JP4108515B2

JP4108515B2 - 無線端末装置

Info

Publication number: JP4108515B2
Application number: JP2003082704A
Authority: JP
Inventors: 隆史渡邉
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2023-03-25
Also published as: JP2004297120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像データ等を無線パケットネットワークを介して伝送する無線端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の高速無線通信方式としてcdma2000 1x EV-DO方式が開発されている。cdma2000 1x EV-DO方式では、携帯通信端末から受信した受信状態を通知する情報に基づいて、基地局が当該端末へ送信するデータの変調方式を切り替えることにより、当該端末の受信状態が良好な時は、誤り耐性が低いが高速な通信レート、受信状態が悪いときは、低速だが誤り耐性の高い通信レートを使用することが可能となっている。
【０００３】
cdma2000 1x EV-DO方式では、予測や過去の下りデータ伝送の誤り率等の統計データによる補正等を考慮して求められた極めて正確なデータ通信速度を直接的に示す、予測下りデータ通信速度（ＤＲＣ；Data Rate Control Bit）をテーブルとして端末側が備え、このテーブルに基づいて、上記予測下りデータ通信速度を端末から前記基地局へ通知するようになっている。
基地局では、すべての端末からのＤＲＣ情報に基づいてスケジューリングを行い、下りリンクでデータを送信する端末を決定し、要求されたレートでデータを送信する。このスケジューリングとは、同一セクタに複数の端末が存在する場合、それぞれの電波受信状況に応じて、もっともチャネル環境がよい端末にデータを送信することであり、端末数が多いほどセクタ全体でのスループットは増加し、基地局は効率的なデータ送信を行うことができる。これにより、上記した種々の通信レートでのデータ通信が行われる。
【０００４】
また、cdma2000 1x EV-DO方式の下り方向（基地局から携帯通信端末への方向）では、時間を１／６００秒単位で分割し、その時間内では一つの携帯通信端末だけとの通信を行い、通信相手の携帯通信端末を時間により切り替えることにより複数の携帯通信端末と通信を行う、時分割多重アクセス（TDMA；time division multiplex access）を採用している。これにより、常に、個々の携帯通信端末に対して最大の電力を持ってデータ送信を行うことが可能となり、携帯通信端末間で行うデータ通信を最速の通信速度で行うことができる。
【０００５】
このように、上述したcdma2000 1x EV-DO方式は、基地局から携帯通信端末への方向のデータ通信速度が携帯通信端末における受信状態（例えば受信電界強度、搬送波対干渉比=ＣＩＲ）によって大きく変化する、ベストエフォート型の無線パケットデータ通信システムということができる。
【０００６】
しかしながら、前記ベストエフォート型の無線パケットネットワークは、無線通信の特性上、ビットエラー率やパケットロス率、パケット遅延時間などが有線ネットワークのそれと比較して多く、また、適応変調方式を使用した無線パケットネットワークにおいては、データ伝送帯域幅が急激に変動するため、動画像ストリーミング配信に支障をきたすという問題がある。
【０００７】
そこで、従来における動画像配信システムは、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）を用いた配信方法が主流である。例えば、ネットワークの帯域幅変動に対処する配信方法として、動画像データに対し送信レートの低いものから高いものまでいくつかの送信パターンを用意し、最も低いレートのものから配信を開始する方法や、配信を開始する前に、いくつかのＩＰパケットをサーバ−クライアント間で送受することにより、配信可能なデータレートを測定して開始時の配信レートを決定する方法がある。
【０００８】
しかし、最も低いレートのものから配信を開始する方法では、受信レベルが良好な場合、すなわち、ネットワークの帯域幅が高い場合にも、最も低いレートから開始しなければならないという欠点があった。そのため、端末側が良好な受信状況にもかかわらず、品質の悪い画像からしか見ることができなかった。
また、配信開始前にデータレートを測定する方法では、余分なパケットの送受が必要であったり、実際の有効データ送出までに時間がかかったりするという欠点があった。
【０００９】
一方、配信中のビットレート制御として、受信側で輻輳を検出しなければ、現状よりも高いレートのものに変更し、輻輳を検出すれば、現状よりも低いレートのものへ変更する配信方法がある。輻輳の検出は受信側のパケットロスにより行われる。つまり、受信側でシーケンス番号の抜けを検出した場合や、一定時間を経過しても次のシーケンス番号のデータが受信側に到達せず、シーケンス番号の抜けを検出後サーバーに対して再送を要求したが、一定時間内に対応するシーケンス番号のデータが到着しない場合に、輻輳を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−３００６４４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、配信中においては、実際に受信したパケットからシーケンス番号の抜けを検出しデータレートを測定するために、受信レベルが悪い場所から良好な場所へ移動した場合には、輻輳がなくなるために実際に配信されているデータレート以上の帯域幅で、あるところまでしか検出できない。そのため、現状よりも一段、高いレートに切り替えた後、輻輳の状態を検出し、輻輳がなければ、もう一段高いレートという具合に、階段的に配信レートをあげる方法をとり、急激に帯域幅が大きくなった場合には、本来、配信できる最適なレートに到達するまでに時間がかかるという欠点があった。よって、本来ユーザが得られ得る良好な画質の動画像を見るまでに時間がかかり、ともすれば、最適なレートに到達する前に受信レベルが悪くなり、結果として、良好な画質が得られない場合もあった。
【００１２】
また、受信レベルが良好な場所から悪いところへ移動した場合には、無線通信の変調方式が変わるために、無線区間の帯域幅が低くなり、パケットの到着時間が遅くなるため、パケットロスなどの検出までに時間がかかるという欠点がある。このため、高いレートの配信データがネットワーク上や無線基地局のキューに溜まってしまうために、切り替えたレートのデータが到達するまでが遅くなる。一方端末側では、ネットワークの帯域幅が低くなっているにもかかわらず、パケットが到達しないので、サーバへ現状の高いレートのパケットを再送要求してしまう。よって不要なデータが多くなり、結果的に実帯域幅よりもかなり低いレートしか有効なデータが通らなくなるため、大きなコマ落ちや画像の停止といった画質劣化が生じるという問題点があった。
