JP4905456B2 - 送信方法及び装置 - Google Patents
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Description
今日の通信システムとしてその扱いやすさやコストの面からIP(Internet Protocol)プロトコルとその関連プロトコルを使用したシステムが構築されるようになってきており、有線システムだけでなく、無線システムの無線空間上でも音声データの伝送を、パケットを用いて行なう方向にすすんでいる。
音声データをパケット化するにあたり、例えば、20ms毎の音声波形に対し音声符号化処理を行なっている。符号化された音声データペイロード(payload)に対し、RTP/UDP/IP(Real Time Protocol/User Data Protocol/ Internet Protocol)ヘッダが付加され、音声パケットとして伝送される。20msあたりの音声パケットのサイズにおいてヘッダが占める割合が大きく、IPv6ではIPv4に比べて更にIPヘッダのサイズが大きくなる。
図10は標準化団体3GPPで現在基本検討が行なわれているEUTRAN (Evolved UTRAN)システムの構成図であり、基地局であるeNB (evolved-UTRAN NodeB) 1a 〜1n、それを幾つか束ねて制御するアクセスゲートウェイaGW (evolved-UTRAN Access Gateway)2a〜2b、ネットワーク全体のアンカーであるIASA( Inter Access System Anchor)3で構成される。基地局であるeNB 1a〜1nは、従来の基地局NBと無線網制御装置RNC (Radio Network Controller)の機能とほぼ同等の機能を備え、aGW 2a〜2bはユーザ端末4a,4bとIASA 3間のメッセージの受け渡しを行なう。IASA 3はルータ的な機能を備え、IMS(IP Multimedia Subsystem)5に接続すると共に、加入者(Subscriber)のプロファイルを保存するHSS (Home Subscriber Server)6に接続している。aGW (access gateway)の中に置かれるPDCP(Packet Data Convergence Protocol)機能部において、音声パケットに対し、ヘッダ部の圧縮が行なわれる。更に、基地局内のRLC, MAC層でheaderが付加されるが、音声パケットのサイズは、PDCP機能部によるRTP/UDP/IPヘッダ圧縮により、かなり小さくなる。
図11はユーザ端末(UE)4、基地局装置(eNB)1、aGW 2 おけるU-plane Dataのプロトコルスタック説明図であり、物理レイヤ(PHY)、MAC(Medium Access Control)レイヤ、RLC(Radio Link Control)レイヤ、PDCP (Packet Data Convergence Protocol)レイヤの4階層で構成されている。ユーザ端末(UE)4とaGW 2間ではPDCP レイヤでのデータ送受が行なわれ、ユーザ端末4と基地局1 間ではRLCレイヤでのデータ送受が行なわれる。各プロトコルの主な機能は以下の通りである。
(1) PDCP:PDCPレイヤにおいて、送信側は上位プロトコルのヘッダを圧縮し、また、シーケンス番号を付加して送信する。受信側は、シーケンス番号をチェックし、これにより重複受信の廃棄処理を行なう。PDCPレイヤでは再送は行なわれない。
図12はヘッダ圧縮説明図であり、(A)はヘッダ圧縮前のパケットであり、音声ペイロードPLにIPv4ヘッダ(あるいはIPv6ヘッダ)H1とUDPヘッダH2とRTPヘッダH3が付加され、(B)はヘッダ圧縮後のパケットであり、圧縮ヘッダHcが音声ペイロードPLに付加されている。
最初、2 0ms毎に音声符号化された音声データペイロードPLにヘッダH1〜H3が付加されたパケットが伝送される。ヘッダの中身は不変の部分と、変動する部分にわけられる。したがって、初回のみ、ヘッダ内の全内容を音声ペイロードPLに付加して送信し、その後、変動する内容のみを音声ペイロードに付加することにより、ヘッダ部の圧縮が可能となる
。一例とし、RTPシーケンス番号のみを常に送信することでヘッダ部サイズを1バイトほどの大きさまで圧縮することができる。ただし、圧縮ヘッダHcを付加して音声ペイロードを伝送している最中に伝送エラーが発生した場合やヘッダ内で送信する内容が一部変化した場合、受信側は、圧縮ヘッダより圧縮前のヘッダを復元することが不可能になる。かかる場合、送信側は圧縮されていないフルサイズのヘッダを送信する必要がある。受信側はヘッダの復元を失敗すれば、送信側に対しフィードバックを行い、受信側におけるヘッダ復元失敗を通知する。
(2)RLC:RLCレイヤは再送機能を持つレイヤであり、PDCPからのデータに付加されているシーケンス番号を元にしてRLCレイヤでのシーケンス番号を新たに付加して送信する。受信側は該シーケンス番号を用いてデータの正常受信/異常受信を示す送達確認信号(Ack/Nack信号)を送信側に通知する。送信側はAck 信号が返されれば保持しているデータを廃棄し、一方、Nack信号が返されれば保持している該当データを再送する。
