JP2011151724A - 無線通信装置、無線通信方法、通信制御装置、およびプログラム - Google Patents

無線通信装置、無線通信方法、通信制御装置、およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】下位レイヤにおける冗長度に応じて、上位レイヤにおける送信データの誤り訂正符号化の冗長度を動的に変化することが可能な無線通信装置を提供する。
【解決手段】無線通信装置は、無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記第１の冗長情報に基づいて、前記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部と、送信データをパケット化してデータパケットを生成するパケタイズ部と、前記通信制御部により決定された前記第２の冗長度に基づいて、前記パケタイズ部により生成されたデータパケットに対して冗長パケットを付加する冗長符号化部とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法、通信制御装置、およびプログラムに関する。
近年、ブロードバンドの普及に伴い、映像や音声などファイルサイズの大きなデータがネットワーク上で送受信されるようになってきた。このような映像や音声などのマルチメディアファイルの伝送に用いられる伝送方式の一つにストリーム型の伝送方式がある。従来のダウンロード型の伝送方式は、ファイルの転送が完全に終わるまでそのファイルを再生することができない。ところが、ストリーム型の伝送方式は、データの転送と並行して受信したデータの再生をすることができる。このため、ストリーム型の伝送方式は、インターネット電話、テレビ電話、およびビデオオンデマンドなどのサービスにおいて利用されている。
このストリーム型の伝送方式に適したインターネット技術に、ＩＥＴＦ ＲＦＣ３５５０で規定されているＲＴＰ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）方式がある。ＲＴＰ方式によるデータ転送においては、時間情報としてタイムスタンプがパケットに付加される。これにより、送信側と受信側との間で時間的関係の把握をすることが可能となり、パケット転送時の遅延ゆらぎ（ジッター）などの影響を受けることなく同期再生をすることが可能となる。
ここで、ＲＴＰ方式は、実時間でのデータ転送を保証しない。パケット配送の優先度や設定、管理などはＲＴＰが提供するトランスポートサービスの範疇ではないため、ＲＴＰパケットは他のパケットと同様に配送遅延やパケット損失が起きる可能性がある。
そこで、ＲＴＰ方式を用いてデータ転送の信頼性を向上させる手法として、アプリケーション層で用いられる前方誤り訂正符号化方式（以下、ＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）方式ともいう。）がある。ＦＥＣ方式は、冗長符号化を用いた、損失パケットの回復技術である。送信側の通信装置は、送信パケットから冗長パケット（パリティパケット）を生成して送信パケットに付加し、受信側の通信装置は、この付加された冗長パケットを用いて送信パケットを復号することで、損失パケットを回復することができる（例えば、特許文献１）。
ところで、近年高ビットレートの無線伝送において、複数の送受信アンテナを用いたＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）が有効な手法とされ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎなどの無線システムの物理レイヤおよびメディアアクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤにおいて実現されている。
ＭＩＭＯによる通信の信号処理モードとして代表的なものは、複数の送信アンテナから複数の空間ストリームを同時に送信することにより、空間ストリームを多重化して、伝送ビットレートを高速化させる空間分割多重（ＳＤＭ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）（例えば、非特許文献１）と、空間ストリーム数より多い本数の送信アンテナからの拘束条件の下に空間ストリームを同時に送信することにより伝送ビットの誤り耐性を高める時空間ブロック符号化（ＳＴＢＣ：Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｉｎｇ）（例えば、非特許文献２）とが代表的な手法である。
このうち、ＳＤＭは、送信機側では複数のアンテナを用いて送信データを複数のストリームに分配して送出し、受信機側は複数のアンテナにより受信した空間多重信号に対してチャネル特性を利用した信号処理を行うことによって空間分離し、ストリーム毎の信号をクロストークなしに取り出すことができる。ＭＩＭＯ通信方式によれば、周波数帯域を増大させることなく、アンテナ本数に応じて伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成することができる。このＳＤＭは、複数の送信アンテナから複数の空間ストリームを同時に送信するため、伝送レートの高速化には極めて有効である。ところが、伝送特性は伝送条件に依存し、例えば、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や、信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が高い場合には、伝送性能が極端に低下する欠点がある。
一方、ＳＴＢＣは、複数の送信アンテナからの送信情報に拘束条件をつけて送信する、すなわち、冗長化を図って送信する。このため、ＳＤＭと比較すると伝送レートの高速化は望めないが、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や、ＳＮＲが低い場合においても、伝送性能の劣化が少なく、高いダイバーシティ効果が得られるという利点がある。
そこで、ＭＩＭＯを用いた無線通信装置において、ＳＤＭとＳＴＢＣとの２つのモードを電波状況などに応じて動的に切替えて用いる装置が提案されている。
特開２００８−１６０４９９号公報
A. van Zelst, R. van Nee, and G. A. Awater, ``Space Division Multiplexing (SDM) for OFDM System'', IEEE Proceeding of VTC-Spring 2000, pp. 6-10,1998. D. Agrawal, V. Tarokh, A. Naguib, and N. Seshadri, ``Space-Time Coded OFDM for High Data-Rate Wireless Communication over Wideband Channels'', IEEE Proceeding of VTC '98, pp. 2232-2236, 1998.
