JPWO2015178017A1 - 通信装置 - Google Patents

Abstract

伝送エラーによって発生する遅延を抑えつつより高いビットレートで通信を行うという課題を解決するために、通信装置は検出手段と制御手段とを有し、中継装置を介して他の通信装置と通信し、検出手段は中継装置との間の通信路の状態を検出し、制御手段は通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。

Description

本発明は、通信装置、通信制御方法、通信システム、およびプログラムの作用により他の通信装置と通信する通信装置に関する。

信頼性の高いデータ通信を実現するために、伝送エラー発生時に再送を行う通信装置や通信システムが提案され、あるいは実用化されている。

例えば、無線通信装置においてＴＣＰ（Transmission Control Protocol）がパケット送信時にタイマを動作させ、ＡＣＫ（Acknowledgement）信号を含むパケットをタイムアウト値までに受信しない場合には送信パケットが損失したと判定し、再送動作を行うことが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１参照）。また、この第１の関連技術では、通信装置から他の通信装置へ送信したパケットに対するＡＣＫ信号を含む受信パケットが早期に受信された場合、予め規定したＲＴＴ（Round Trip Time）になるように遅延してＴＣＰに出力される。これにより、ＴＣＰにおける再送機能の動作が抑制されるため、再送パケットの発生も抑制される。

また、通信装置間を接続する複数の通信経路のそれぞれの経路においてデータロスが生じた場合に、それぞれの経路における通信プロトコルによりデータの再送を行うことが、本発明に関連する第２の関連技術として提案されている（例えば特許文献２参照）。この第２の関連技術では、通信装置はデータ送受信時のデータロス発生状態からデータロス発生確率を算出すると共に、通信先が算出したデータロス発生確率を取得する。そして、通信装置は、データロス発生確率が所定の値を超えた場合に、データロス発生確率の増加に応じて１回のデータ送信あたりのデータサイズを縮小する制御を行う。

また、本発明に関連する第３の関連技術として、無線インタフェースを介したＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）通信において、無線状態をもとに決定される変調方式および符号化率（ＭＣＳ、Modulation and Coding Scheme）に合わせてＶｏＩＰ音声のビットレートを制御する技術がある（例えば特許文献３参照）。

特開平１１−２２０５１２号公報 国際公開第２０１１／０３７２４５号 特表２００８−５４３１６８号公報

携帯電話向けの通信規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）では、基地局と端末との間の無線状態に応じてＭＣＳが制御される。無線状態がよい場合には符号化効率の高い変調方式を使用して冗長データを減らすことで、高い通信スループットが実現される。一方で無線状態が悪い場合には、伝送エラーの発生しにくい符号化効率の低い変調方式を使用して冗長データを増やすことで、スループットは下がるものの通信の継続を可能にする。ＬＴＥでは、通信スループットを最大化するために、ある程度の割合で伝送エラーが発生するようにＭＣＳが制御される。そして、伝送エラー発生時にはＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）やＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）と呼ばれる再送を行うことでエラー回復が行われる。しかしながら、伝送エラーが発生して再送を行うと通信遅延が増加するため、ＶｏＩＰ等のリアルタイム通信ではユーザの体感品質が低下する。特に、伝送エラーが連続して発生した場合には、当該データの遅延が突発的に増加するため、音切れが発生し、ユーザの体感品質が大幅に低下する。そのため、伝送エラーをなるべく発生させないことが重要である。伝送エラーの発生率はＭＣＳが同一であっても基地局や端末の設定、無線状態の変動の大きさなどによって大きく異なる。このため、上記第３の関連技術のようなＭＣＳに合わせてビットレートを制御する方法では、伝送エラーによって発生する遅延を抑制できない。

上記のような問題は、ＬＴＥに限られたものではなく、３Ｇ（3rd Generation）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）など多くの無線通信システムでも発生する。上記第２の関連技術を用いてデータロス発生確率の増加に応じて１回のデータ送信あたりのデータサイズを縮小しても、直ちに次回のデータ送信が開始される場合には、１回のデータ送信あたりのデータサイズが大きい場合と比較して伝送エラーに遭遇する確率は変わらない。
［発明の目的］
本発明の目的は、上述した課題、すなわち、伝送エラーによって発生する遅延を抑えつつより高いビットレートで通信を行うことは困難である、という課題を解決する通信装置を提供することである。