(3)MAC:MACレイヤはRLCレイヤのデータを多重/分離するレイヤである。すなわち、送信側はRLCレイヤのデータを多重して送信データとし、受信側はMACレイヤの受信データをRLCレイヤのデータに分離する。
(4)PHY:PHYレイヤはユーザ端末4及び基地局1間において無線でデータを送受信するレイヤであり、MACレイヤデータを無線データに変換し、あるいは無線データをMACレイヤデータに変換する。
Evolved UTRANシステムの無線アクセス部のダウンリンクでは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)が採用される。図13はEUTRANの無線アクセス部のダウンリンクにおけるサブフレームの説明図であり、横軸は周波数(ダウンリンクの伝送帯域)、縦軸は時間であり、5個のサブフレームが示されている。各サブフレームは図示しないが所定数のOFDMシンボルで構成される。
20MHz幅の無線伝送帯域(システム伝送帯域)のOFDM信号は1201個のサブキャリアで送信される。この20MHz幅の伝送帯域は、100個ほどのサブバンドに分割され、ある端末に対するデータの送信には1個又は複数個のサブバンドが使用される。1個のサブバンドは、12本のサブキャリアで構成されることが想定されている。サブフレーム長は0.5 msであり、システム伝送帯域全域で共通パイロットが送信される。
各サブフレームSFは、共通パイロットCPL、共通制御信号CCS、各端末宛の個別データUDT及び個別制御データUCTあるいは音声データを含んでいる。共通パイロットCPLは受信側でSIR測定や同期復調に用いるものであり、共通制御信号CCSは全端末共通の制御信号で、ユーザーデータ位置情報を含んでいる。このユーザーデータ位置情報は、ユーザーデータをどのサブキャリアあるいはどのサブバンドで送信するか端末に通知するための情報であり、端末はこの位置情報を参照して自分宛のデータが存在するかチェックし、存在すれば指定されたサブバンドより自分宛ての個別データ/制御信号UDT/UCTあるいは音声信号を取り込む。
図14はOFDM通信システムにおける送信装置の構成図であり、データ変調部11は送信データ(ユーザデータや制御データ)を例えばQPSKデータ変調し,同相成分と直交成分を有する複素べースバンド信号(シンボル)に変換する。時分割多重部12は複数シンボルのパイロットをデータシンボルに時間多重する。シリアルパラレル変換部13は入力データをMシンボルの並列データに変換し、M個のサブキャリアサンプルを出力する。IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部14は並列入力するサブキャリアサンプルにIFFT(逆フーリエ変換)処理を施して合成し、離散時間信号(OFDM信号)にして出力する。ガードインターバル挿入部15は、IFFT 部から入力するMシンボル分のOFDM信号にガードインターバルを挿入し、送信部(TX)16はガードインターバルが挿入されたOFDM信号をDA変換し、ついで、OFDM信号の周波数をベースバンドから無線帯域に変換し、高周波増幅してアンテナ1
7より送信する。
今後の無線システムでは、無線区間におけるパケット送信をスケジューリングによって行なうことが一般的になってくる。データには、音声データのように、遅延特性が最重視されるRT(リアルタイム)データと、スループット(throughput)特性が最重視されるNRT(ノンリアルタイムデータ)がある。
一定間隔で伝送される音声データパケットの場合、送信するタイミングや周波数領域における場所(サブバンド)をパケット単位で送信毎に決めてスケジューリング送信するのは非効率であり、音声データパケットの場合、事前に決められた周期と場所で送信を行なうことが効率的であると考えられている。なぜなら、音声パケットの送信に使用される場所などの情報を示す制御信号を音声パケット毎に送信する必要がなくなるからである。
また、変調方式および符号化率についてもパケット単位で決めてスケジューリング送信するのは非効率である。というのは、圧縮されたヘッダを有する音声パケットデータはサイズが小さいため、パケット単位で変調方式や符号化率を変えて送信すると、その音声パケットに適用した変調方式や符号化率を示す制御信号のサイズが、音声パケットのサイズに対し相対的に大きくなるからである。
