JP5803306B2 - 通信装置及び通信方法、並びに通信システム - Google Patents

Description

本明細書で開示する技術は、複数の受信端末に対して同一のデータをマルチキャスト伝送する通信装置及び通信方法、並びに通信システムに係り、特に、マルチキャスト伝送レートを動的に最適化する通信装置及び通信方法、並びに通信システムに関する。

一般的な無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信方式として、１つの端末にデータを伝送するユニキャスト通信と、複数の端末に同じデータを伝送するマルチキャスト通信を挙げることができる。マルチキャスト通信では、複数の受信端末に対して同一のデータを一度に伝送することができ、伝送帯域の使用を抑えることが可能である。例えば、動画像などの大容量データを無線で伝送する場合など、無線通信の伝送容量が増加したときには、マルチキャスト通信は有効であると考えられる。

ここで、無線通信では、送受信間の距離が近い（通信品質がよい）ときには高速の伝送レートで通信を行ない、送受信間の距離が遠い（通信品質が悪い）ときには低速の伝送レートに切り換えて通信を行なうのが一般的である。例えば、無線基地局（ＡＰ）と無線端末局（ＳＴＡ）からなる無線ＬＡＮシステムでは、広いサービス・エリアで効率的に通信を行なうために、複数の伝送レートが規定されている。

但し、無線基地局ＡＰからマルチキャスト・グループを構成する複数の無線端末局にマルチキャスト・データのマルチキャスト送信を行なうときには、最低速の伝送レートが選択されることが多い。何故ならば、マルチキャスト通信は、ユニキャスト通信とは相違して、再送の仕組みがないからである。各々の無線端末局からはパケットが正しく伝送されたか否かの情報が返信されず、たとえ無線基地局ＡＰからパケットが正しく伝送されなくても再送することができない。

図８には、１台のマルチキャスト送信局（以下では、単に「送信局」とも言う）から複数台（図示の例では４台）のマルチキャスト受信局（以下では、単に「受信局」とも言う）１〜４へマルチキャスト伝送する様子を示している。

例えば、インフラストラクチャー・モード下の無線ＬＡＮシステムでは、無線基地局ＡＰがマルチキャスト送信局となり、サービス・エリアに収容された各無線端末局ＳＴＡがマルチキャスト受信局となり得る。但し、アドホック・モードなど無線基地局ＡＰなどの制御局が存在しない無線システムにおいて、任意の通信局がマルチキャスト送信局並びにマルチキャスト受信局になり得る。

図８に示す例では、送信局は、最低伝送レートＲ１を選択して、データ信号（マルチキャスト・データ）を送信している。したがって、送信局のサービス・エリアの端部で受信レベルの低く、通信品質が劣悪な受信局３にも、マルチキャスト・データが届く。しかし、送信局でデータ・サイズが大きいマルチキャスト・データが発生すると、当該マルチキャスト・データをバッファリングし、伝送レートが低いため、無線帯域を占有する時間が長くなる。このとき、送信局と、伝送品質が良好な他の受信局１、２、４との間では、音声や映像などのユニキャスト通信を行なっている場合、ユニキャスト・データのロスが発生し、伝送効率が著しく低下する状況が起こり得る。

一方、マルチキャスト伝送レートを大きくすると、マルチキャスト伝送が無線帯域を占有する時間が長くなることはないので、音声や映像などのユニキャスト・データも送信機会が増えてロスがなくなる。図９には、１台の送信局から複数台の受信局１〜４へ、最低伝送レートＲ１よりも高い伝送レートＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）でマルチキャスト伝送する様子を示している。この場合、送信局のサービス・エリアの端部で受信レベルの低く、通信品質が劣悪な受信局４は、当該伝送レートＲ２でマルチキャスト・データを受信することはできない。また、受信局４は、マルチキャスト・データに対して受信応答であるＡＣＫを返信しないので、送信局は、通信品質の劣化によるマルチキャスト・データの不達を検知することはできない。

要するに、マルチキャスト伝送レートを低速側に固定すると、無線帯域の占有時間が長くなることにより、システム全体の伝送効率が低下する問題が発生し、逆に、マルチキャスト伝送レートを高速側に固定すると、通信品質の劣化や送信局でマルチキャスト・データの不達を検知できない問題が発生する。