しかし、物理層／ＭＡＣレイヤがＳＤＭモードとＳＴＢＣモードとを動的に切替えて用いる無線通信装置において、アプリケーション層ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）にＦＥＣを適用する場合には、冗長パケットが過剰に付加され、帯域が無駄に消費される場合があるという問題があった。つまり、従来、アプリケーション層において用いられるＦＥＣは下位層からの情報とは独立しており、ＦＥＣ冗長度は単一チャネル（ＳＩＳＯ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）での回復率を想定して算出される。このため、ＳＴＢＣモードにおいては、物理層およびＭＡＣ層において既に冗長化を図って送信されているにも関わらず、アプリケーション層においてさらにＳＤＭモードにおける場合と同様に冗長パケットが付加されていた。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、下位レイヤにおける冗長度に応じて上位レイヤにおける送信データの誤り訂正符号化の冗長度を動的に変化することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信方法、通信制御装置、およびプログラムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、上記検出部により検出された上記第１の冗長情報に基づいて、上記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部と、送信データをパケット化してデータパケットを生成するパケタイズ部と、上記通信制御部により決定された上記第２の冗長度に基づいて、上記パケタイズ部により生成されたデータパケットに対して冗長パケットを付加する冗長符号化部とを有する、無線通信装置が提供される。
かかる構成によれば、無線通信装置は、下位レイヤの冗長度に応じて上位レイヤにおける送信データの誤り訂正符号化の冗長度を決定する。このため、従来は下位レイヤの冗長度に関わらず冗長符号化の冗長度が決められていたため、求められる品質以上に過剰な冗長化がなされて帯域が無駄に使用されていたが、これを最適化することができる。すなわち、下位レイヤにおいて既に冗長化されている場合には、冗長度を下げる制御を行うことができるため、従来は無駄な冗長パケットに使用されていた帯域を送信データに当てることができる。
また、上記検出部は、上記無線通信に用いられる信号処理モード、空間ストリーム数、および最大空間ストリーム数を含む上記第１の冗長情報を検出し、上記通信制御部は、上記検出部の検出した上記信号処理モード、上記空間ストリーム数、及び上記最大空間ストリーム数に応じて上記第２の冗長度を決定してもよい。
また、上記通信制御部は、上記検出部の検出した上記信号処理モードが複数のアンテナで同時に同じデータを送信する信号処理モードである場合に、検出された上記最大空間ストリーム数及び空間ストリーム数が大きいほど上記第２の冗長度が小さくなるように制御を行ってもよい。
また、上記第２の冗長度は、上記冗長符号化部において得られる各符号化ブロックにおける元データパケット数と冗長パケット数との比率を示し、上記通信制御部は、パケットロス率の情報に基づいて、上記パケットロス率をｐ、上記元データパケット数をｋ、上記冗長パケット数をｎ−ｋ、目標符号化ブロック損失率をＰｔ、上記空間ストリーム数をＭ、上記最大空間ストリーム数をＭｍａｘとするときに、上記検出部の検出した上記信号処理モードが複数のアンテナで同時に同じデータを送信する信号処理モードである場合には下記の数式１を満たすように上記元データパケット数ｋおよび上記冗長パケット数ｎ−ｋを決定してもよい。
Figure 2011151724
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線通信に用いる信号処理モードを切替えて用いることのできる無線通信装置の、検出部が、上記無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出するステップと、通信制御部が、上記検出部により検出された上記第１の冗長情報に基づいて、上記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定するステップと、パケタイズ部が、送信データをパケット化してデータパケットを生成するステップと、冗長符号化部が、上記通信制御部により決定された