以上の点を図16で例示的に説明する。(A)に示すようにサブフレームには、スケジューリング情報(タイミング、周波数領域における場所、変調方式、符号化率)をマッピングする制御信号領域31と個別データや音声データを送信するデータ領域32がある。制御信号領域31のサイズは限られており、(B)に示すように最大N個の端末宛スケジューリング情報S0〜SN-1しかマッピングできないと仮定すると、データ領域32には最大N個の端末宛データ(個別データや音声データ)DT0〜DTN-1しかマッピンできない。ノンリアルタイムデータであれば、データサイズが大きいため、N個に達する前にデータ領域32が満杯になり、該データ領域をフルに活用してデータ送信ができる。一方、圧縮された音声パケットデータはサイズが小さいためデータ領域32にはN個以上の端末宛音声パケットデータをマッピングできる。しかし、制御信号領域31には最大N個の端末宛のスケジューリング情報S0′〜SN-1′しかマッピングできないため、(C)に示すようにデータ領域32にはN個の端末宛の音声パケットデータSD0〜SDN-1しかマッピングできず、データ領域32にスペースが発生し、効率よくデータ伝送ができない。
そこで、(D)に示すように制御信号領域31には最初の通信開始時のみスケジューリング情報をマッピングし、以後はスケジューリング情報を音声データに含ませる方法が考えられる。この方法によれば、データ領域32をフルに活用してデータ送信ができる。しかし、スケジューリング情報S0′〜SN-1′のサイズが大きいため効率がよくない。
音声パケットを送信する場合、図17に示すように時間軸を所定時間長で区切り、各時間区間T1、T2、T2、…内で送信する音声パケットPKTの送信タイミング(周期)と周波数領域における送信場所を決めて固定し、かつ、その時間区間内で送信する音声パケットに適用する変調方式と符号化率を決定して固定する。そして、その時間区間毎に送信タイミングや送信場所並びに変調方式、符号化率、更には送信出力等を変えることを可能とする。このために、時間区間の最初で音声パケットPKTに付加して送信する制御信号CSにより、該時間区間における送信タイミングや送信場所並びに変調方式、符号化率、更には送信出力に関する情報を特定する。
上記の送信方法を採用した場合、音声パケットPKTを受信する側は、時間区間ごとに送信される該時間区間内での送信方法と変調方式等を示す制御信号を1回受信すれば、その時間区間内において、以後は音声パケットPKTだけを受信すればよくなり、伝送効率が改善される。このような送信方法を、標準化団体3GPPでは、持続スケジューリング(Persistent scheduling)に基づく音声パケット送信と呼んでいる(非特許文献1)。制御信号CSは上位レイヤにおいて音声パケットPKTに付加される。
図17では、ある時間区間の最初の音声パケットに制御信号CSを付加したが、図18に示すように、ある時間区間の最後の音声パケットPKTに付加する制御信号CSにより、次の時間区間における送信タイミングや送信場所並びに変調方式、符号化率更には送信出力を特定することもできる。
図19は音声パケットがある時間区間において一定の周期で送信され、かつ同一のサブキャリア(サブバンド)で送信されていることを説明する図である。端末1宛ての音声パケットPKT1は周波数帯域F1において時間周期T11で送信され、端末2宛ての音声パケットPKT2は周波数帯域F2において時間周期T22で送信されている。
EUTRANにおいては、aGW内のPDCP機能部においてRTP/UDP/IPヘッダの圧縮を行なうが、少なくとも最初の音声パケットに付随するヘッダに対して圧縮は行なえない。その後、後続する各音声パケットのRTP/UDP/IPヘッダの圧縮が行なわれるが、図12で説明したように、不定期的に非圧縮のフルサイズヘッダを送信しなければならない事態が発生する。一般に、非圧縮のフルサイズヘッダが付加された音声パケットの大きさは、圧縮ヘッダが付加された音声パケットの大きさの約2倍弱である。
図17で説明した音声パケット送信方式において、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケットを所定の周波数帯域で送信している際、突然、フルサイズヘッダが付加された大サイズの音声パケットを送信する事態が発生すると、該大サイズの音声パケットを送信する周数帯域を確保できていないため、送信が不可能になる。
このフルサイズヘッダ付きの音声パケットを送信しなければ、後続する音声パケットに付加されているヘッダの圧縮を行なえない。一方、フルサイズヘッダ付き音声パケットを送信することができるように大きな周波数帯域を決めると、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケットを送信する際に余分なスペースを確保しておく必要があり、無線リソースの無駄使いになり、ヘッダ圧縮が無意味になる。
以上から、本発明の目的は、突然、フルサイズヘッダが付加された大サイズの音声パケットを送信する事態が発生しても、該大サイズの音声パケットの送信を可能にすることである。
本発明の別の目的は、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケット送信時、フルサイズヘッダ付き音声パケットを送信できるように大きな周波数帯域を確保しておかなくても、該フルサイズヘッダ付き音声パケットの送信を可能にすることである。
また、本発明の目的の1つは、所定の期間内において所定の変調方式、所定の符号化率に制限して所定の送信領域で送信を行うことを通知している場合に、該所定の送信領域に収まらないデータの送信が必要となったとしても、これに対応することができるようにすることである。