本発明の第１の観点に係る通信装置は、
中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と
を有する。

また本発明の第２の観点に係る通信制御方法は、中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、上記中継装置との間の通信路の状態を検出し、上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。

また本発明の第３の観点に係るプログラムは、中継装置を介して他の通信装置と通信するコンピュータを、上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段として機能させる。

また本発明の第４の観点に係る通信システムは、第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、上記第１の通信装置は、上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、上記通信路の状態に応じて上記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段とを有する。

本発明は上述した構成を有するため、伝送エラーを抑えつつより高いビットレートで通信を行うことが可能になる。

本発明の第１の実施の形態の通信システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の通信装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の通信装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の第１の通信装置の構成図である。 本発明の第２の実施の形態の第１の通信装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の第３、第４の実施の形態の通信システムの構成図である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルの一例である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルの他の例である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルのさらに他の例である。 本発明の第３の実施形態の第１の通信装置のデータ決定部の動作を表す第１のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の第１の通信装置のデータ決定部の動作を表す第２のフローチャートである。

本発明の第５の実施の形態の通信装置の構成図である。 本発明の第６の実施の形態における、ステップＳ３０５の詳細な動作を説明するフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における、予測した送信間隔とコーデック種別に対する音切れの発生頻度の一例である。 本発明の第６の実施の形態における、Ｒ値の算出例である。 本発明の第３の実施の形態と第４の実施の形態との変形例を説明する構成図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態の通信システム１０の構成図である。通信システム１０は、第１の通信装置１と、第２の通信装置２と、中継装置３とから構成される。第１の通信装置１と第２の通信装置２とは、中継装置３を介して接続されている。図１では中継装置３は１台のみ記載されているが、第１の通信装置１と第２の通信装置２との間に複数の中継装置３が存在してもよい。第１の通信装置１と中継装置３との間は、信号強度等に応じて変調方式と符号化率とのいずれか一方または両方が制御されるネットワークで接続される。

図２は第１の通信装置１の構成図である。第１の通信装置１は、通信部１１と、状態推定部１２と、パラメータ記憶部１３と、データ決定部１４と、データ入力部１５と、データ変換部１６と、を備える。通信部１１は、中継装置３との間で通信を行う。状態推定部１２は、通信部１１から情報を取得して中継装置３との間の通信状態を推定する。パラメータ記憶部１３は、所定の設定値（パラメータ）を記憶する。データ決定部１４は、状態推定部１２の出力とパラメータ記憶部１３に記憶されるパラメータとをもとに、送受信するデータのサイズと時刻とを決定する。データ入力部１５には、送信されるデータが入力される。データ変換部１６は、データ入力部１５から入力されたデータのサイズをデータ決定部１４の指示に基づいて変換し、変換されたデータを指示された時刻に通信部１１に送出する。
［動作の説明］
図３は、本発明の第１の実施の形態における第１の通信装置１の動作を説明するフローチャートである。第１の通信装置１は、動作開始時にパラメータ記憶部１３に対してデータサイズと時刻との決定に必要なパラメータを保存し（ステップＳ３０１）、通信を開始する（ステップＳ３０２）。

状態推定部１２は、第１の通信装置１と中継装置３との間のネットワークから取得可能な情報を通信部１１から取得し（ステップＳ３０３）、取得した情報から当該ネットワークの状態を推定する（ステップＳ３０４）。ネットワークから取得可能な情報自体が当該ネットワークの状態を表している場合、ステップＳ３０４を省略してよい。次に、データ決定部１４は、状態推定部１２で取得及び推定したネットワークに関する情報を元に、送信するデータの遅延を抑制するためのデータサイズと送信時刻とを決定し、決定した内容をデータ変換部１６に指示する（ステップＳ３０５）。第１の通信装置１は、上記処理を一定間隔あるいは状態変動等をトリガとして実行する。

また、第１の通信装置１は、送信するデータがデータ入力部１５から入力されると（ステップＳ３０７）、そのデータをデータ変換部１６に送る。そして、データ変換部１６は、データ決定部１４から指示されたサイズになるようにデータ入力部１５から受け取ったデータを変換する（ステップＳ３０８）。データ変換部１６は、変換されたデータをデータ決定部１４から指示された時刻に通信部１１に送り、通信部１１から送信する（ステップＳ３０９）。第１の通信装置１は、通信が終了するまで上記処理を実行する（Ｓ３０６及びＳ３１０）。