上記第２の冗長度に基づいて、上記パケタイズ部により生成されたデータパケットに対して冗長パケットを付加するステップとを含む、無線通信方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、上記検出部により検出された上記第１の冗長情報に基づいて、上記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部とを有する通信制御装置が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、上記検出部により検出された上記第１の冗長情報に基づいて、上記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部として機能させるためのプログラムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、下位レイヤにおける冗長度に応じて符号化における送信パケットの冗長度を動的に変化させることができる。
本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成図である。 ＲＴＰパケットのフォーマットを示す図である。 ＲＴＣＰパケットのフォーマットを示す図である。 同実施形態に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図である。 パケット送信処理を示すフローチャートである。 冗長度決定処理を示すフローチャートである。 同実施形態に係る無線通信装置による効果を説明するための説明図である。 同実施形態に係るデータ受信装置の構成を示すブロック図である。 パケット受信処理を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．無線通信システムの構成
２．データ送信装置の構成
３．送信処理
４．効果の例
５．データ受信装置の構成
６．受信処理
＜１．無線通信システムの構成＞
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す構成図である。
本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０は、データ送信装置１００とデータ受信装置２００とを有している。このデータ送信装置１００とデータ受信装置２００とは、無線通信機能を有する無線通信装置であり、ＭＩＭＯ通信に対応している。また、このデータ送信装置１００とデータ受信装置２００とは、ネットワーク３００を介して接続されている。データ送信装置１００とデータ受信装置２００との間で伝送されるデータは、ＲＴＰ方式を用いてストリーム型の伝送方式により伝送され、ＦＥＣ符号化を用いてデータ伝送の信頼性を向上させている。ここで伝送されるデータとしては、主にビデオデータやオーディオデータなどが挙げられる。
データ送信装置１００は、伝送データをパケット化し、さらに所定時間毎に冗長符号化としてのＦＥＣ符号化を行った後に、こうして生成されたＲＴＰパケットをデータ受信装置２００に送信する。ここで用いられるＲＴＰパケットのフォーマットを図２に示す。図２は、ＲＴＰパケットのフォーマットを示す説明図である。
ＲＴＰパケットは、ＲＴＰヘッダとＲＴＰペイロードとを含む。ＲＴＰヘッダには、バージョン番号Ｖ、パディングＰ、拡張ヘッダの有無を示す拡張ビットＸ、ＣＳＲＣカウントＣＣ、マーカ情報Ｍ、ペイロードタイプＰＴ、シーケンス番号、タイムスタンプＴＩＭＥＳＴＡＭＰ、同期ソース識別子、貢献ソース識別子、及び拡張ヘッダの各フィールドが設けられている。
データ受信装置２００において、ＲＴＰヘッダに付与されたタイムスタンプによりＲＴＰパケットの展開時に処理時間の制御が実行され、リアルタイム画像、または音声の再生制御が可能となる。なお、例えば、動画像データの符号化データを格納したＲＴＰパケットにおいては、１つのビデオフレームに属する複数のＲＴＰパケットに共通のタイムスタンプが設定され、各フレームを構成する終端パケットには、終端であることを示す識別フラグがＲＴＰヘッダに格納される。
また、データ送信装置１００とデータ受信装置２００とは、ＲＴＣＰ（Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを送受信する。ＲＴＣＰパケットは、ＲＴＰと組み合わせて使うパケットであり、データの送受信制御および送信端末と受信端末との情報が記述されている。データ受信装置２００がパケットロス率を含むＲＴＣＰパケットを定期的に送信することで、データ送信装置１００は、ネットワークの状況を知ることができる。
