無線端末側では、このヘッダ中の誤り訂正符号化パラメータを読み出して適切な復号が行える。この例では、配信サーバ1により付加されたすべてのパリティがそのまま無線パケットとして送出される場合を示している。APにおいて不要なパリティが削除されれば、この図面中の内符号のパリティ数と外符号のパリティ数も変化する。これらの、無線パケットは、通信路に送出され、無線端末側では、上記ヘッダを検出してデータが抽出されることになる。
FIG. 6 shows the data structure of the wireless packet in this embodiment. The video data read from the video
図7は、本実施の形態におけるAP側の無線アダプタ部の動作をさらに詳しく説明するためのフローチャートである。まず、配信サーバ1で誤り訂正符号化され、パケット化された誤り訂正符号化データを基幹LAN2経由で受信する(ステップS70)。次に、受信したパケットから誤り訂正符号化データを抽出し(ステップS71)、訂正能力制御部41からの制御に基づいてパリティ数を変更する(ステップS72)。その後、無線パケット化してヘッダを付加する(ステップS73)。このヘッダには誤り訂正符号のパラメータが挿入される。無線パケット化されたデータは、送信アンテナ36を介して無線端末へ送信される(ステップS74)。それとともに、APは映像データを無線端末に送信中に所定の周期で自身の管轄するサービスエリアの通信路状況を監視する。この監視は、送信開始からの時間を計測するタイマによって管理される。ステップS75で監視時刻か否かがチェックされ、監視時刻であれば(Yesの場合)ステップS77へ進む。監視時刻でなければ(Noの場合)はサービス終了か否かを判定し(ステップS76)、サービス終了でなければ(Noの場合)ステップS70に戻って配信サーバ1から新たな映像データのパケットを受信して、無線端末へ無線パケット送信する動作を繰り返す。
FIG. 7 is a flowchart for explaining in more detail the operation of the wireless adapter unit on the AP side in the present embodiment. First, the error correction encoded data that has been error correction encoded by the
ステップS77ではAPから配下の全無線端末に対して自身の受信誤り率をAP側へ送信するように送信要求を発信する。そして全無線端末から誤り率情報を受信すると(ステップS78)、受信した各端末の誤り率の最も悪いものに基づいて参照テーブル等を使って誤り訂正能力(付加パリティ数)を決定する(ステップS79)。この訂正能力の決定のやり方については、後ほど詳しく説明する。この受信誤り率の監視の周期は、APや無線端末の設置状況や伝送するコンテンツの状況によって適宜決定すればよい。また、電波環境の変化が少ない場合には、通信開始前に一度だけ受信して必要パリティ数を決めてもよい。また、AP側が無線端末側へ受信誤り率の送信要求を出す代わりに、受信誤り率が所定の値を超えた場合のみ、無線端末側からAP側へ受信誤り率を送信するようにしてもよい。こうすることにより、受信誤り率の送受信回数が減るので、通信路を有効に利用できる。 In step S77, a transmission request is transmitted from the AP to all wireless terminals under its control so that its own reception error rate is transmitted to the AP side. When error rate information is received from all wireless terminals (step S78), an error correction capability (additional parity number) is determined using a reference table or the like based on the received error rate of each terminal having the worst error rate (step S79). ). The method for determining the correction capability will be described in detail later. The period for monitoring the reception error rate may be appropriately determined according to the installation status of the AP or wireless terminal and the status of the content to be transmitted. Further, when the change in the radio wave environment is small, the required number of parity may be determined by receiving only once before the start of communication. Further, instead of the AP side issuing a transmission error rate request to the wireless terminal side, the reception error rate may be transmitted from the wireless terminal side to the AP side only when the reception error rate exceeds a predetermined value. . By doing this, the number of times of transmission / reception of the reception error rate is reduced, so that the communication path can be used effectively.