次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、データ決定部１４が、状態推定部１２から取得した情報とパラメータ記憶部１３に記憶したパラメータとをもとに送信データのデータサイズと送信時刻とを決定する。その結果、伝送エラーの発生を抑制しつつより高いビットレートで通信することができる。また、本実施の形態では、再送による遅延を抑制し、低遅延な通信が可能である。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図４は、第２の実施の形態の第１の通信装置１の構成図である。本実施の形態の第１の通信装置１では、データ決定部１４と通信部１１とが互いに接続されており、データ決定部１４が通信部１１を介して第２の通信装置２に対して、データサイズおよび送信時刻を指示する点が第１の実施の形態と異なる。すなわち、本実施の形態では、第１の通信装置１が送信するデータだけでなく、第１の通信装置１が第２の通信装置２から受信するデータに関しても、第１の通信装置１がサイズと送信時刻とを制御する。

図５は本実施の形態の第１の通信装置１の動作を説明するフローチャートである。本実施の形態では、情報取得（ステップＳ３０３）、状態推定（ステップＳ３０４）、データサイズ及び送信時刻の決定（ステップＳ３０５）に続いて、ステップＳ１００１を備える点が第１の実施の形態と異なる。ステップＳ１００１では、第１の通信装置１から送信する上り方向だけでなく、第２の通信装置２が送信したデータを受信する下り方向についても上り方向と同様の処理が行われ、第２の通信装置２に対してデータサイズと送信時刻とが指示される。なお、第２の通信装置２は、図２のデータ入力部１５、データ変換部１６、通信部１１に相当する部分を有しており、第１の通信装置１から指示されたデータサイズと送信時刻とに従って、第２の通信装置２のデータ変換部１６が第２の通信装置２のデータ入力部１５から入力されたデータのサイズと送信時刻とを制御する。

次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、データサイズと送信時刻とを第１の通信装置１から第２の通信装置２に指示することで、第１の通信装置１が受信するデータの遅延も抑制することが可能である。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では第１の実施の形態をより具体化している。

図６は、第３の実施の形態の通信システム２０の構成図である。

通信システム２０に含まれる第１の通信装置１はスマートフォン１００であり、第２の通信装置２はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２００である。第１の実施形態における中継装置３は、ＬＴＥの基地局装置であるｅＮｏｄｅＢ（Evolved Node B）３０１およびコア網であるＥＰＣ（Evolved Packet Core）３０２から構成される。スマートフォン１００とＬＴＥ基地局３０１とは３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規定されたＬＴＥの方式に基づいて通信を行う。また、ＬＴＥコア網３０２とＰＣ２００は、インターネットおよびＬＡＮ（Local Area Network）で接続されている。

スマートフォン１００の通信部１１は、ＬＴＥ通信用デバイスおよびデバイスドライバ等で構成される。スマートフォン１００において、状態推定部１２とデータ決定部１４とデータ変換部１６とはＣＰＵおよびその上で実行されるプログラムによって構成される。パラメータ記憶部１３はスマートフォン１００のメインメモリ上に確保された記憶領域である。また、データ入力部１５は、スマートフォンに搭載されたマイク、カメラ、ボタン、タッチパネル等の入力デバイスである。データ入力部１５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、加速度センサ、温度センサ等のセンサデバイスであってもよい。

ＰＣ２００は、一般的なパーソナルコンピュータであり、キーボード、マウス、マイク、カメラ等の入力デバイスを持つ。ＰＣ２００は、任意のアプリケーションプログラムを実行可能であり、ネットワークインタフェースを介してネットワークに接続可能である。

まず、スマートフォン１００とＰＣ２００の間の音声通話について考える。この場合、スマートフォン１００のデータ入力部１５はマイクである。データ入力部１５から入力された音声は、データ変換部１６でＧ．７１１、ＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）等の音声コーデックでエンコードされる。エンコードされた音声データは、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）等のヘッダが付加されて通信部１１から送信される。通信部１１から送信された音声パケットは、ＬＴＥ基地局３０１とＬＴＥコア網３０２を介してＰＣ２００に到着する。到着した音声パケットは、ＰＣ２００上で実行されるアプリケーションプログラムでデコードされ、スピーカーから出力される。同様に、ＰＣ２００のマイクから入力された音声は、エンコードされてスマートフォン１００に送信され、スマートフォンの通信部１１で受信された後、デコードされて再生される（図示せず）。