ここでＲＴＣＰパケットのフォーマットを図３に示す。図３は、ＲＴＣＰパケットのフォーマットを示す説明図である。このＲＴＣＰパケットは、ＲＴＣＰヘッダとＲＴＣＰデータとを含む。ＲＴＣＰヘッダには、バージョン情報Ｖ、パディングＰ、サブタイプＳｕｂ、パケットタイプＰＴ、レングス情報ｌｅｎｇｔｈ、ＳＳＲＣ（Ｓｙｎｃｈｒｏｚｉｎａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ）／ＣＳＲＣ（Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｎｇ Ｓｏｕｒｃｅ）識別子、アスキー（ＡＳＣＩＩ）で記述されるアプリケーションネームの各フィールドが設けられており、さらにこの後にアプリケーション固有の情報が付加される。
なお、このデータ送信装置１００とデータ受信装置２００との間の通信には、複数の送受信アンテナを用いるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）が用いられ、物理／ＭＡＣレイヤにおいてその信号処理方式は、ＳＤＭモードとＳＴＢＣモードとを動的に切替えて用いる。上述の通り、ＳＤＭモードは複数のアンテナを用いて複数の情報を同時に送信する方式であり、ＳＴＢＣモードは複数のアンテナを用いて同じ情報を複数同時に送信する方式である。つまり、ＳＴＢＣモードを用いた通信は、物理／ＭＡＣレイヤにおいてすでに冗長化されている。
ところが、従来は物理／ＭＡＣレイヤにおいてＳＤＭモードが用いられている場合であっても、ＳＴＢＣモードが用いられている場合であっても同様に、即ち、冗長化されているか否かに関わらず一様に同じ冗長度でアプリケーション層における誤り訂正の冗長符号化が行われていた。このため、ＳＴＢＣモードの場合には求められる品質以上に過剰に冗長パケットが付加され、限られた帯域を無駄に消費されている場合があった。この問題に対応するべく発明された本実施形態に係るデータ送信装置の構成について、次に説明する。
＜２．データ送信装置の構成＞
ここで、図４を参照しながら、本実施形態に係るデータ送信装置１００の構成について説明する。図４は、本実施形態に係るデータ送信装置１００の構成を示す機能ブロック図である。
データ送信装置１００は、エンコーダ１０２と、パケタイズ部１０４と、冗長符号化部１０６と、ＲＴＰ送信部１０８と、通信部１１０と、通信制御部１１８と、検出部１１４と、記憶部１１６と、ＲＴＣＰ通信部１１８とを主に有する。
エンコーダ１０２は、送信データに対して符号化処理、例えばＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、ＪＰＥＧ２０００などの圧縮処理を行う機能を有する。エンコーダ１０２は、通信制御部１１８から通知されたデータレートに基づいて圧縮した符号化データを生成し、パケタイズ部１０４に入力する。
パケタイズ部１０４は、送信データをＲＴＰに従ってパケット化したデータパケットを生成する。このＲＴＰは、ＩＥＴＦ ＲＦＣ３５５０で規定されている。パケタイズ部１０４は、エンコーダ１０２から入力された符号化データをペイロードとしたパケットを生成する処理を実行する。このペイロードデータに対して図２に示したＲＴＰヘッダを付加してパケット化する。
冗長符号化部１０６は、パケタイズ部１０４において生成されたパケットに対して、所定単位時間毎にＦＥＣ冗長符号化を行い冗長パケットを付加する。このとき冗長符号化部１０６は、所定単位時間毎の複数個のパケットを１つのＦＥＣブロックの元データパケットとしてリードソロモン(ＲＳ)符号などの消失誤り訂正符号を用いて冗長符号化を行う。例えば、（ｎ，ｋ）ＲＳ符号を用いる場合、冗長符号化部１０６では、冗長符号化前のｋ個の元データパケットから、ｎ−ｋ個の冗長パケットが生成される。なお、このときｎ＞ｋである。このときの元データパケットと冗長パケットとの比率を示す冗長度は、通信制御部１１８により決定され、これに従って冗長符号化部１０６はＦＥＣ符号化を実行する。また、冗長符号化部１０６は、冗長符号化後のパケットをＲＴＰ送信部１０８に入力する。
ＲＴＰ送信部１０８は、冗長符号化部１０６から入力された各符号化ブロックを構成するパケットにＩＰヘッダを付与してネットワーク３００に送信する。
通信部１１０は、無線システムにおける物理／ＭＡＣレイヤに想到し、他の無線通信装置とＲＴＰパケットやＲＴＣＰパケットなどの無線信号を送受信するインタフェースであり、送信部および受信部としての機能を有する。