ところで、マルチキャスト伝送レートを動的に設定する送信局装置及び無線通信システムについて提案がなされている。送信局装置は、複数の受信局装置のそれぞれに、所定のマルチキャスト伝送レートで疑似トレーニング信号を定期的にユニキャスト又はマルチキャストにて送信し、疑似トレーニング信号に対する複数の受信局装置からのＡＣＫ応答を受信する。そして、送信局装置は、複数の受信局装置からのＡＣＫ応答の有無に応じてマルチキャスト伝送レートを高下させて疑似トレーニング信号のユニキャスト送信を繰り返し、複数の受信局装置のすべてからＡＣＫ応答があるときのマルチキャスト伝送レートを所定のマルチキャスト伝送レートとして選択する（例えば、特許文献１を参照のこと）。

上記の無線通信システムでは、ユニキャスト伝送により疑似トレーニング信号を送信すると、通信品質が劣化した状態であっても、再送制御機能によって受信局装置にデータが届く場合がある。この結果、実際よりも通信品質がよいと判断して、高いマルチキャスト伝送レートを選択しがちになる。一方、マルチキャスト伝送では再送制御は通常機能しない。この違いによって、受信局装置に擬似トレーニング信号は届いたため、そのときのユニキャスト伝送レートを所定のマルチキャスト伝送レートとして選択する。このような場合、マルチキャストにて送信しても、そのマルチキャスト・データは届かないという状況が起こり得る。

他方、マルチキャスト伝送により擬似トレーニング信号を送信する場合、この送信は所定の周期で定期的に行なわれるのみである。このため、リンクロスがある程度の頻度で発生する無線伝送路においては、通信品質が瞬間的に悪いために擬似トレーニング信号を受信できない事態が発生することもある。この結果、帯域は十分あるにも拘らず、低いマルチキャスト伝送レートが設定されることになり、システム全体の伝送効率が低下するという問題が発生する。

また、上記の無線通信システムでは、複数の受信局装置の間に優先度がある場合であっても、優先度が低い一部の受信局装置において通信品質の劣化が発生すると、良好な通信環境にある他の多数の受信局装置に対してもマルチキャスト伝送レートを低下させてしまう。

また、上記の無線通信システムでは、擬似トレーニング信号を使って回線品質を推定している。このため、トレーニングの瞬間以外では、受信局装置側での伝搬環境の時々刻々の変化に起因する通信品質の変動などに対して、送信局装置はマルチキャスト伝送レートを動的に最適化することはできない。言い換えれば、マルチキャスト・グループを構成する各受信局においてマルチキャスト送信中に通信環境に変化があっても、送信局装置は対応することができない。

特開２０１０−１６１５５４号公報

本明細書で開示する技術の目的は、適切な伝送レートを設定してマルチキャスト伝送を行なうことができる、優れた通信装置及び通信方法、並びに通信システムを提供することにある。

本明細書で開示する技術のさらなる目的は、伝搬環境の時々刻々の変化に起因する通信品質の変動などに対応して、マルチキャスト伝送レートを動的に最適化することができる、優れた通信装置及び通信方法、並びに通信システムを提供することにある。

本明細書で開示する技術のさらなる目的は、それぞれ優先度が設定された複数の受信局における伝搬環境の時々刻々の変化に起因する通信品質の変動などに対応して、マルチキャスト伝送レートを動的に最適化することができる、優れた通信装置及び通信方法、並びに通信システムを提供することにある。

本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信部と、
前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信部と、
前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信部が前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御部と、
を具備し、
前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、
通信装置である。

本願の請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置において、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のそれぞれにおいて計測される、マルチキャスト送信されたパケットの到達率、受信したマルチキャスト・データの受信信号強度のうちいずれか１つ、又は、これらの組み合わせからなる指標値である。

本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させるように構成されている。

本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させるように構成されている。

本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局において、マルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させるように構成されている。

本願の請求項６に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局において、マルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させるように構成されている。

本願の請求項７に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、マルチキャスト伝送レートを高くするように構成されている。

本願の請求項８に記載の技術によれば、請求項１に記載の通信装置のマルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、最大レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に高くするように構成されている。