音声パケットの通信が開始されると、状態推定部１２は、通信部１１から無線ネットワークの情報を取得する。取得される情報は、例えば、現在使用しているＭＣＳの種類、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）、再送発生回数などである。ＳＩＮＲは、電波状態の良否を表すパラメータである。情報推定部１２における情報の取得手順は、定期的に取得するポーリング方式でもよく、情報の変化時に通信部１１から通知されるコールバック方式でもよい。

データ決定部１４は、状態推定部１２で取得した情報とパラメータ記憶部１３に記憶したパラメータとをもとに、以下の手順で最適なデータサイズと送信時刻とを決定する。

ＬＴＥで遅延が増加する主な原因は、制御情報の伝送エラーとユーザデータ（本実施形態の場合には音声パケット）の伝送エラーとである。

制御情報の伝送エラーは、基地局から端末へリソース割り当て情報を通知するためのメッセージのエラーによって発生する。ＬＴＥでは、基地局が無線リソースを管理する。基地局は、１ミリ秒ごとにどのリソースをどの端末に割り当てるかを決定し、決定した割り当てを制御情報として端末に通知する。この制御情報は、配下の全端末に一括して送信される。このため、基地局からの距離が遠く無線状態の悪い端末でも制御情報を受信できるように、基地局は符号化効率の低い変調方式を使用する。その結果、制御情報には多くの冗長データが付加されて送信される。しかし、それでも、無線状態の悪い端末は端末が制御情報を受信できない場合もある。制御情報がロスすると端末は送受信可能であることを知ることができないため、タイムアウトして制御情報の再送が行われるまでの長い時間、端末はデータを送受信できない。この制御情報がロスする確率を一定とすると、音声の送信間隔を大きくするほど、制御情報のロスと送信時刻との重複による遅延が発生する確率が低下する。そこで、スマートフォン１００が電波状態の悪い環境にある場合には、音声パケットの送信間隔が拡大される。送信間隔の制御手順として、事前に実施した検証にもとづいてＭＣＳまたはＳＩＮＲのそれぞれの値に対する最適なパケット送信間隔をパラメータとしてパラメータ記憶部１３に記憶させておき、現在のＭＣＳやＳＩＮＲに基づいて送信間隔を制御してもよい。このとき、ＭＣＳやＳＩＮＲは最新の測定値を使ってもよいし、過去の測定値を用いて平滑化した値を使用してもよい。

図７はパラメータ記憶部１３に記憶される情報の例を示す。図７の例では、ＭＣＳの値に対応して音声パケットの送信間隔が記憶されている。例えば、１行目のエントリには、ＭＣＳの値が２０以上であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、４行目のエントリには、ＭＣＳの値が４以下であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。

図８はパラメータ記憶部１３に記憶される情報の他の例を示す。図８の例では、ＳＩＮＲ値に対応して音声パケットの送信間隔が記憶されている。例えば、１行目のエントリには、ＳＩＮＲの値が１０ｄＢ以上であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、４行目のエントリには、ＳＩＮＲの値が０ｄＢ以下であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。

一方、ユーザデータの伝送エラーは定常的に発生するが、通常は１回程度の再送（ＨＡＲＱ）で回復可能であるため、遅延時間の増加は数ミリ秒程度である。しかし、ＭＣＳが小さい（すなわち、符号化効率が低い）環境で大量のデータを送信すると、使用する無線リソース（「リソースブロック」と呼ばれる）の数が増加する。その結果、伝送エラーが発生しやすくなり、伝送エラーが連続的に発生して遅延が大きくなる。従って、ＭＣＳまたはＳＩＮＲに応じて音声パケットのサイズ（音声品質）を制御し、連続した伝送エラーの発生確率を下げることが重要である。そこで、ＭＣＳの値から１つのリソースブロックで送信可能なデータ量を算出し、単位時間あたりに使用するリソースブロック数が一定以下になるように単位時間に送信する音声パケットのサイズを制御してもよい。単位時間あたりのリソースブロック数は一定である必要はない。例えば、ＭＣＳとＳＩＮＲとから伝送エラーの発生確率を推定し、伝送エラーがある回数以上連続する確率が一定以下になるように単位時間あたりのリソースブロック数を制御してもよい。このとき、過去の伝送エラーおよび再送の回数を考慮して単位時間あたりのリソースブロック数を決定してもよい。