3GPP TR25.814
本発明の音声パケット送信方法は、圧縮されたヘッダ付き音声パケットを送信するステップ、前記送信中に圧縮されないヘッダ付きの音声パケットを送信する必要が発生したか監視するステップ、前記必要が発生したとき、前記圧縮されないヘッダ付きの音声パケットデータを複数に分割するステップ、各分割データを異なるアンテナより空間多重して送信するステップ、を有している。
また、本発明では、所定の期間内において所定の変調方式、所定の符号化率に制限して所定の送信領域で送信を行うことを通知している場合に、該所定の送信領域に収まらないデータの送信が必要となると、前記所定の期間内において、該データの送信に先だって送信される前記所定の送信領域に、前記変調方式を維持しつつ前記所定の送信領域に加えて更なる送信領域を空間多重により拡大してデータ送信を行うことを通知する信号を格納して送信する。
本発明の音声パケット送信装置は、音声パケットデータを送信する2以上の送信部、各送信部から入力する無線信号を空間に送信する2以上のアンテナ、圧縮されたヘッダ付き音声パケットを送信中において、圧縮されないヘッダ付き音声パケットを送信する必要が発生したか検出する検出部、前記必要が発生したとき、前記圧縮されないヘッダ付きの音声パケットデータを複数に分割するデータ分割部を備え、前記各送信部は各分割データを各アンテナより空間に放射し、空間多重して送信する。
図1は本発明の第1の概略説明図であり、最初、圧縮された小サイズのヘッダ付き音声パケットPKT1を複数のサブキャリアを用いて1本のアンテナより送信する(第1の送信方法)。ヘッダ付き音声パケットPKT1の送信中に、圧縮されない大サイズのヘッダ付きの音声パケットPKT2を送信する必要が発生したとき、該音声パケットのパケットデータを複数(図では2つ)に分割し、各分割データPKT21,PKT22を前記複数のサブキャリアを用いて異なるアンテナより空間多重して送信する(第2の送信方法)。
音声パケットを第1の送信方法で送信するか、第2の送信方法で送信するかは、各音声パケットに制御信号CSを付加し、この制御信号CSにより指示する。したがって、音声パケットPKT1に付加した制御信号CSにより第2の送信方法で音声パケットPKT2を送信することを指示し、また、圧縮されないヘッダ付きの音声パケットPKT2を送信中に、制御信号CSにより圧縮されたヘッダ付きの音声パケットPKT3を第1の送信方法で送信することを指示する。
受信装置は複数の受信アンテナを備え、受信信号より制御信号CSを復調し、該制御信号により送信方法を識別し、該送信方法に基づいて復調方法を切り替えて受信データを復調する。
図2は本発明の第2の概略説明図であり、最初、圧縮された小サイズのヘッダ付き音声パケットPKT1のパケットデータを第1の符号化率(低符号化率)で符号化し、該圧縮されたヘッダ付き音声パケットPKT1を複数のサブキャリアを用いて送信する。前記送信中に圧縮されない大サイズのヘッダ付きの音声パケットPKT2を送信する必要が発生したとき、該音声パケットのパケットデータを前記第1の符号化率より大きい第2の符号化率(高符号化率)で符号化し、該符号化された音声パケットデータを前記複数のサブキャリアを用いて送信する。
音声パケットデータを第1の符号化率、第2符号化率のいずれで符号化するかは、各音声パケットに制御信号CSを付加し、この制御信号CSにより指示する。したがって、音声パケットPKT1に付加した制御信号CSにより音声パケットPKT2を第2符号化率(高符号化率)で符号化して送信することを指示する。また、音声パケットPKT2に付加した制御信号CSによ
り音声パケットPKT3を第1符号化率(高符号化率)で符号化して送信することを指示する。
受信装置は、受信信号より制御信号を復調し、該制御信号により符号化率を識別し、該符号化率に基づいて復号方法を切り替えて音声パケットデータを復号する。
即ち、所定の期間内において所定の変調方式、所定の符号化率に制限して所定の送信領域で送信を行うことを通知している場合に、該所定の送信領域に収まらないデータの送信が必要となると、前記所定の期間内において、該データの送信に先だって送信される前記所定の送信領域に、前記変調方式を維持しつつ前記所定の送信領域に加えて更なる送信領域を空間多重により拡大すること又は前記所定の送信領域内で符号化率を高めてデータ送信を行うことを通知する信号を格納して送信する。
(a)第1実施例の送受信制御
図3は第1実施例の通信システムの説明図であり、音声パケット送信装置40は2つのOFDM送信装置41,42を備え、それぞれに送信アンテナ43,44が接続されている。音声パケット受信装置70は2つのOFDM受信装置71,72を備え、それぞれに受信アンテナ73,74が接続されている。