また、本願の請求項９に記載の技術は、
マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信ステップと、
前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信ステップと、
前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信ステップにおいて前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御ステップと、
を有し、
前記マルチキャスト伝送レート制御ステップでは、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値となるマルチキャスト伝送レートに決定する、
通信方法である。

また、本願の請求項１０に記載の技術は、
データをマルチキャスト送信する送信局と、マルチキャスト・グループを構成して前記マルチキャスト送信されたデータを受信する複数の受信局で構成され、
前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれマルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を定期的に返信し、
前記送信局は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、
通信システムである。

但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本明細書で開示する技術によれば、それぞれ優先度が設定された複数の受信局における伝搬環境の時々刻々の変化に起因する通信品質の変動などに対応して、マルチキャスト伝送レートを動的に最適化することができる、優れた通信装置及び通信方法、並びに通信システムを提供することができる。

本明細書で開示する技術によれば、送信局とマルチキャスト・グループを構成する複数の受信局との間で、伝送の優先度の低い一部の受信局で通信品質の劣化が発生した場合であっても、良好な通信環境にある他の多数の無線端末局に対してはマルチキャスト伝送レートを低下させることなく、システム全体で高い伝送効率を維持することができる。

本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。

図１は、無線ＬＡＮシステムにおいて無線基地局ＡＰが各無線受信局の通信品質に応じてマルチキャスト伝送レートの最適値を決定するための機能的構成を模式的に示した図である。 図２は、マルチキャスト伝送レート制御部１０５において実行される、各無線受信局の通信品質に応じてマルチキャスト伝送レートの最適値を決定するための処理手順を示したフローチャートである。 図３は、無線ＬＡＮシステムにおいてマルチキャスト・グループを構成する無線端末局がフィードバック情報を返信するための機能的構成を模式的に示した図である。 図４は、無線基地局ＡＰからマルチキャスト・グループ内の各無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４にデータをマルチキャスト送信する様子を示した図である。 図５は、横軸に通信品質情報をとり、縦軸に無線端末局数をとって、マルチキャスト・グループにおける通信品質データ分布を例示した図である。 図６は、横軸に通信品質情報をとり、縦軸に無線端末局数をとって、マルチキャスト・グループにおける通信品質データ分布を例示した図である。 図７は、横軸に通信品質情報をとり、縦軸に無線端末局数をとって、マルチキャスト・グループにおける通信品質データ分布を例示した図である。 図８は、１台のマルチキャスト送信局から複数台のマルチキャスト受信局１〜４へマルチキャスト伝送する様子を示した図である。 図９は、１台の送信局から複数台の受信局１〜４へ、最低伝送レートＲ１よりも高い伝送レートＲ２（Ｒ２＞Ｒ１）でマルチキャスト伝送する様子を示した図である。

以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。

本明細書で開示する技術に係る、マルチキャスト伝送を行なう無線通信システムの実施形態として、無線ＬＡＮシステムを挙げることができる。すなわち、インフラストラクチャー・モード下の無線ＬＡＮシステムでは、無線基地局ＡＰがマルチキャスト送信局となり、サービス・エリアに収容された各無線端末局ＳＴＡがマルチキャスト受信局となる。

ここで、マルチキャスト・グループを構成する各無線端末局は、それぞれ優先度が設定されているものとする。具体例として、放送局などの動画像データの制作現場に設置される無線ＬＡＮシステムを挙げることができる。すなわち、カメラで撮影した映像をマルチキャスト送信局から送信し、撮影映像を画面表示する各モニターがマルチキャスト受信局としてマルチキャスト・データを受信する。監督など撮影映像を視聴することが必須な者に割り当てられたモニターには高い優先度が設定される。他方、役者など撮影映像を視聴することが任意な立場の者に割り当てられたモニターには低い優先度が設定される。なお、配役に応じてさらに優先度を細分化することも考えられる。以下では、マルチキャスト・グループの中で、伝送の優先度が高い（若しくは、最も高い）無線端末局のことを、「優先端末」とも呼ぶ。また、マルチキャスト・グループのうち、優先端末以外の（伝送の優先度が低い）無線端末局のことを、「非優先端末」とも呼ぶ。

また、マルチキャスト・グループを構成する各無線端末局は、マルチキャスト・データを受信するとともに、それぞれ受信したマルチキャスト・データの通信品質に関するフィードバック情報を所定の周期で返信するものとする。