また、制御情報およびユーザデータともに、電波環境（すなわち、通信環境）が急激に悪化した場合にはＭＣＳの制御が間に合わずに伝送エラーの発生率が上昇し、遅延が増加する場合もある。そのため、電波環境の変動が激しい環境では送信間隔を広げることで、電波環境が急激に悪化したタイミングとパケット送信タイミングとが一致する確率を下げることができる。通信環境の変動の激しさを表す指標としては、例えば過去一定期間内におけるＳＩＮＲの分散を使用することができる。

図９はパラメータ記憶部１３に記憶される情報のさらに他の例を示す。図９の例では、ＳＩＮＲの分散に対応して音声パケットの送信間隔が記憶される。例えば、１行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ１未満であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、２行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ１以上Ｖ２未満であれば、音声パケットの送信間隔は２０ｍｓとすべきことが記憶されている。さらに、４行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ３以上であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。ここで、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は予め設定された閾値である。

図９を用いた例では、ＳＩＮＲの分散Ｖ１〜Ｖ３を用いて電波環境の変動量を評価し、変化量の大きさに応じて音声パケットの送信間隔を制御した。しかし、ＳＩＮＲの分散以外の情報によって通信環境の変動の激しさを評価してもよい。

図１０及び図１１は、それぞれ、第３の実施形態におけるデータ決定部１４の動作を表す第１及び第２のフローチャートである。図１０のステップＳ８０１では、ＭＣＳまたはＳＩＮＲの値が算出され、算出された値に基づいて制御情報の伝送エラーによる遅延を抑制するための送信間隔が決定される。また、ステップＳ８０２では、ＳＩＮＲの分散が算出され、算出された分散に基づいて電波環境の急激な悪化による遅延を抑制するための送信間隔が決定される。ステップＳ８０３では、Ｓ８０１とＳ８０２との結果のうち、送信間隔の大きい方を採用する等の手順により、最適な送信間隔が決定される。また、図１１のステップＳ８０４では、定常的な環境での遅延発生確率を一定以下にするため、単位時間あたりに使用される最適なリソースブロック数が求められる。ステップＳ８０５では、その結果をもとに音声ビットレートが決定される。多くの音声コーデックでは、Ｇ．７１１が６４ｋｂｐｓ、Ｇ．７２９が８ｋｂｐｓといったように、コーデック種別ごとにビットレートが規定されている。そのため、音声コーデック種別を切り替えることで、ビットレートが制御される。ＡＭＲのようにビットレートが可変のコーデックでは、コーデックを切り換えるのではなく、ビットレートを変更すればよい。

このようにすることで、大きな遅延を発生させることなく、できる限り高いビットレートでの音声通話が可能になる。

次に、テレビ電話やテレビ会議等の映像通信を実施することを考える。映像通信の場合、データ入力部１５から入力されるデータは、例えば、スマートフォン１００のカメラから入力される映像である。データ変換部１６は、映像をＨ．２６４等の映像コーデックでエンコードし、エンコードされたデータを通信部１１からＰＣ２００へ送信する。データ変換部１６は、データ決定部１４からの指示に基づいて、エンコード時に各映像フレームのサイズとフレームレートを制御する。

本実施の形態では、音声通信と映像通信との場合を記載した。しかし、実施形態はこれに限定されない。例えば、タッチパネルから入力された操作情報を送信する場合には、送信する操作情報の時間間隔や位置情報（座標）の分解能を制御することで、遅延を抑制することが可能である。同様に、センサ情報の通信の場合にも、データの送信間隔や精度を制御することで、遅延の抑制が可能である。
［第４の実施の形態］
第４の実施の形態では、第２の実施の形態をより具体化している。

第４の実施の形態の通信システムも、第３の実施の形態と同様に図６に示した構成を備える。本実施の形態の状態推定部１２は、ＬＴＥ基地局３０１からスマートフォン１００への下り方向の通信についても第３の実施形態と同様に状態の取得と推定を行い、データ決定部１４も同様に下り方向のデータサイズと時刻とを決定する。次に、データ決定部１４は、通信部１１を介してＰＣ２００に対して決定した内容を指示する。ＰＣ２００は、指示に基づいて音声パケットのビットレートと送信時刻とを制御することで、遅延のない通信を可能にする。
［第５の実施の形態］
図１２は本発明の第５の実施の形態の通信装置１０００のブロック図である。この通信装置１０００は、図示しない中継装置を介して他の通信装置と通信する機能を有する。通信装置１０００は、検出手段１１００と制御手段１２００とを有する。