この発明はこのような点を鑑みてなされたもので、通信端末の受信レベルを常に最適な状態に保つことができ、安定した動画像配信を行うことのできる、無線パケットネットワークによる無線端末装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の無線端末装置は、データ配信サーバのデータを無線基地局を介して受信する無線端末装置であって、前記無線基地局から受信する受信信号の品質を測定する測定手段と、該受信信号の品質により前記無線基地局に対して要求する要求データ転送レートを決定する要求データ転送レート決定手段と、前記要求データ転送レートを前記無線基地局に送信する送信手段と、前記無線基地局が前記要求データ転送レートに基づいて前記無線端末装置に割り当てるものと決定したデータ転送レートを取得する取得手段と、前記要求データ転送レートと前記決定した受信データ転送レートとを比較する比較手段とを有し、前記決定した受信データ転送レートが前記要求データ転送レートに対して、所定値以上であったときに、前記無線基地局を介してデータ配信サーバからのデータ通信を開始することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の無線端末装置は、データ配信サーバのデータを複数の無線基地局のうちの任意の無線基地局を介して受信する無線端末装置であって、一の無線基地局から受信する受信信号の品質を測定する測定手段と、該受信信号の品質により前記一の無線基地局に対して要求する要求データ転送レートを決定する要求データ転送レート決定手段と、前記要求データ転送レートを前記一の無線基地局に送信する送信手段と、前記一の無線基地局が前記要求データ転送レートに基づいて前記無線端末装置に割り当てるものと決定したデータ転送レートを取得する取得手段と、前記要求データ転送レートと前記決定したデータ転送レートとを比較する比較手段とを有し、前記決定した受信データ転送レートが前記要求データ転送レートに対して所定値以上を得られない無線基地局が複数あるときに、最も受信データ転送レートが高い無線基地局と前記データ通信を開始することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るデータ転送システムの概略構成を示すブロック図である。図１において、１は無線端末、６は基地局制御装置、５１〜５３は無線基地局である。
無線端末１は、端末各部を制御するＣＰＵ１０（受信データ転送レート検出手段）と、電波を送受信し、信号の品質を測定するＲＦ処理部２（測定手段、送信手段）と、無線端末1のデータ転送レート要求値を求めるデータ転送レート演算部３（要求データ転送レート決定手段）と、無線端末１のデータ転送レート要求値と、無線基地局５１〜５３からのデータ転送レート値を比較するデータ転送レート比較部４（比較手段）とを有する。
ＲＦ処理部２は複数の無線基地局５１〜５３と送受信する。基地局制御装置６は、無線基地局５１〜５３と接続し管理している。無線基地局５１〜５３は、自基地局を介してデータ通信を行っている複数の携帯電話機の台数をそれぞれ把握している。
【００１６】
次に、上記構成のデータ転送システムの動作について図２を用いて説明する。無線端末１は無線基地局５１と無線接続している。ＲＦ処理部２は、無線端末１の現在位置において、無線基地局５１から送信される電波の強度を毎秒６００回測定し、ＣＰＵ１０を介してデータ転送レート演算部３に送る。データ転送レート演算部３は、この電波強度の値からパイロット信号のＣＩＲ（Carrier to Interference ratio：搬送波対干渉比）を算出し、そのＣＩＲをあらかじめ備えているテーブルを用いて、対応するデータ転送レート要求値に置き換える。
無線端末１がデータ通信を開始する際、ＣＰＵ１０は無線基地局５１に、データ転送レート演算部３で算出したデータ転送レート要求値と、コンテンツ・データ要求とを送信する（ステップＳ１０１）。なお、データ転送レート要求値は専用のチャンネルにて送信する。
【００１７】
次に無線基地局５１は、自基地局を介してデータ通信を行っている無線端末の台数情報と、ステップＳ１０１で受信した現在の無線端末１のデータ転送レート要求値と、過去のデータ転送レート要求値とを参照して（ステップＳ１０３）、無線端末１に対するデータ転送レートを決定し、無線端末１との通信に最適なスロット割り当て（スケジューリング）を行う（ステップＳ１０５）。次に無線基地局５１は無線端末１に、決定した無線基地局５１のデータ転送レートを通知する（ステップＳ１０７）。
無線端末１のＣＰＵ１０は、無線基地局５１から通知されたデータ転送レート（データ転送レート決定値）を取得する。そして、データ転送レート比較部４で、このデータ転送レート決定値と、無線端末１が求めたデータ転送レート要求値とを比較する（ステップＳ１０９）。
【００１８】
ステップＳ１０９での無線端末１における比較の動作について図３を参照して説明する。無線基地局５１から無線端末１に送信されたデータ転送レート決定値が、求めたデータ転送レート要求値の６０％以上の場合（ステップＳ２０１）、ＣＰＵ１０はこの無線基地局５１とのデータ通信を開始する（ステップＳ２１１）。
６０％未満であった場合（ステップＳ２０１で「Ｎｏ」）、無線端末１のＲＦ処理部２は無線基地局５１との論理回線接続を保ったまま、物理回線を切断する。次に接続可能な無線基地局５２がある場合（ステップＳ２０３）、ＣＰＵ１０はＲＦ処理部２に無線基地局５２と物理回線接続を行わせる（ステップＳ２０５）。そして無線基地局５２は、図２の手順に従って無線端末１に対する無線基地局５２のデータ転送レートを決定し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０１の処理に戻って無線端末１のデータ転送レート要求値との比較を行う。
もし接続可能な無線基地局で６０％以上のデータ転送レート決定値が得られない場合には（ステップＳ２０３で「Ｎｏ」）、接続可能な無線基地局５１〜５３のうち、データ転送レート決定値の最高値をもつ無線基地局と物理回線再接続を行い（ステップＳ２０９）、データ通信を開始する（ステップＳ２１１）。このときは論理回線接続（能力交換や無線基地局ＩＤ取得が終了している）状態であるため、物理回線再接続は遅延なく行われる。
【００１９】
以上説明したように、本実施形態によれば、データの配信開始時、または配信中に、該無線端末が電波強度より求めたデータ転送レート値と、無線基地局からのデータ転送レート値を比較することにより、該無線端末が要求したデータ転送レートを満足できる、無線基地局を探索し接続することによって、常に安定した動画像データの受信を行うことができる。
【００２０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００２１】
例えば、上記実施形態において、無線通信機能を備えた携帯型パーソナル・コンピュータ又はＰＤＡ（Personal Digital Assistance）に本発明を適用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、データの配信開始時、または配信中に、無線端末が受信信号の品質より求めた要求データ転送レートと、無線基地局からの受信データ転送レートを比較することにより、該無線端末が要求したデータ転送レートを満足できる無線基地局を探索してデータ通信を開始することによって、常に安定した動画像データの受信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ転送システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態における無線端末１と無線基地局５のデータ交換の動作図である。
【図３】同実施形態の無線端末１におけるデータ転送レートの比較の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ、２…ＲＦ処理部、３…データ転送レート演算部、４…データ転送レート比較部、１０…携帯電話機、５１〜５３…無線基地局、６…基地局制御装置