以下では、無線基地局ＡＰからマルチキャスト・グループを構成する複数台の無線端末局にマルチキャスト・データをマルチキャスト伝送する期間に、マルチキャスト伝送レートを動的に設定する場合について説明する。

図１には、無線ＬＡＮシステムにおいて無線基地局ＡＰが各無線受信局の通信品質に応じてマルチキャスト伝送レートの最適値を決定するための機能的構成を模式的に示している。図示の無線基地局ＡＰは、無線信号送受信部１０１と、無線信号復調部１０２と、フィードバック情報処理部１０３と、マルチキャスト・グループ記憶部１０４と、マルチキャスト伝送レート制御部１０５と、無線信号変調部１０６を備えている。

無線信号送受信部１０１は、マルチキャスト・グループを構成する各無線端末局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信に対するフィードバック情報を順次受信すると、無線信号復調部１０２へ送る。

無線信号復調部１０２は、無線信号からデータを取り出し、フィードバック情報処理部１０３に送る。

フィードバック情報処理部１０３は、複数の無線受信局のそれぞれの受信データから通信品質に関するフィードバック情報を取り出し、マルチキャスト伝送レート制御部１０５へ、その値を通知する。

無線ＬＡＮシステムにおいて、通信品質に関するフィードバック情報としてどのような情報を用いるかは任意である。伝搬路の品質劣化を表す指標の１つとして、パケット・ロス率（ＰＬＲ）が広く知られている。以下では、値が大きいほど良い通信品質を表すよう、マルチキャスト送信されるパケットの到達率（＝１−ＰＬＲ）を、フィードバック情報として説明する。

マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、マルチキャスト・グループ記憶部１０４からのマルチキャスト・グループの各端末アドレスと、複数台の無線受信局それぞれから取得したフィードバック情報から、各無線受信局が所定の通信品質を満たしているかどうかを判定する。そして、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、その判定結果に応じたマルチキャスト伝送レートの最適値を決定すると、無線信号変調部１０６へ、その値を設定する。マルチキャスト伝送レート制御部１０５においてマルチキャスト伝送レートの最適値を決定するための処理手順の詳細については後述に譲る。

無線信号変調部１０６は、マルチキャスト伝送レート制御部１０５から通知されたマルチキャスト伝送レートを、無線信号送受信部１０１に設定する。これらによって、無線信号送受信部１０１から各無線端末局へのマルチキャスト送信は、設定されたマルチキャスト伝送レートを用いて行なわれる。

図２には、マルチキャスト伝送レート制御部１０５において実行される、各無線受信局の通信品質に応じてマルチキャスト伝送レートの最適値を決定するための処理手順をフローチャートの形式で示している。

マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、まず、マルチキャスト送信するときに用いるマルチキャスト伝送レートの初期値を設定する（ステップＳ２０１）。

マルチキャスト・グループを構成する各無線端末局は、それぞれ受信したマルチキャスト・データの通信品質に関するフィードバック情報を所定の周期で返信する。そして、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、マルチキャスト・グループを構成するすべての無線端末局からフィードバック情報を受信したか、すなわち、すべての無線端末局の通信品質情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここでは、フィードバック情報として、パケット到達率（＝１−ＰＬＲ）を用いている（前述）。

なお、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２においてタイムアウトを設けている。ステップＳ２０２の処理を開始してから一定時間が経過するまでの間に、マルチキャスト・グループを構成するすべての無線端末局から応答を受信できないときには、少なくとも１台の無線端末局において所定の通信品質（Ｑ１）を満たしていないと判断する。

少なくとも１台の無線端末局からフィードバック情報を受信できず、マルチキャスト・グループを構成するすべての無線端末局の通信品質情報を取得できなかったときには（ステップＳ２０２のＮｏ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、さらに、すべての優先端末からフィードバック情報を受信したか、すなわち、すべての優先端末の通信品質情報を取得したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

そして、少なくとも１台の優先端末からフィードバック情報を受信できず、すべての優先端末の通信品質情報を取得できなかったときには（ステップＳ２０３のＮｏ）、優先端末からのフィードバック情報を取得することを優先するために、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートでないことを判定した上で（ステップＳ２０７のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ低く設定する（ステップＳ２０８）。また、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートのときには（ステップＳ２０７のＹｅｓ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２に戻る。