検出手段１１００は、中継装置との間の通信路の状態を検出する機能を有する。検出手段１１００は、通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する機能を有していてよい。

制御手段１２００は、通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する機能を有する。制御手段１２００は、通信路の状態に応じて送信するデータの送信間隔を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路の状態の変動量に応じて送信するデータの送信間隔を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路の状態に応じて送信するデータの量を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように送信するデータの量を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することでデータ量を制御する機能を有してもよい。

制御手段１２００は、変調方式が効率の低い方式に変更された場合、符号化率が低下した場合、あるいは信号対干渉雑音電力比が低下した場合には通信路の状態の悪化と判定し、変調方式が効率の高い方式に変更された場合、符号化率が上昇した場合、あるいは信号対干渉雑音電力比が上昇した場合には通信路の状態の良化と判定する機能を有していてよい。

データが音声パケットである場合には、制御手段１２００は、音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する機能を有してもよい。

制御手段１２００は、通信路の状態に応じてデータの送信間隔とデータの量の少なくとも一方を制御し、且つ、他の通信装置に対して、自通信装置１０００に送信するデータの送信間隔とデータの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う機能を有してもよい。

検出手段１１００の機能と制御手段１２００の機能とは、通信装置１０００を構成するコンピュータで実行されるプログラムによって実現することができる。プログラムは、通信装置１０００が備える、一時的でない固定された記録媒体に記録されてもよい。記録媒体として、半導体メモリや固定磁気ディスク装置が用いられてもよい。

このように構成された通信装置１０００は、検出手段１１００が中継装置との間の通信路の状態を検出し、制御手段１２００が通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。

本実施形態の通信装置１０００によれば、伝送エラーによる遅延を抑えつつより高いビットレートで通信することが可能になる。その理由は、通信装置１０００は、通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御するからである。一般的に、通信路の状態が悪い場合、より長い時間待機して次回のデータ送信を開始することにより、伝送エラーの発生をより抑えることができる。従って、伝送エラーの発生を抑えることができる範囲で待機時間を短くすることにより、伝送エラーによる遅延を抑えつつ、より高いビットレートで通信できるようになる。
［第６の実施形態］
第６の実施形態は、送信間隔および音声コーデック種別の決定方法が第３の実施形態と異なる。第６の実施形態の第１の通信装置１の動作フローは、基本的に図３と同様である。本実施の形態では、第１の通信装置１の状態推定部１２は、図３のステップＳ３０３において、ＭＣＳやＳＩＮＲに加えて、ＡＲＱやＨＡＲＱの情報を取得し、送信した各音声パケットがＬＴＥ基地局３０１に到達するまでの遅延を算出する。この遅延は、伝送エラーが発生しない場合にはほぼ０となり、伝送エラーが発生しＡＲＱやＨＡＲＱによる再送が行われた場合には、実施されたＡＲＱやＨＡＲＱの回数に応じて長くなる。

次にステップＳ３０５においてデータ決定部１４は、算出した遅延をもとに送信間隔と音声コーデック種別（ビットレート）を変化させた場合の相手端末（図６におけるＰＣ２００）の通話品質を予測し、通話品質が最も高くなる組み合わせを選択する。

図１３は、本実施の形態における、図３のステップＳ３０５の詳細な動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ３０５１において、ステップＳ３０３で算出した各音声パケットの遅延から相手端末での音切れ発生頻度（単位時間あたりの音切れ発生回数）が算出される。

音切れはパケットの到着が遅延した場合に発生するため、例えば、スマートフォン１００とＬＴＥ基地局３０１の間のネットワークで再送によるパケットの遅延時間が一定以上に増加した場合に音切れが発生したと判定してもよい。

次に、ステップＳ３０５２において、音声パケットの送信間隔とコーデック種別を変更した場合の音切れ発生頻度の予測値が算出される。予測値の算出方法の一例としては、事前に送信間隔とコーデック種別の組み合わせに対する音切れ発生頻度の比を計測しておき、現在の送信間隔と、コーデック種別に対する音切れ発生回数の観測値と、事前に計測した発生頻度の比と、をもとに予測値を算出してもよい。