ＲＴＣＰ通信部１１２は、他の無線通信装置との間で、ＲＴＣＰパケットの通信を行う。このＲＴＣＰは、ＩＥＴＦ ＲＦＣ３５５０で規定されている。ＲＴＣＰ通信部１１２は、パケットロス率情報を含んだＲＴＣＰパケットをデータ受信装置２００から受信する。このパケットロス率情報は、通信制御部１１８におけるレート割当処理で使用される。
検出部１１４は、無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する。具体的には、検出部１１４は、ＡＰＩ、関数、又は無線ハードウェアに対応するドライバなどからＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｅｔ）セット情報を取得する。ＭＣＳセットは、変調方式、符号化方式、空間ストリーム数、及びデータレートのセットで、複数個のリストとして存在する。そして、検出部１１４は、この取得したＭＣＳセット情報を記憶部１１６に予め記憶されたＭＣＳセット情報と照合し、ＭＩＭＯ信号処理モードがＳＴＢＣかＳＤＭかの区別と、ＳＴＢＣであった場合には空間ストリーム数、及び最大空間ストリーム数を検出する。そして、検出部１１４は、検出した信号処理モード、空間ストリーム数、及び最大空間ストリーム数を含む第１の冗長情報を通信制御部１１８に入力する。
記憶部１１６は、データ格納用の装置であり、ＭＣＳのセットを記憶する。このＭＣＳのセットは、予め取得して設定し、ＭＣＳの各セット時の空間ストリーム数、その中から、最大空間ストリーム数を取得する。記憶部１１６の具体的な例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの磁気記録媒体や、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）、ＰＲＡＭ（Phase change Random Access Memory）などの不揮発性メモリが挙げられるがこれに限られない。
通信制御部１１８は、上述した通信処理全般を制御する機能を有する。本実施形態において通信制御部１１８は、特にＭＩＭＯの信号処理モード、空間ストリーム数、及び最大空間ストリーム数を含む第１の冗長情報（即ち、物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す情報）に基づいて、物理／ＭＡＣレイヤより上位のレイヤであるアプリケーション層における冗長度である第２の冗長度、すなわち、冗長符号化部１０６における符号化の冗長度を決定する機能を有する。また、通信制御部１１８は、この決定した冗長度に基づいたデータレートをエンコーダ１０２に通知する。
具体的には、通信制御部１１８は、無線通信装置において用いられるＭＩＭＯの信号処理モードが冗長性のあるものか否か、及び、データ送信に用いられる空間ストリーム数に応じて符号化の冗長度を決定する。即ち、通信制御部１１８は、ＭＩＭＯの信号処理モードが、複数の送信アンテナから同じ情報を複数同時に送信するＳＴＢＣモードである場合には、送信に用いる最大空間ストリーム数／空間ストリーム数の値が大きいほど冗長符号化に用いる第２の冗長度が小さくなるよう制御する。
＜３．送信処理＞
次に、図５及び図６を参照しながら、データ送信装置１００の送信処理について説明する。図５は、パケット送信処理を示すフローチャートである。また図６は、冗長度決定処理を示すフローチャートである。
送信処理全体の流れについて、図５を参照すると、まずデータ送信装置１００は、エンコーダ１０２においてエンコード処理を実行する（Ｓ１０２）。具体的には、エンコーダ１０２は、送信データに対して通信制御部１１８から通知されたデータレートに基づいて圧縮した符号化データを生成し、パケタイズ部１０４に入力する。
そして、エンコーダ１０２から符号化データを入力されたパケタイズ部１０４は、ＲＴＰに従って、入力された符号化データをペイロードとしたパケットを生成する（Ｓ１０４）。次に、冗長符号化部１０６はパケタイズ部１０４において生成されたパケットに対して、所定時間毎にＦＥＣ冗長符号化を行い、冗長パケットを付加する冗長符号化処理を実行する（Ｓ１０６）。この冗長符号化されたパケットはＲＴＰ送信部においてＩＰヘッダが付与され、無線通信インタフェースである通信部１１０からデータ受信装置に向けて送信される（Ｓ１０８）。