圧縮されたヘッダ付きのデータを送信する場合、音声パケット送信装置40は、第1のOFDM送信装置41、アンテナ43より音声パケットを送信し、音声パケット受信装置70は、受信アンテナ73、FDM受信装置71を用いてパケットデータを復調する。すなわち、1本の送信アンテナ、1本の受信アンテナで通常のOFDM通信を行う。なお、圧縮ヘッダ付きのデータを送信する場合、アンテナ43,44より同一の音声パケットデータを送信し(送信ダイバーシチ)、受信側で1本の受信アンテナ73で受信した信号に送信ダイバーシチ復調処理を施して音声パケットデータを復調することもできる。
圧縮されていないヘッダ付きのデータを送信する場合、音声パケット送信装置40は、音声パケットデータを2つのデータ列に分割し、第1、第2のOFDM送信装置41、42、アンテナ43、44より各分割データ列をMIMO(Multiple Input Multiple Output)送信する。互いに無相関となるように配置された第1、第2のアンテナ62,66は入力した無線信号を送信し、該無線信号は独立のフェージングチャネルhnm(m=0〜1,n=0〜1)を通り、音声パケット受信装置70に到り、2本の受信アンテナ73,74で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、OFDM受信装置71,72でOFDM受信処理後、周知のMIMO信号処理により音声パケットデータが復調される。
図4は音声パケット送信装置40の構成図であり、図3と同一部分には同一符号を付している。
バッファ51は所定端末宛の音声パケット列(図17)を順次受信して保存すると共に、ヘッダ圧縮識別完了後に該音声パケットPKTをデータスルー/シリアルパラレル切替部52に入力する。音声パケットPKTは、例えば、図5(A)に示すように制御信号部CNTと音声パケット本体PKBを備えている。制御信号部CNTは、スケジューリング情報SCDの有無を示す1ビットを有し、"1"であれば音声パケットPKTがスケジューリング情報を含み、"0"であればスケジューリング情報が含まないことを示す。スケジューリング情報SCDには、タイミング、周波数領域における場所(サブキャリア情報)、変調方式、符号化率が含まれている。
ヘッダ識別部53において、パケットサイズ検出部53aは入力した音声パケットのパケットサイズを検出し、サイズ差演算部53bはそれまでのパケットサイズと今回のパケットサイズの差を演算し、非圧縮・圧縮識別部53cは差が設定値以上のとき、圧縮ヘッダから非圧縮ヘッダに、あるいはその逆に変化したことを検出する。制御部54は音声パケットのヘッダが圧縮ヘッダであればデータスルー/シリアルパラレル切替部52に対してデータスルーを指示し、非圧縮ヘッダであればシリアルパラレル変換を指示する。また
、制御部54は送信方法特定情報作成部55に送信方法を指示する。
データスルー/シリアルパラレル切替部52は、データスルーが指示されれば、入力した圧縮ヘッダ付き音声パケットのシリアルデータをそのままスルーして符号器56に入力し、シリアルパラレル変換が指示されれば、入力した非圧縮ヘッダ付き音声パケットのシリアルデータを2つのデータ列に分割し(シリアルパラレル変換)、それぞれを符号器56、符号器57に入力する。符号器56,57は入力データを符号化して多重部58,59に入力する。また、送信方法特定情報作成部55は制御部54からの指示に従って、1ビットの送信方法特定情報SMを作成して多重部58に入力する。送信方法特定情報SMが“0”であればヘッダが圧縮ヘッダであり、1本のアンテナよりパケットを送信すること(第1送信方法)を示し、“1” であればヘッダが非圧縮ヘッダであり、パケットデータを2本のアンテナを用いて空間多重して送信すること(第2送信方法)を示す。
音声パケットのヘッダが圧縮されていれば、データスルー/シリアルパラレル切替部52は、入力した圧縮ヘッダ付き音声パケットのシリアルデータをそのままスルーして符号器56にのみに入力し、符号器56は該圧縮ヘッダ付き音声パケットPKTのパケットデータを符号化し、多重部58は図5(C)〜(F)に示すように音声パケットデータPKTに送信方法特定情報SMを多重して端末宛データ多重部60に入力する。図5(C)は送信方法特定情報SMDと制御信号部CNTの組み合わせが0,0の場合の多重結果、(D)は0,1の場合の多重結果、 (E)は1,0の場合の多重結果、 (F)は1,1の場合の多重結果である。
キャリア識別部61はスケジューリング情報SCDに含まれるサブキャリア情報に基づいて各端末宛データを送信するサブキャリアを識別し、端末宛データ多重部60は各端末宛データをサブキャリア順に並べてOFDM変調部62に入力する。
OFDM変調部62は端末宛データ多重部60から入力した送信方法特定情報付きの音声パケットにOFDM変調を施し、無線送信部63はOFDM変調部62から出力するOFDM信号を無線信号にして1本のアンテナ43より送信する。なお、OFDM変調部62はパイロット発生部64から発生するパイロットを音声パケットデータに時分割多重後、OFDM変調して送信する。
一方、音声パケットのヘッダが圧縮されていなければ(非圧縮ヘッダ)、データスルー/シリアルパラレル切替部52は、入力した圧縮ヘッダ付き音声パケットのシリアルデータを2つのデータ列に分割し、それぞれを符号器56、符号器57に入力する。符号器55,56は入力データを符号化して多重部58,59に入力する。多重部58、59は2つに分割されたパケットデータ列に送信方法特定情報SMを多重して端末宛データ多重部60、65に入力する。なお、多重部59は必ずしも必要でないが送信ダイバーシチする場合に必要になる。