次に、無線端末側の動作を説明する。図8は、本実施の形態における無線端末側の動作を示すフローチャートである。まず、無線アダプタはステップS80で、AP側から受信誤り率データの送信要求があったか否かを判定する。もし送信要求がなければ(Noの場合)、APより映像データの無線パケットを受信する(ステップS81)。そして、図6で説明した受信パケットの中から誤り訂正符号化された映像データを抽出する(ステップS82)。同時にヘッダより、受信した映像データの符号化パラメータを抽出する(ステップS83)。そして、次のステップS84で抽出パラメータに基づいて誤り訂正復号を行い、通信路で発生した誤りが訂正されて元の映像データが復元される。次に、ステップS85で圧縮映像信号は伸張されて元の映像信号に戻され、この映像信号はクライアントの表示部に表示される(ステップS86)。最後にサービス終了か否かを判定し(ステップS87)、終了でなければ(Noの場合)、ステップS80に戻って上記動作を繰り返す。 Next, the operation on the wireless terminal side will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the operation on the wireless terminal side in the present embodiment. First, in step S80, the wireless adapter determines whether or not there has been a transmission error rate data transmission request from the AP side. If there is no transmission request (No), a wireless packet of video data is received from the AP (step S81). Then, video data that has been subjected to error correction coding is extracted from the received packet described with reference to FIG. 6 (step S82). At the same time, the encoding parameter of the received video data is extracted from the header (step S83). Then, in the next step S84, error correction decoding is performed based on the extraction parameter, the error generated in the communication path is corrected, and the original video data is restored. Next, in step S85, the compressed video signal is expanded and returned to the original video signal, and this video signal is displayed on the display unit of the client (step S86). Finally, it is determined whether or not the service is finished (step S87). If the service is not finished (No), the process returns to step S80 and the above operation is repeated.
一方、ステップS80で送信要求ありと判定されると(Yesの場合)、無線端末は、受信データの誤り率を計算し(ステップS88)、この受信誤り率のデータをAP側へ送信する(ステップS89)。AP側へ送信する誤り率は、送信要求を受け付ける直前のパケットの誤り率でもよいし、より精度を上げるためには、過去の所定数の受信パケットの平均誤り率や、あるいは誤り率の最悪値を使ってもよい。 On the other hand, if it is determined in step S80 that there is a transmission request (in the case of Yes), the wireless terminal calculates the error rate of the received data (step S88) and transmits the data of this reception error rate to the AP side (step S88). S89). The error rate to be transmitted to the AP side may be the error rate of the packet immediately before accepting the transmission request, or the average error rate of a predetermined number of received packets in the past or the worst value of the error rate in order to improve the accuracy. May be used.
ここでは、受信した映像データを誤り訂正復号して検出できる誤り率で、通信路状態データとしたが、これに限定されるものではなく、より厳密に測定するためには、誤り率測定用の信号を別途AP側から受け取って、この信号で測定した誤り率を返すようにしてもよい。さらには、通信路状態を誤り率以外の、例えば端末が受信した電波強度で測定してもよい。このようにすれば、誤り率計算等の余分な処理が不要となるためにより高速な処理が可能となる。また、誤りの検出は、誤り訂正符号で検出しなくてもMAC層で付加されるFCS等を使って、パケットレベルでの誤り率を計算し、この値を受信誤り率として使用してもよい。 Here, the error rate that can be detected by performing error correction decoding on the received video data is used as the channel state data. However, the present invention is not limited to this, and in order to measure more strictly, the error rate measurement A signal may be separately received from the AP side, and the error rate measured with this signal may be returned. Further, the communication path state may be measured by a radio wave intensity received by the terminal other than the error rate, for example. This eliminates the need for extra processing such as error rate calculation, thereby enabling faster processing. Further, for error detection, an error rate at the packet level may be calculated using FCS added in the MAC layer without being detected by an error correction code, and this value may be used as a reception error rate. .