例えば、パケット送信間隔を２０ｍｓとしたときのコーデック種別ｃ１とコーデック種別ｃ２の音切れ発生回数の比が１：２であることが事前に観測されていた場合、コーデック種別ｃ１での音切れ回数が毎分１０回であった場合には、コーデック種別をｃ２にすると音切れ回数が毎分２０回になると予測できる。

あるいは、音切れの発生頻度変動の理論値から、音切れの発生頻度を予測してもよい。一例として、以下の２つの関係を用いて予測してもよい。第１の関係は、音声パケットの送信間隔をｎ倍にすると、音切れの発生頻度は１／ｎになることである。第２の関係は、音声パケットのサイズを１／ｎにすると、音切れの発生頻度は１／ｎになることである。図１４は、上記の方法で予測した送信間隔とコーデック種別に対する音切れの発生頻度の一例である。

次に、ステップＳ３０５３において、各送信間隔とコーデック種別の組み合わせに対する通話品質の推定値が算出される。通話品質の推定値の一例として、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．１０７で規定されたＥ−ｍｏｄｅｌで算出されるＲ値が挙げられる。ＩＴＵ−Ｔは、The International Telecommunication Union Telecommunication standardization sectorの略である。Ｅ−ｍｏｄｅｌは、一方の端末で入力された音声がもう一方の端末のスピーカーから出力されるまでの時間（mouth-to-ear delay）や、コーデック種別、パケットロス率（遅延による音切れはパケットロスとして扱われる）等のパラメータから、通話品質の評価値であるＲ値（０以上１００以下の数値）を算出する手法である。図１５は、図１４の音切れ発生頻度に対して算出されたＲ値の例を示す。

最後に、ステップＳ３０５４において、ステップＳ３０５３で算出した通話品質の推定値が最高となる送信間隔とコーデック種別の組み合わせが選択される。図１５の例では、送信間隔を４０ｍｓとし、コーデック種別をＧ．７１１とした場合のＲ値が最大（８０）となるため、この組み合わせが選択される。

次に本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、音切れによる通話品質劣化を考慮して音声パケットの送信間隔とコーデック種別を決定することで、音声通話品質を向上させることが可能になる。
［第７の実施形態］
第７の実施形態は、パケットの遅延に関する情報をＡＲＱ、ＨＡＲＱの情報から取得するのではなく、相手端末から受信する点が第６の実施形態と異なる。

本実施の形態におけるＰＣ２００は、パケットの遅延による音切れが発生したことをスマートフォン１００へ通知する。この通知は、音切れ発生時に即座に送信してもよく、一定時間ごとに発生回数を送信してもよい。

通知には、例えばＲＦＣ（Request for Comments）３５５０で規定されたＲＴＣＰ（Real-time Transport Control Protocol）メッセージを使用することができる。

スマートフォン１００は、通信部１１で通知を受信すると、状態推定部１２で通知メッセージを解析し、音切れの発生頻度を算出する。以降の動作は、第６の実施形態と同様である。

次に本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、遅延に関する情報を相手端末から受信するため、自端末の無線情報を取得できない場合でも、音声通話品質を考慮した送信間隔とコーデック種別の制御が可能になる。
［第８の実施形態］
第６及び第７の実施形態では、スマートフォン１００から送信するデータの制御について記載した。しかし、第６及び第７の実施形態の手順は、第２の実施形態のようにＰＣ２００から受信する音声の制御にも利用できる。

第８の実施形態における第１の通信装置１は、ＡＲＱやＨＡＲＱの情報、または、音切れの発生頻度をもとに、音声通話品質が最も高くなる送信間隔とコーデック種別を決定し、第２の通信装置２へ指示する。
［その他の実施形態］
第３、第４の実施形態では、ＬＴＥ基地局に接続されたスマートフォン１００とＰＣ２００との間の通信を記載した。しかし、本発明はこの構成に限定されない。図１６は、第３及び第４の実施の形態の変形例を説明する構成図である。図１６に示す通信システム３０では、２台のスマートフォン１０１と２０１との間で通信が行われる。図１６では、スマートフォン１０１とスマートフォン２０１とは、ＬＴＥ基地局３０１、ＬＴＥコア網３０２、ＬＴＥ基地局３０３を介して接続されている。