端末宛データ多重部60、65は、第1の送信方法と同様に各端末宛のデータをサブキャリア情報に基づいて多重してOFDM変調部62,66に入力する。OFDM変調部62は端末宛データ多重部60から入力した送信方法特定情報付きの分割データ列にOFDM変調を施し、無線送信部63はOFDM変調部62らから出力するOFDM信号を無線信号にして第1のアンテナ43に入力し、OFDM変調部66は端末宛データ多重部65から入力した送信方法特定情報付きの分割データ列にOFDM変調を施し、無線送信部67はOFDM変調部66らから出力するOFDM信号を無線信号にして第2のアンテナ44に入力する。
OFDM変調部62、66はそれぞれパイロット発生部63から発生する第1、第2のパイロットP1,P2を用いて、互いに直交するようにパイロットOFDMシンボルを作成してデータOFDMシンボルに挿入する。
第1、第2のアンテナ43,44は入力した無線信号を送信し、該無線信号は独立のフェージングチャネルhnm(m=0〜1,n=0〜1)を通り、空間で2多重された後、2本の受信アンテナ73,74を有する受信装置により受信される。尚、2多重により、単純には、
送信領域が2倍となるので、伝送可能データ量が2倍となっても送信することができる。
図6は音声パケット受信装置70の構成図であり、図3と同一部分には同一符号を付している。
無線受信部81,82は第1のアンテナ73、74により受信された無線信号をベースバンド信号に変換してOFDM復調部83,84に入力し、OFDM復調部83,84は図15で説明したOFDM復調処理を実行して復調結果を出力する。分離部85は音声パケットデータと送信方法特定情報SMを分離する。MIMO受信処理部86はMIMO送信された場合、OFDM復調部83,84の出力信号を用いてMIMO受信処理して送信データを復調する。分離部87はMIMO受信処理より音声パケットデータと送信方法特定情報SMを分離し、選択部88は第1の送信方法であれば、すなわち、音声パケットのヘッダが圧縮されていれば、分離部85から出力する音声パケットデータと送信方法特定情報SMを選択し、第2の送信方法であれば、すなわち、音声パケットのヘッダが圧縮されていなければ、分離部87から出力する音声パケットデータと送信方法特定情報SMを選択する。パケット送信方法識別部89は送信方法特定情報SMに基づいて送信方法を識別して、MIMO受信処理部86、選択部88に入力する。分離部90aはデータ、スケジュール信号SCDを分離して出力し、保存部90bは最新のスケジュール信号SCDを保存し、選択部90cはスケジュール信号SCDに含まれるサブキャリア情報が示す位置よりデータを選択して出力する。また、各変調部、復号部は該スケジュール信号に基づいて復調処理、復号処理を実行する。
MIMO受信処理部86において、データ/パイロット分離部86a,86bは、パケットデータ、パイロット信号を分離し、パケットデータをMIMO復調部86cに入力し、パイロット信号をチャネル推定部86dに入力する。チャネル推定部86dは、パイロット信号を用いて各サブキャリアについてチャネル推定値を得る。すなわち、チャネル推定部86dは、各受信アンテナ73,74からの受信パイロット信号と既知のパイロット信号との相関演算を行ってチャネル推定値を得る。しかる後、チャネル推定部86dは、アンテナ毎に各サブキャリアにおけるチャネル推定値をMIMO復調部86cに入力する。MIMO復調部86cは、各受信アンテナの受信データ信号とチャネル推定値を用いて周知のMIMOチャネル分離をサブキャリア毎に行い、該MIMOチャネル分離演算により得られた各データストリームをP/S変換して出力する。なお、MIMO受信の場合、各OFDM復調部83,84はチャネル推定、チャネル補償はしない。
以上本発明によれば、突然、フルサイズヘッダが付加された大サイズの音声パケットを送信する事態が発生しても、空間多重送信することにより該大サイズの音声パケットの送信が可能となる。この場合、受信側は事前に決められたサブキャリアで伝送される信号のみを抽出号するという受信方法を、非圧縮ヘッダ付音声パケットを送信する状況が発生しても維持することができる。
また、本発明によれば、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケット送信時、フルサイズヘッダ付き音声パケットを送信できるように大きな周波数帯域を確保しておかなくても、
空間多重送信することにより送信能力をアップできるため該フルサイズヘッダ付き音声パケットの送信が可能となる。
(a)音声パケット送信装置
第1実施例では複数のアンテナよりデータを送信して空間多重することによりデータ送信能力をアップするが、第2実施例では高符号化率の符号化を行なうことによりデータ送信能力をアップする。