図9は、本実施の形態における受信誤り率から誤り訂正符号のパリティ数を決定するための参照テーブルの一例を示す図である。例えば、受信誤り率に基づいて、品質グレードを5段階に設定する。この誤り率と品質グレードの関係は、誤り率のみではなくランダム誤り、バースト誤りの発生状況も参考にして別途定めるものとする。それぞれの品質グレードに応じて誤り訂正積符号の内符号と外符号のパリティを図9のテーブルのように決定する。パリティ数が決定すると符号化率が計算できる。グレード5は、最も誤り率の大きな場合(電波環境の悪い場合)であり、この場合はパリティの削除は行わず、配信サーバ1で付加されたパリティをそのまま送信する。この場合は、誤り訂正能力は最大になるが、符号化率は0.83と最低になり、伝送スピードは遅くなる。図9に示すように、グレード2では、外符号パリティを1個、グレード3では、内符号パリティを2個、グレード4では、内符号パリティを2個、外符号パリティを2個削除する。そして、グレード5では、最も誤り率が少ない状態であり、誤り訂正は、無線LANの物理層の畳み込み符号のみで誤りが訂正される場合である。この場合は、冗長度が付加されないために、符号化率は1.00で伝送スピードは最大になる。グレードは、誤り率のみでなく、誤りの発生状況も加味して決定される。すなわち、グレード2とグレード3は符号化率は同じであるが、ランダム誤りが支配的な場合は、グレード2を選択し、バースト誤りが多い場合には、グレード3を選択するようにする。このようにすれば、その時々のエラーの発生状況により最適な誤り訂正符号を構成することが可能となる。なお、このテーブルは、使用する誤り訂正符号、電波環境の変動状況によって適宜決めればよい。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a reference table for determining the parity number of the error correction code from the reception error rate in the present embodiment. For example, the quality grade is set to five levels based on the reception error rate. The relationship between the error rate and the quality grade is separately determined with reference to not only the error rate but also the occurrence status of random errors and burst errors. The parity of the inner code and outer code of the error correction product code is determined as shown in the table of FIG. 9 according to each quality grade. When the parity number is determined, the coding rate can be calculated.
図10は、本実施の形態におけるグレード2、3、4が選択された場合の、リードソロモン誤り訂正積符号の構成を示す図である。図10(a)は、配信サーバ1で生成された積符号であり、図10(b)、(c)、(d)はそれぞれグレード2、3、4の符号構成を示している。
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the Reed-Solomon error correction product code when
このように、本実施の形態では、定期的に無線端末の中で、最も受信誤り率の大きな端末の受信誤り率から、無線送信するデータの誤り訂正符号の構成を決めて、それに基づいてAP側で不要なパリティを削除するようにした。これにより、AP毎(無線ゾーン毎)に、訂正能力と伝送速度を最適化できるとともに、負荷のかかる符号化処理は配信サーバ1側で実施し、AP側の処理負荷を最小限に抑えることができる。
Thus, in the present embodiment, the configuration of the error correction code of data to be transmitted wirelessly is determined based on the reception error rate of the terminal having the largest reception error rate among the wireless terminals, and the AP is based on that. Delete unnecessary parity on the side. As a result, the correction capability and transmission speed can be optimized for each AP (for each radio zone), and the heavy encoding processing is performed on the
なお、上記説明では、誤り訂正符号としてリードソロモン符号を例にして説明したが、誤り訂正符号としては、リードソロモン符号に限らない。例えば、LDPC符号(Low Density Parity−check Code:低密度パリティ検査符号)やBCH符号等を用いてもよい。また、誤り訂正符号には、リードソロモン符号のように、映像データと誤り訂正のための冗長データであるパリティとが完全に分離されている組織符号だけでなく、データと冗長データが1つの符号の中に混在している構成をとる非組織符号も存在する。誤り訂正符号としては、このような非組織符号を使うこともできる。リードソロモン符号のような組織符号の場合には、APで通信路状態に応じてパリティのみを削除したが、非組織符号の場合は冗長データの含まれたデータを削除することになる。この場合も、符号化は、配信サーバ側で実施されるので、AP側の負荷はほとんどかからない。 In the above description, the Reed-Solomon code has been described as an example of the error correction code, but the error correction code is not limited to the Reed-Solomon code. For example, an LDPC code (Low Density Parity-check Code), a BCH code, or the like may be used. In addition, the error correction code is not only a systematic code in which video data and parity that is redundant data for error correction are completely separated, such as a Reed-Solomon code, but also a single code for data and redundant data. There are also unorganized codes that have a mixed configuration. Such an unstructured code can also be used as the error correction code. In the case of a systematic code such as a Reed-Solomon code, only the parity is deleted according to the communication channel state by the AP, but in the case of a non-systematic code, data including redundant data is deleted. Also in this case, since the encoding is performed on the delivery server side, the load on the AP side is hardly applied.