一方、マルチキャスト・グループを構成するすべての無線端末局の通信品質情報を取得できたとき（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、あるいは、すべての優先端末の通信品質情報を取得できたときには（ステップＳ２０３のＹｅｓ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、次ステップＳ２０４に進む。

マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０４において、少なくとも１台の優先端末において、通信品質情報としてのパケット到達率が所定値Ｑ１未満になっていないかどうかを判定する。

少なくとも１台の優先端末の通信品質情報が所定値Ｑ１未満であるときには（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、優先端末へのマルチキャスト・データの通信品質の向上を優先するために、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートでないことを判定した上で（ステップＳ２０７のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ低く設定する（ステップＳ２０８）。また、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートのときには（ステップＳ２０７のＹｅｓ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２に戻る。

このように、優先端末のうち少なくとも一部でマルチキャスト送信の通信品質が所定値Ｑ１未満となるときにマルチキャスト伝送レートを低下させる、という処理を繰り返すことで、すべての優先端末においてマルチキャスト送信の通信品質が所定値Ｑ１を満たすマルチキャスト伝送レートに設定することができる。

一方、すべての優先端末の通信品質情報が所定値Ｑ１以上であるときには（ステップＳ２０４のＮｏ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、次ステップＳ２０５に進む。

マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０５以降において、マルチキャスト・グループのうち非優先端末をさらに考慮した処理を行なう。具体的には、マルチキャスト・グループを構成する無線端末局から取得できた通信品質情報の平均値Ｍと、標準偏差σを算出する（ステップＳ２０５）。次いで、Ｍ−Ｋ₁σが所定値Ｑ１未満になっていないかどうかを判定する（ステップＳ２０６）。但し、Ｋ₁は正数とする。ステップＳ２０６で行なう処理は、マルチキャスト・グループ内において、通信品質が所定値Ｑ１を満たす無線端末局が所定の割合以上であるかどうかを判定することに相当する。

ここで、Ｍ−Ｋ₁σが所定値Ｑ１未満になっているときは（ステップＳ２０６のＹｅｓ）、優先端末だけでなく非優先端末へもマルチキャスト・データの通信品質の向上を考慮して、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートでないことを判定した上で（ステップＳ２０７のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ低く設定する（ステップＳ２０８）。また、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートのときには（ステップＳ２０７のＹｅｓ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２に戻る。

一方、Ｍ−Ｋ₁σが所定値Ｑ１以上であるときには（ステップＳ２０６のＮｏ）、この場合、非優先端末において通信品質のばらつきが小さいと判断される。したがって、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、マルチキャスト伝送レートを低下することは行なわずに、次ステップＳ２０９に進む。

マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０９において、すべての優先端末において通信品質情報としてのパケット到達率が所定値Ｑ２以上かどうかを判定する（但し、Ｑ２＞Ｑ１）。

少なくとも１台の優先端末の通信品質情報が所定値Ｑ２未満であるときには（ステップＳ２０９のＮｏ）、ステップＳ２０４における判定結果と併せて考慮すると、現在設定しているマルチキャスト伝送レートは、優先端末における通信品質に対して適切であると考えられる。そこで、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、そのままステップＳ２０２に戻る。

一方、すべての優先端末における通信品質情報が所定値Ｑ２以上であるときには（ステップＳ２０９のＹｅｓ）、すべての優先端末において受信レベルが十分高いと推定される。この場合、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０５で算出した、マルチキャスト・グループにおける通信品質情報の平均値Ｍと標準偏差σを用いて、Ｍ−Ｋ₂σが所定値Ｑ２以上になっていないかどうかをさらに判定する（ステップＳ２１０）（但し、Ｑ２＞Ｑ１）。ステップＳ２１０で行なう処理は、マルチキャスト・グループ内において、通信品質が所定値Ｑ２を満たす無線端末局が所定の割合以上であるかどうかを判定することに相当する。

ここで、Ｍ−Ｋ₂σが所定値Ｑ２未満になっているときは（ステップＳ２１０のＮｏ）、ステップＳ２０６における判定結果と併せて考慮すると、現在設定しているマルチキャスト伝送レートはマルチキャスト・グループ内の所定の割合以上の無線端末局における通信品質に対して適切であると考えられる。そこで、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、そのままステップＳ２０２に戻る。