Claims

データ配信サーバのデータを無線基地局を介して受信する無線端末装置であって、
前記無線基地局から受信する受信信号の品質を測定する測定手段と、
該受信信号の品質により前記無線基地局に対して要求する要求データ転送レートを決定する要求データ転送レート決定手段と、
前記要求データ転送レートを前記無線基地局に送信する送信手段と、
前記無線基地局が前記要求データ転送レートに基づいて前記無線端末装置に割り当てるものと決定したデータ転送レートを取得する取得手段と、
前記要求データ転送レートと前記決定した受信データ転送レートとを比較する比較手段とを有し、
前記決定した受信データ転送レートが前記要求データ転送レートに対して、所定値以上であったときに、前記無線基地局を介してデータ配信サーバからのデータ通信を開始する無線端末装置。
データ配信サーバのデータを複数の無線基地局のうちの任意の無線基地局を介して受信する無線端末装置であって、
一の無線基地局から受信する受信信号の品質を測定する測定手段と、
該受信信号の品質により前記一の無線基地局に対して要求する要求データ転送レートを決定する要求データ転送レート決定手段と、
前記要求データ転送レートを前記一の無線基地局に送信する送信手段と、
前記一の無線基地局が前記要求データ転送レートに基づいて前記無線端末装置に割り当てるものと決定したデータ転送レートを取得する取得手段と、
前記要求データ転送レートと前記決定したデータ転送レートとを比較する比較手段とを有し、
前記決定した受信データ転送レートが前記要求データ転送レートに対して所定値以上を得られない無線基地局が複数あるときに、最も受信データ転送レートが高い無線基地局と前記データ通信を開始する無線端末装置。