また、上記リードソロモン符号以外の誤り訂正符号を使用する場合も、これらの誤り訂正符号を単独で用いてもよいが、例えば、これらの誤り訂正符号を内符号とし、リードソロモン符号を外符号とすれば、上記説明はそのまま適用できる。 Also, when using an error correction code other than the Reed-Solomon code, these error correction codes may be used alone. For example, these error correction codes are used as inner codes, and Reed-Solomon codes are used as outer codes. Then, the above description can be applied as it is.
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。実施の形態2が実施の形態1と異なる点は、配信サーバにおける誤り訂正符号化処理である。実施の形態1では、予めサービスを提供するすべての無線端末の最悪値を想定して付加するパリティを決めているが、実施の形態2では、配信サーバが、各APからの符号化パラメータを取得し、これによって、符号化を実現するようにしたものである。図11は、本実施の形態における配信サーバ7内部のブロック図である。実施の形態1と同じ機能をもつ構成ブロックには同じ符号を付して、説明を省略する。配信サーバ7は、受信IF部26で基幹LAN2を経由して、全APからそのときの符号化パラメータを取得する。そして、制御部25は、取得した全APの符号化率の中で最も符号化率の小さい値で、誤り訂正符号化を実施するように誤り訂正符号化部22へ指示する。実施の形態1では、配信サーバ1は、常に最悪値を想定して最も負荷の重い符号化処理をしなければならないが、このようにすることで、配信サーバ7の符号化処理の負担を必要最小限に下げることができるとともに、基幹LAN2の帯域も節約できる。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. The difference between the second embodiment and the first embodiment is an error correction coding process in the distribution server. In the first embodiment, the parity to be added is determined in advance assuming the worst value of all wireless terminals that provide the service. In the second embodiment, the distribution server acquires the encoding parameters from each AP. Thus, the encoding is realized. FIG. 11 is a block diagram inside the
(実施の形態3)
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3が実施の形態1と異なる点は、無線端末の誤り率情報をAP側が取得する方法である。実施の形態1では、AP側が無線端末に送信要求を出して、送信要求を受け取った無線端末が、映像データを受信しながら、時間を空けてAP側に送信していた。このために、無線伝送路上で冗長データの送受信が発生したり、AP、無線端末ともに余分な処理が発生して伝送速度を落とす原因となる。
(Embodiment 3)
Next,
実施の形態3は、受信端末の誤り率情報は、配信サーバと接続された有線LANを経由して配信サーバへ送信し、この情報を基に配信サーバは符号化パラメータを決定する。図12は本実施の形態における無線通信システムの構成図である。実施の形態1と同じ機能を有する構成ブロックは同じ符号を付して説明は省略する。配信サービスを受信するすべての無線端末は、有線LAN8で配信サーバ1とつながっている。こうすることにより、無線端末からの誤り率情報は、有線LAN8を経由して安定に送ることができるとともに、無線通信で冗長なデータを送る必要がないため通信速度を下げる心配がない。また、配信サーバ1は、各無線端末から取得した誤り率情報から図9の参照テーブルを使用して、各APでの符号化パラメータを決定する。そして、映像データとは別に、基幹LAN2を経由して各APへそれぞれのパラメータを送信し、各APは受信したパラメータにしたがって、パリティの削除を行う。これにより、必要最小限のパリティを付加できるとともに、伝送スピードを損なうことがない。
In the third embodiment, the error rate information of the receiving terminal is transmitted to the distribution server via the wired LAN connected to the distribution server, and the distribution server determines the encoding parameter based on this information. FIG. 12 is a configuration diagram of the wireless communication system in the present embodiment. The constituent blocks having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. All wireless terminals that receive the distribution service are connected to the
以上説明したように、本発明の無線通信システムによれば、配信サーバから基地局経由で各無線端末に映像・音声データが同報配信される場合も、各基地局に過度の負担をかけることなく、各基地局毎に通信性能と品質の最適化が可能となる無線通信システムを提供することができる。 As described above, according to the wireless communication system of the present invention, even when video / audio data is broadcast from the distribution server to each wireless terminal via the base station, an excessive burden is placed on each base station. In addition, it is possible to provide a radio communication system capable of optimizing communication performance and quality for each base station.