一方、Ｍ−Ｋ₂σが所定値Ｑ２以上であるときには（ステップＳ２１０のＹｅｓ）、マルチキャスト・グループ内の所定の割合以上の無線端末局において受信レベルが十分高いと推定される。この場合、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最大レートでないことを判定した上で（ステップＳ２１１のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ高く設定することによって（ステップＳ２１２）、マルチキャスト伝送による無線帯域の占有時間を短くして、システム全体の伝送効率の向上を図る。また、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最大レートのときには（ステップＳ２１１のＹｅｓ）、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２に戻る。

なお、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、ステップＳ２０２の処理を所定の周期で定期的に行なうものとする。

上述のようにして、無線基地局ＡＰは、優先端末における通信品質を確保しつつ、マルチキャスト・グループ内の所定の割合以上の無線端末局の通信品質を保証するように、マルチキャスト伝送レートの制御を行なう。

本実施形態に係る無線ＬＡＮシステムにおいて、通信品質の指標として、パケット到達率（＝１−ＰＬＲ）を用いることができることは既に述べた。パケット到達率以外にも、無線端末局において受信するマルチキャスト・データの受信信号強度（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ：ＲＳＳＩ）［ｄＢｍ］などを利用することもできる。また、パケット到達率と受信信号強度など、２以上の指標を組み合わせて通信品質の指標を作成するようにしてもよい。さらには、無線端末局毎に異なる種類の指標を通信品質に用いて、無線基地局ＡＰにフィードバックするようにしてもよい。

図３には、無線ＬＡＮシステムにおいてマルチキャスト・グループを構成する無線端末局がフィードバック情報を返信するための機能的構成を模式的に示している。図示の無線端末局は、無線信号送受信部３０１と、無線信号復調部３０２と、フィードバック情報生成部３０３と、無線信号変調部３０４を備えている。通常、無線端末局は、マルチキャスト信号に対してＡＣＫ応答は返信しない。

無線信号送受信部３０１は、無線基地局ＡＰからのマルチキャスト信号を受信し、無線信号復調部３０２へ送る。そして、無線信号復調部３０２は、マルチキャスト信号からデータを復調する。

また、無線信号送受信部３０１又は無線信号復調部３０２は、マルチキャスト送信に対する通信品質を計測して、フィードバック情報生成部３０３へ通知する。本実施形態では、無線信号復調部３０２が、マルチキャスト送信に対する通信品質に関する情報として、無線信号送受信部３０１から送られてきたパケットの総数、及び、復調できなかったパケット数を計測して、フィードバック情報生成部３０３へ通知する。

フィードバック情報生成部３０３は、無線信号復調部３０２から通知されたデータを基に、単位時間当たりのパケット・ロス率ＰＬＲを計算し、パケット到達率（１−ＰＬＲ）などのフィードバック情報を生成し、定期的に無線信号変調部３０３へ送る。

無線信号変調部３０４は、フィードバック情報を変調する。そして、無線信号送受信部３０１は、無線基地局ＡＰへ、ユニキャスト送信により定期的にフィードバック情報を返信する。

なお、マルチキャスト・グループを構成する各無線端末局が所定の周期でそれぞれマルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を返信することは既に述べた。各無線端末局は、キャリアセンス及びバックオフ制御を行なうことにより、互いに競合しないタイミングで、それぞれ無線基地局ＡＰにフィードバック情報を返信する。キャリアセンス及びバックオフ制御は、当業界において周知技術なので、本明細書では詳細な説明を省略する。

また、各無線端末局は、マルチキャスト送信されるパケットの到達率以外に、無線端末局において受信するマルチキャスト・データの受信信号強度（ＲＳＳＩ）を計測し、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報として送信することもできる。また、パケット到達率と受信信号強度など、２以上の指標を組み合わせてフィードバック情報を作成するようにしてもよい。さらには、無線端末局毎に異なる種類の指標を通信品質に用いて、無線基地局ＡＰにフィードバックするようにしてもよい。