以上が送信処理の全体の流れである。ここで、通信制御部１１８におけるデータレート及びＦＥＣ冗長度の決定処理について図６を参照しながら説明する。通信制御部１１８は、冗長符号化部１０６により得られるＦＥＣブロックにおける冗長パケット数を決定するが、例えば、ビデオデータを送信する場合には、ビデオデータの１フレーム毎に冗長度を決定する。
まず、通信制御部１１８は、データレート及び冗長度の決定処理を終了するか否かを判断する（Ｓ２０２）。通信制御部１１８は、例えば、データの送信終了がユーザにより指示されるとき、このデータレート及び冗長度の決定処理を終了すると判断する。ここで終了しないと判断される場合には、次に、通信制御部１１８は、総送信レートを決定し（Ｓ２０４）、あらにデータパケットレートを決定する（Ｓ２０６）。このとき通信制御部１１８は、例えばＩＥＴＦ ＲＦＣ３４４８「ＴＣＰ Ｆｒｉｅｎｄｌｙ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＴＦＲＣ）：Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ」に従ったレート制御を実行する。通信制御部１１８は、ＲＴＣＰ通信部１１２からパケットロス率、往復伝送遅延（ＲＴＴ）などのネットワーク状態情報と、冗長符号化部１０６からの冗長度に基づいて総送信レートとデータパケットレートとを決定する。
そして、通信制御部１１８は、算出したデータパケットレートをエンコーダ１０２に通知する（Ｓ２０８）。次に、通信制御部１１８は、ネットワーク状態情報と信号処理モード、空間ストリーム数、及び最大空間ストリーム数を含む第１の冗長情報とを取得する（Ｓ２１０及びＳ２１２）。
ここでネットワーク状態情報は、例えば、データ送信装置１００のＲＴＣＰ通信部１０８と、後述するデータ受信装置のＲＴＣＰ通信部との間で送受信されるＩＥＴＦ ＲＦＣ３５５０に記載のＲＴＣＰ Ｓｅｎｄｅｒ Ｒｅｐｏｒｔ（ＳＲ）パケット、及びＲＴＣＰ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｒｅｐｏｒｔ（ＲＲ）パケットにより得ることができる。ネットワーク状態情報としては、往復伝送遅延（ＲＴＴ）、パケットロス率など様々なパラメータが用いられて良い。
そして、次に通信制御部１１８は、ＦＥＣ冗長度を決定する（Ｓ２１４）。ここでＦＥＣ冗長度は、以下の処理により決定される。通信制御部１１８は、ステップＳ２１０において取得したパケットロス率が目標とされるＦＥＣ復号後のブロック損失率を満たすために必要な冗長度を算出する。例えば、パケットロス率をｐ、元データパケット数をｋ、冗長パケット数をｎ−ｋ、目標符号化ブロック損失率をＰｔ、空間ストリーム数をＭ、最大空間ストリーム数をＭｍａｘとするとき、通信制御部１１８は、以下の数式１または数式２を満たすように、元データパケット数ｋおよび冗長パケット数ｎ−ｋを決定する。
Figure 2011151724
ここで通信制御部１１８は、ステップＳ２１２において取得した信号処理モードがＳＤＭである場合には、単一チャネル時と同様のＦＥＣパケットを付加することにより要求されるロス回復率を実現することができる。これは、ＳＤＭは最大空間ストリーム数分の情報を送信するためである。従って、通信制御部１１８は、信号処理モードがＳＤＭの場合には、Ｍ＝Ｍｍａｘを代入した上記の数式１を満たすように元データパケット数ｋおよび冗長パケット数ｎ−ｋを算出する。
一方、ステップＳ２１２において取得した信号処理モードがＳＴＢＣである場合には、通信制御部１１８は、上記の数式１に空間ストリーム数Ｍと最大空間ストリーム数Ｍｍａｘの影響を反映した数式１を満たすように元データパケット数ｋおよび冗長パケット数ｎ−ｋを算出する。上述の通り、ＳＴＢＣは複数のアンテナを用いて、それぞれのアンテナから最大空間ストリーム数以下のストリーム数で同じ情報を複数同時に送信する。このため、既に冗長化されており、ＳＤＭの場合や単一チャネルを用いた送信と同様にＦＥＣ冗長化を行うと無駄に過剰な冗長化がなされる可能性が非常に高い。そこで、ＳＴＢＣを用いる通信の場合には、送信に用いる最大空間ストリーム数／空間ストリーム数が大きいほどＦＥＣ冗長度が低くなるように制御するために冗長度の算出においてこの空間ストリーム数を考慮した。
次に、通信制御部１１８は決定したＦＥＣ冗長度情報を冗長符号化部１０６に通知する（Ｓ２１６）。
＜４．効果の例＞
以上説明したように、本発明の一実施形態に係るデータ送信装置１００は、ＭＩＭＯの信号処理モードがＳＴＢＣである場合、すなわち、物理／ＭＡＣレイヤレベルにおいて冗長化されている場合には、アプリケーション層における冗長化であるＦＥＣ符号化における冗長度の算出に、送信に用いられる空間ストリーム数を考慮して、用いられる最大空間ストリーム数が多いほどＦＥＣ冗長度を低くする（ＦＥＣ冗長パケット数を少なくする）。