本発明は、例えば、無線LANを使ってパケット単位でデータを通信する無線通信システムであって、特に通信誤りが発生する可能性が大きな通信路で映像信号等の情報を配信するような無線通信システムに利用することが可能である。 The present invention is, for example, a wireless communication system that communicates data in units of packets using a wireless LAN, and particularly wireless communication that distributes information such as video signals through a communication path that is highly likely to cause a communication error. It can be used for the system.
1,7 配信サーバ
2 基幹LAN
3,3−1〜3−m AP(無線基地局)
4,4−1〜4−n1,5,5−1〜5−n2 無線端末
6,6−1〜6−m サービスゾーン
8 有線LAN
20 映像データ格納部
21 パケット分割部
22 誤り訂正符号化部
23 送信IF部
24,25 制御部
26 受信IF部
30,50 送信部
31,51 受信部
32,42 LAN_IF
33 誤り訂正変更部
34,54 無線パケット生成部
35,55 変調部
36,56 送信アンテナ
37,57 受信アンテナ
38,58 復調部
39,59 無線パケット抽出部
40 誤り率データ抽出部
41 訂正能力制御部
52,62 外部IF
53 誤り率データ挿入部
60 誤り訂正復号化部
61 誤り率計算部
1,7
3,3-1 to 3-m AP (radio base station)
4,4-1 to 4-n1,5,5-1 to 5-
20 video
33 Error
53 Error rate
Claims (8)
誤り訂正符号を用いてデータから誤り訂正符号化データを生成し、前記複数の無線基地局へ配信する配信サーバとを備え、
前記無線基地局と前記配信サーバが第1の有線LANで接続された無線通信システムにおいて、
前記無線基地局は前記サービスを提供するエリアの前記無線通信路の通信状態を検出する通信状態検出手段と、前記通信状態検出手段による検出結果に基づいて、前記誤り訂正符号化データの一部を削除するように制御する制御手段とを有し、
前記無線基地局は前記制御手段による制御後の前記誤り訂正符号化データを前記無線端末へ送信することを特徴とする無線通信システム。 A plurality of radio base stations that provide services to the subordinate radio terminals via a radio communication path;
A server for generating error correction encoded data from data using an error correction code and distributing to the plurality of radio base stations;
In the wireless communication system in which the wireless base station and the distribution server are connected by a first wired LAN,
The wireless base station detects a communication state of the wireless channel in an area providing the service, and a part of the error correction encoded data based on a detection result by the communication state detection unit. Control means for controlling to delete,
The wireless communication system, wherein the wireless base station transmits the error correction encoded data after the control by the control means to the wireless terminal.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007064744A JP2008228024A (en) | 2007-03-14 | 2007-03-14 | Radio communication system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015523779A (en) * | 2012-05-21 | 2015-08-13 | アルカテル−ルーセント | System and method for multi-channel FEC encoding and data transmission |
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2007
- 2007-03-14 JP JP2007064744A patent/JP2008228024A/en active Pending
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