図４には、無線基地局ＡＰからマルチキャスト・グループ内の各無線端末局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４にデータをマルチキャスト送信する様子を示している。但し、図中の無線端末局ＳＴＡ１が優先端末、他の無線端末局ＳＴＡ２〜４は非優先端末とする。

ここで、優先端末である無線端末局ＳＴＡ１における、パケット到達率で表わされる通信品質情報をＱ_Pとし、マルチキャスト・グループを構成する無線端末局ＳＴＡ１〜４から取得できた通信品質情報の平均値をＭとし、標準偏差をσとする。以下では、図２に示した処理手順に従い、通信環境に応じてマルチキャスト伝送レートを決定する方法について説明する。

図５〜図７には、横軸に通信品質情報をとり、縦軸に無線端末局数をとって、マルチキャスト・グループにおける通信品質データ分布をそれぞれ例示している。

図５に示す例では、優先端末である無線端末局ＳＴＡ１における通信品質Ｑ_Pが所定値Ｑ１未満となっており、図２に示したフローチャート中のステップＳ２０４のＹｅｓに相当する。したがって、優先端末からのフィードバック情報を取得することを優先するために、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートでないことを判定した上で（ステップＳ２０７のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ低く設定する（ステップＳ２０８）。

また、図６に示す例では、マルチキャスト・グループにおいて、Ｍ−Ｋ₁σが所定値Ｑ１未満となっており、図２に示したフローチャート中のステップＳ２０６のＹｅｓに相当する。したがって、優先端末だけでなく非優先端末からもフィードバック情報を取得することを考慮して、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、現在設定しているマルチキャスト伝送レートが最低レートでないことを判定した上で（ステップＳ２０７のＮｏ）、マルチキャスト伝送レートを１段階だけ低く設定する（ステップＳ２０８）。

また、図７に示す例では、優先端末である無線端末局ＳＴＡ１における通信品質Ｑ_Pが所定値Ｑ１以上であり、且つ、マルチキャスト・グループにおいてＭ−Ｋ₁σが所定値Ｑ１以上となっており、図２に示したフローチャート中のステップＳ２０６のＮｏに相当し、非優先端末において通信品質のばらつきが小さいと判断される。したがって、マルチキャスト伝送レート制御部１０５は、マルチキャスト伝送レートを低下することは行なわない。

このように、無線基地局ＡＰがデータをマルチキャスト送信し、フィードバック情報に応じてマルチキャスト伝送レートを決定する制御は、所定の周期で定期的に行なわれる。これにより、マルチキャスト・グループ内の無線端末局が移動して通信品質に変化があった場合でも、無線基地局ＡＰは、その時々の状況に応じて最適なマルチキャスト伝送レートを選択することができる。そして、一部の非優先端末で通信品質の劣化が発生した場合であっても、良好な通信環境にある他の多数の無線端末局に対してはマルチキャスト伝送レートを低下させることなく、システム全体で高い伝送効率を維持することができる。

なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信部と、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信部と、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信部が前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御部と、を具備し、前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、通信装置。
（２）前記マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のそれぞれにおいて計測される、マルチキャスト送信されたパケットの到達率、受信したマルチキャスト・データの受信信号強度のうちいずれか１つ、又は、これらの組み合わせからなる指標値である、（１）に記載の通信装置。
（３）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させる、（１）に記載の通信装置。
（４）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させる、（１）に記載の通信装置。
（５）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させる、（１）又は（３）のいずれかに記載の通信装置。
（６）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させる、（１）又は（４）のいずれかに記載の通信装置。
（７）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、マルチキャスト伝送レートを高くする、（１）、（３）、又は（５）のいずれかに記載の通信装置。
（８）前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち伝送の優先度が高い優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、最大レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に高くする、（１）、（４）、又は（６）のいずれかに記載の通信装置。
（９）マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信ステップと、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信ステップと、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信ステップにおいて前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御ステップと、を有し、前記マルチキャスト伝送レート制御ステップでは、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値となるマルチキャスト伝送レートに決定する、通信方法。
（１０）データをマルチキャスト送信する送信局と、マルチキャスト・グループを構成して前記マルチキャスト送信されたデータを受信する複数の受信局で構成され、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれマルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を定期的に返信し、前記送信局は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、その他の多数の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、通信システム。