かかる構成によれば、例えば図７に示したように、無線通信に用いる信号処理モードがＳＤＭである場合に比べて、ＳＴＢＣの場合には、総送信レート中のＦＥＣ冗長レートの割合が低くなるため、送信データ本体の送信レートであるデータパケットレートの割合を増やすことができる。例えば、動画像伝送の場合には、従来と比較してより高品質での画像伝送を実現することができるという効果がある。従来、無駄に冗長化されていたために占有されていた帯域を送信データの伝送に当てることができるため、効率のよいストリーミング通信が実現できる。
さらに、従来は、ＦＥＣの符号化は冗長度が高いほど処理時間がかかるため遅延の増大につながっていた。本実施形態に係るデータ送信装置によれば、冗長度が最適化されて無駄に高い冗長度で符号化される可能性を低減することができるため、遅延を抑制することができるという効果がある。
＜５．データ受信装置の構成＞
次に、データ送信装置１００から送信されたストリーミングデータを受信するデータ受信装置２００の構成について図８を参照しながら説明する。図８は、データ受信装置の構成を示すブロック図である。
データ受信装置２００は、通信部２０２と、ＲＴＰ受信部２０４と、冗長復号化部２０６と、デパケタイズ部２０８と、デコーダ２１０とを主に有する。
通信部２０２は、無線システムにおける物理／ＭＡＣレイヤに相当し、他の無線通信装置とＲＴＰパケットやＲＴＣＰパケットなどの無線信号を送受信するインタフェースであり、送信部および受信部としての機能を有する。
ＲＴＰ受信部２０４は、データ送信装置１００からネットワーク３００を介して送られてくるパケットを受信し、内蔵の受信バッファに一時的に蓄積する。そして、受信バッファに保持された各ＦＥＣブロックのパケットのうち元データパケットにロスがあった場合、復号化が可能であるときには冗長復号化部２０６に受信したパケットを入力する。そして、ＲＴＰ受信部２０４は、元データパケットにロスがない場合にはそのままのパケットを、元データパケットにロスがあった場合には、冗長復号化部２０６において復号化されたパケットをデパケタイズ部２０８に入力する。また、ＲＴＰ受信部２０４は、パケットロス率の情報をＲＴＣＰ通信部２１２に通知する。
冗長復号化部２０６は、ＲＴＰ受信部２０４から受信パケットが入力された場合に、入力された受信パケットに対してＦＥＣ復号化を実行し、ロスしたパケットを復元する機能を有する。冗長復号化部２０６は、復号化した後のパケットをＲＴＰ受信部２０４に入力する。
デパケタイズ部２０８は、ＲＴＰ受信部２０４から入力されたＲＴＰパケットを解析する。そして、デパケタイズ部２０８は、ＲＴＰパケット内のヘッダ及びペイロードについての解析を実行し、パケット化前の符号化データを再構成する。
デコーダ２１０は、デパケタイズ部２０８において再構成された符号化データに対して復号化処理を施し、元のデータを得る。
ＲＴＣＰ通信部２１２は、データ送信装置１００との間でＲＴＣＰパケットの送受信を行う。本実施形態においては、ＲＴＣＰ通信部２１２は、少なくともパケットロス率を含むＲＴＣＰパケットをデータ送信装置１００に送信する。このときパケットロス率の情報は、上述の通りＲＴＰ受信部より提供される。
＜６．受信処理＞
次に、このデータ受信装置２００におけるデータ受信処理の流れを図９を参照しながら説明する。まず、データ受信装置において、ＲＴＰ受信部２０４は、１フレーム分のパケットを取得する（Ｓ３０２）。そして、ＲＴＰ受信部２０４は、この受信したパケットがパケットロスを含むか否かを判断する（Ｓ３０４）。
ステップＳ３０４の判断においてパケットロスがあると判断された場合、ＲＴＰ受信部２０４はパケットロスを含むパケットを冗長復号化部２０６に入力し、冗長復号化部２０６は入力されたパケットを冗長復号化する（Ｓ３０６）。
一方、パケットロスを含まない場合には、このステップＳ３０６における冗長復号化処理は省略される。そして次に、デパケタイズ部２０８はデパケタイズ処理を実行し（Ｓ３０７）、デコーダ２１０はデコード処理を実行する（Ｓ３０８）。そしてデータ受信装置２００は、このデコード処理後のデータを出力する（Ｓ３１０）。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、データ送信装置とデータ受信装置とがそれぞれ送信機能と受信機能のいずれかを有する構成について記載したが、本発明はかかる例に限定されない。もちろん、送受信機能を併せ持つ無線通信装置であってもよい。
尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。
１０ 無線通信システム
１００ データ送信装置
１０２ エンコーダ
１０４ パケタイズ部
１０６ 冗長符号化部
１０８ ＲＴＰ送信部
１１０ 通信部
１１２ ＲＴＣＰ通信部
１１４ 検出部
１１６ 記憶部
１１８ 通信制御部
２００ データ受信装置
３００ ネットワーク

Claims (7)

  1. 無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記第１の冗長情報に基づいて、前記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部と、
    送信データをパケット化してデータパケットを生成するパケタイズ部と、
    前記通信制御部により決定された前記第２の冗長度に基づいて、前記パケタイズ部により生成されたデータパケットに対して冗長パケットを付加する冗長符号化部と、
    を備える、無線通信装置。
  2. 前記検出部は、前記無線通信に用いられる信号処理モードと空間ストリーム数とを含む前記第１の冗長情報を検出し、
    前記通信制御部は、前記検出部の検出した前記信号処理モードと前記空間ストリーム数に応じて前記第２の冗長度を決定する、
    請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 前記通信制御部は、前記検出部の検出した前記信号処理モードが複数のアンテナで同時に同じデータを送信する信号処理モードである場合に、検出された前記最大空間ストリーム数／前記空間ストリーム数の値が大きいほど前記第２の冗長度が小さくなるように制御を行う、請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 前記第２の冗長度は、前記冗長符号化部において得られる各符号化ブロックにおける元データパケット数と冗長パケット数との比率を示し、
    前記通信制御部は、パケットロス率の情報に基づいて、前記パケットロス率をｐ、前記元データパケット数をｋ、前記冗長パケット数をｎ−ｋ、目標符号化ブロック損失率をＰｔ、前記空間ストリームの最大数をＭｍａｘ、前記空間ストリーム数をＭとするときに、前記検出部の検出した前記信号処理モードが複数のアンテナで同時に同じデータを送信する信号処理モードである場合には、
    Figure 2011151724
     の式を満たすように、前記元データパケット数ｋおよび前記冗長パケット数ｎ−ｋを決定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
  5. 無線通信に用いる信号処理モードを切替えて用いることのできる無線通信装置の、
    検出部が、前記無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出するステップと、
    通信制御部が、前記検出部により検出された前記第１の冗長情報に基づいて、前記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定するステップと、
    パケタイズ部が、送信データをパケット化してデータパケットを生成するステップと、
    冗長符号化部が、前記通信制御部により決定された前記第２の冗長度に基づいて、前記パケタイズ部により生成されたデータパケットに対して冗長パケットを付加するステップと、
    を含む、無線通信方法。
  6. 無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記第１の冗長情報に基づいて、前記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部と、
    を備える通信制御装置。
  7. コンピュータを、
    無線通信の物理／ＭＡＣレイヤにおける冗長度を示す第１の冗長情報を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記第１の冗長情報に基づいて、前記レイヤより上位のレイヤにおける第２の冗長度を決定する通信制御部と、
    して機能させるためのプログラム。

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