図7は第2実施例の音声パケット送信装置の構成図であり、図4の第1実施例の音声パケット送信装置と同一部分には同一符号を付している。図7において、第1実施例と異なる点は、
(1)空間多重送信する構成を削除した点、
(2)符号部56に低符号化率の符号化方法で符号化する第1の符号器56aと、高符号化率の符号化方法で符号化する第2の符号器56bと、選択部56cを設けている点、
(3)音声パケットのヘッダが圧縮されている場合には低符号化率の符号化方法で符号化した音声パケットデータをOFDM変調して送信し、音声パケットのヘッダが圧縮されていない場合には高符号化率の符号化方法で符号化した音声パケットデータをOFDM変調して送信する点、
である。
符号化率Rは、データのサイズをSd、符号化のために付加した符号部分のサイズScとするとき、R=Sd/(Sd+Sc)であり、符号化率Rが小さい符号化方法を低符号化率の符号化方法と定義し、符号化率Rが大きい符号化方法を高符号化率の符号化方法と定義する。低符号化率の符号化方法によれば、誤り検出訂正能力を高くできるが、データ転送能力は下がる。ヘッダが圧縮されている場合には音声パケットのサイズが小さいため、低符号化率の符号化方法により符号化して送信する。一方、高符号化率の符号化方法によれば、誤り検出訂正能力は低くなるが、データ転送能力はあげることができる。ヘッダが圧縮されていない場合には音声パケットのサイズが大きいため、高符号化率の符号化方法により符号化して送信する。
ヘッダ識別部53において、パケットサイズ検出部53aは入力した音声パケットのパケットサイズを検出し、サイズ差演算部53bはそれまでのパケットサイズと今回のパケットサイズの差を演算し、非圧縮・圧縮識別部53cは差が設定値以上のとき、圧縮ヘッダから非圧縮ヘッダに、あるいはその逆に変化したことを検出する。制御部54は音声パケットのヘッダが圧縮ヘッダであれば符号部56の選択部56cに低符号化率の第1符号部56aで符号化した音声パケットデータの選択を指示し、非圧縮ヘッダであれば選択部56cに高符号化率の第2符号部56bで符号化した音声パケットデータの選択を指示する。また、制御部54は符号化方法特定情報作成部55′に符号化方法指示する。
符号器56は音声パケットのヘッダが圧縮ヘッダであれば低符号化率の第1符号部56aで符号化した音声パケットデータを出力し、非圧縮ヘッダであれば高符号化率の第2符号部56bで符号化した音声パケットデータを出力する。また、符号化方法特定情報作成部55′は制御部54からの指示に従って、1ビットの符号化方法特定情報SMを作成して多重部58に入力する。符号化方法特定情報SMが“0”であれば低符号化率による符号化方法であることを示し、“1”であれば高符号化率による符号化方法であることを示す。
キャリア識別部61はスケジューリング情報SCDに含まれるサブキャリア情報に基づいて各端末宛データを送信するサブキャリアを識別し、端末宛データ多重部60は各端末宛データをサブキャリア順に並べてOFDM変調部62に入力する。
OFDM変調部62は端末宛データ多重部60から入力した送信方法特定情報付きの音声パケットにOFDM変調を施し、無線送信部63はOFDM変調部62から出力するOFDM信号を無線信号にして1本のアンテナ43より送信する。なお、OFDM変調部62はパイロット発生部64から発生するパイロットを音声パケットデータに時分割多重後、OFDM変調して送信する。
図8は第2実施例の音声パケット受信装置の構成図であリ、図3と同一部分には同一符号を付している。
無線受信部81は第1のアンテナ73により受信された無線信号をベースバンド信号にしてOFDM復調部83に入力し、OFDM復調部83は図15で説明したOFDM復調処理を実行して復調結果を出力する。復号部91は低符号化率で符号化された音声パケットデータを復号する第1の復号器91aと、高符号化率で符号化された音声パケットデータを復号する第2の復号器91bと、一方の復号器で復号されたデータを選択する選択部91cを備えている。
分離部90aは複合部から出力された復号データより、パケットデータ、スケジュール情報SCD、符号化方法特定情報SMを分離し、符号化方法識別部92は該符号化方法特定情報SMに基づいて符号化方法を識別し、選択部91cに符号化方法に応じた復号結果を選択するよう指示する。保存部94bは最新のスケジュール信号SCDを保存し、選択部90cはスケジュール信号SCDに含まれるサブキャリア情報が示す位置よりデータを選択して出力する。
音声パケット受信装置において、最初、低符号化率の符号化方法で符号化された音声パケットデータ(圧縮ヘッダ付き音声パケットデータ)が送信されている際、復号部91は第1復号器91aで復号した復号結果を出力する。かかる状態において、符号化方法特定情報SMにより高符号化率の符号化方法が指示されると、符号化方法識別部92は選択部91cに第2復号器91bから出力される音声パケットデータを選択するよう指示する。これにより、以後、復号部91は第2復号器91bで復号した復号結果を出力する。