以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。

本明細書で開示する技術は、例えば無線ＬＡＮ経由のインターネット高速アクセスを提供する公衆無線ＬＡＮサービスなどに適用することができる。この場合、通信品質の良い状況では、マルチキャスト伝送レートを高く設定することによって、より高い―度データを送ることができる。また、マルチキャスト伝送が無線帯域を占有する時間が短くなり、システム全体の伝送効率が向上する。一方、遮蔽物や天候などにより通信品質が悪化したときには、その通信環境に応じたマルチキャスト伝送レートに適宜変更することによって、所定のマルチキャスト伝送レートのままではマルチキャスト・データが届かない状況を回避し、確実なマルチキャスト伝送が可能になる。

本明細書では、インフラストラクチャー・モード下の無線ＬＡＮシステムにおいて、無線基地局ＡＰがマルチキャスト送信局となり、サービス・エリアに収容された複数台の無線端末局ＳＴＡでマルチキャスト・グループを構成する実施形態を中心に説明してきたが、本技術の要旨はこれに限定されるものではない。アドホック・モードなど無線基地局ＡＰなどの制御局が存在しない無線システムにおいて、任意の通信局がマルチキャスト送信局並びにマルチキャスト受信局になり、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。

要するに、例示という形態で本技術を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。

１０１…無線信号送受信部
１０２…無線信号復調部
１０３…フィードバック情報処理部
１０４…マルチキャスト・グループ記憶部
１０５…マルチキャスト伝送レート制御部
１０６…無線信号変調部
３０１…無線信号送受信部
３０２…無線信号復調部
３０３…フィードバック情報生成部
３０４…無線信号変調部

Claims (10)

1. マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信部と、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信部と、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信部が前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御部と、
   を具備し、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれ伝送の優先度が高い優先端末と優先端末以外の非優先端末のいずれかに設定されており、
   前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記非優先端末のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、前記優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、
   通信装置。
2. 前記マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局のそれぞれにおいて計測される、マルチキャスト送信されたパケットの到達率、受信したマルチキャスト・データの受信信号強度のうちいずれか１つ、又は、これらの組み合わせからなる指標値である、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させる、
   請求項１に記載の通信装置。
4. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記優先端末の少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させる、
   請求項１に記載の通信装置。
5. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局において、マルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、マルチキャスト伝送レートを低下させる、
   請求項１に記載の通信装置。
6. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記マルチキャスト・グループの中の第１の割合以上の受信局において、マルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となるときには、最低レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に低下させる、
   請求項１に記載の通信装置。
7. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、マルチキャスト伝送レートを高くする、
   請求項１に記載の通信装置。
8. 前記マルチキャスト伝送レート制御部は、前記優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上で、且つ、前記マルチキャスト・グループの中の第２の割合以上の受信局においてマルチキャスト送信の通信品質が第２の所定値以上となるときには、最大レートになるまでマルチキャスト伝送レートを段階的に高くする、
   請求項１に記載の通信装置。
9. マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局にデータをマルチキャスト送信する送信ステップと、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からそれぞれ定期的に送信される、マルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を受信処理する受信ステップと、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記送信ステップにおいて前記マルチキャスト送信するときのマルチキャスト伝送レートを制御するマルチキャスト伝送レート制御ステップと、
   を有し、
   前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれ伝送の優先度が高い優先端末と優先端末以外の非優先端末のいずれかに設定されており、
   前記マルチキャスト伝送レート制御ステップでは、前記非優先端末のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、前記優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値となるマルチキャスト伝送レートに決定する、
   通信方法。
10. データをマルチキャスト送信する送信局と、マルチキャスト・グループを構成して前記マルチキャスト送信されたデータを受信する複数の受信局で構成され、
    前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれ伝送の優先度が高い優先端末と優先端末以外の非優先端末のいずれかに設定されており、
    前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局はそれぞれマルチキャスト送信の通信品質に関するフィードバック情報を定期的に返信し、
    前記送信局は、前記マルチキャスト・グループを構成する複数の受信局からのフィードバック情報に基づいて、前記非優先端末のうち少なくとも一部においてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値未満となっても、前記優先端末のすべてにおいてマルチキャスト送信の通信品質が第１の所定値を満たすマルチキャスト伝送レートに決定する、
    通信システム。

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