また、符号化方法識別部92は符号化方法特定情報SMにより低符号化率の符号化方法が指示されると、選択部91cに第1復号器91aから出力される音声パケットデータを選択するよう指示する。これにより、以後、復号部91は第1復号器91aで復号した復号結果を出力する。
以上本発明によれば、突然、フルサイズヘッダが付加された大サイズの音声パケットを送信する事態が発生しても、高符号化率で符号化することにより送信能力を高めて該大サイズの音声パケットの送信が可能となる。この場合、受信側は事前に決められたサブキャリアで伝送される信号のみを抽出号するという受信方法を、非圧縮ヘッダ付音声パケットを送信する状況が発生しても維持することができる。
また、本発明によれば、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケット送信時、フルサイズヘッダ付き音声パケットを送信できるように大きな周波数帯域を確保しておかなくても、高符号化率で符号化することにより送信能力をアップできるため該フルサイズヘッダ付き音声パケットの送信が可能となる。
第1実施例では送信アンテナが2本、受信アンテナが2本の場合を説明したが、空間多重送信できれば良く、アンテナの本数は任意に変更可能である。
また、第1、第2実施例ではOFDM通信する場合に本発明を適用したが、本発明はかかる通信に限らない。
本発明によれば、突然、フルサイズヘッダが付加された大サイズの音声パケットを送信する事態が発生しても、該大サイズの音声パケットの送信が可能となる。
本発明によれば、ヘッダ圧縮された小サイズの音声パケット送信時、フルサイズヘッダ付き音声パケットを送信できるように大きな周波数帯域を確保しておかなくても、該フルサイズヘッダ付き音声パケットの送信が可能となる。
Claims (9)
- ヘッダ付き音声パケットを送信する音声パケット送信方法において、
圧縮されたヘッダ付き音声パケットを送信するステップ、
前記送信中に圧縮されないヘッダ付きの音声パケットを送信する必要が発生したか監視するステップ、
前記必要が発生したとき、前記圧縮されないヘッダ付きの音声パケットデータを複数に分割するステップ、
各分割データを異なるアンテナより空間多重して送信するステップ、
を有することを特徴とする音声パケット送信方法。 - 請求項1記載の音声パケット送信方法において、
前記圧縮されたヘッダ付き音声パケットを複数のサブキャリアを用いて送信し、
前記各分割データを前記複数のサブキャリアを用いて異なるアンテナより空間多重して送信する、
ことを特徴とする音声パケット送信方法。 - 請求項1または2記載の音声パケット送信方法は、更に、
各音声パケットに、後続の音声パケットを前記空間多重して送信するか否かを示す制御信号を付加するステップ、
を有することを特徴とする音声パケット送信方法。 - 請求項1または2記載の音声パケット送信方法は、更に、
音声パケットのサイズを検出し、該パケットサイズに基づいて該音声パケットが圧縮されたヘッダ付き音声パケットであるか、圧縮されないヘッダ付きの音声パケットであるかを判定するステップ、
を有することを特徴とする音声パケット送信方法。 - ヘッダ付き音声パケットを送信する音声パケット送信装置において、
音声パケットデータを送信する2以上の送信部、
各送信部から出力される無線信号を空間に送信する2以上のアンテナ、
圧縮されたヘッダ付き音声パケットを送信中において、圧縮されないヘッダ付き音声パケットを送信する必要が発生したか検出する検出部、
前記必要が発生したとき、前記圧縮されないヘッダ付きの音声パケットデータを複数に分割するデータ分割部、
を備え、前記各送信部は各分割データを各アンテナより空間に放射し、空間多重して送信する、
ことを特徴とする音声パケット送信装置。 - 請求項5記載の音声パケット送信装置は、更に、
各音声パケットに、後続の音声パケットを前記空間多重して送信するか否かを示す制御信号を付加する制御信号付加部、
を有することを特徴とする音声パケット送信装置。 - 請求項5または6記載の音声パケット送信装置は、更に、
音声パケットのサイズを検出し、該パケットサイズに基づいて該音声パケットが圧縮されたヘッダ付き音声パケットであるか、圧縮されないヘッダ付きの音声パケットであるかを判定するヘッダ圧縮/非圧縮判定部、
を有することを特徴とする音声パケット送信装置。 - 請求項6記載の音声パケット送信装置において、
受信側は受信信号より前記制御信号を復調し、該制御信号により受信信号の復調方法を切り替えて受信データを復調する、
を有することを特徴とする音声パケット送信装置。 - 所定の期間内において所定の変調方式、所定の符号化率に制限して所定の送信領域で送信を行うことを通知している場合に、該所定の送信領域に収まらないデータの送信が必要となると、前記所定の期間内において、該データの送信に先だって送信される前記所定の送信領域に、前記変調方式を維持しつつ前記所定の送信領域に加えて更なる送信領域を空間多重により拡大してデータ送信を行うことを通知する信号を格納して送信する、
ことを特徴とするデータ送信方法。
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