また、各実施形態ではネットワークがＬＴＥである例を記載した。しかし、各実施形態は、ネットワークが３Ｇ、ＷｉＭＡＸ、Ｗｉ−Ｆｉ等である場合にも適用できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と
を有する通信装置。
［付記２］
前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１に記載の通信装置。
［付記３］
前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１または２に記載の通信装置。
［付記４］
前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
付記１乃至３の何れかに記載の通信装置。
［付記５］
前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
付記４に記載の通信装置。
［付記６］
前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量との少なくとも一つを制御する
付記１乃至５の何れかに記載の通信装置。
［付記７］
前記制御手段は、前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の音声通話の音切れ発生頻度を予測し、前記音切れ発生頻度を用いて前記品質評価値を算出する付記６に記載の通信装置。
［付記８］
前記制御手段は、過去の音切れ発生頻度をもとに前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量を変更した場合の前記音切れ発生頻度を予測する付記７に記載の通信装置。
［付記９］
前記制御手段は、前記品質評価値が最も高くなる前記送信間隔と前記データ量を選択する、付記６乃至８の何れかに記載の通信装置。
［付記１０］
前記検出手段は、前記通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する、
付記１乃至９の何れかに記載の通信装置。
［付記１１］
前記制御手段は、前記変調方式が効率の低い方式に変更された場合、前記符号化率が低下した場合、前記信号対干渉雑音電力比が低下した場合に前記通信路の状態の悪化と判定し、前記変調方式が効率の高い方式に変更された場合、前記符号化率が上昇した場合、前記信号対干渉雑音電力比が上昇した場合に前記通信路の状態の良化と判定する、
付記１０に記載の通信装置。
［付記１２］
前記データが音声パケットであり、
前記制御手段は、前記音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する、
付記１乃至１１の何れかに記載の通信装置。
［付記１３］
前記制御手段は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することで前記データ量を制御する、
付記４乃至１１のいずれかに記載の通信装置。
［付記１４］
前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う
付記１に記載の通信装置。
［付記１５］
第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、
前記第１の通信装置は、
前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
前記通信路の状態に応じて前記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
を有する通信システム。
［付記１６］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１５に記載の通信システム。
［付記１７］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１５または１６に記載の通信システム。
［付記１８］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
付記１５乃至１７の何れかに記載の通信システム。
［付記１９］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
付記１８に記載の通信システム。
［付記２０］
前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量との少なくとも一つを制御する
付記１５乃至１９の何れかに記載の通信システム。
［付記２１］
前記制御手段は、前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の音声通話の音切れ発生頻度を予測し、前記音切れ発生頻度を用いて前記品質評価値を算出する付記２０に記載の通信システム。
［付記２２］
前記制御手段は、過去の音切れ発生頻度をもとに前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量を変更した場合の前記音切れ発生頻度を予測する付記２１に記載の通信システム。
［付記２３］
前記制御手段は、前記品質評価値が最も高くなる前記送信間隔と前記データ量を選択する、付記２０乃至２２の何れかに記載の通信システム。
［付記２４］
前記第１の通信装置の前記検出手段は、前記通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する、
付記１５乃至２３の何れかに記載の通信システム。
［付記２５］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記変調方式が効率の低い方式に変更された場合、前記符号化率が低下した場合、前記信号対干渉雑音電力比が低下した場合に前記通信路の状態の悪化と判定し、前記変調方式が効率の高い方式に変更された場合、前記符号化率が上昇した場合、前記信号対干渉雑音電力比が上昇した場合に前記通信路の状態の良化と判定する、
付記２４に記載の通信システム。
［付記２６］
前記データが音声パケットであり、
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する、
付記１５乃至２５の何れかに記載の通信システム。
［付記２７］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することで前記データ量を制御する、
付記１８乃至２５のいずれかに記載の通信システム。
［付記２８］
前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う、
付記１５に記載の通信システム。
［付記２９］
中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、
前記中継装置との間の通信路の状態を検出し、
前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する、
通信制御方法。
［付記３０］
中継装置を介して通信装置と通信するコンピュータを、
前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
して機能させるプログラム。

以上、実施形態を参照して本願発明の実施形態を説明した。しかし、本願発明が適用可能な形態は上述した実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細説明には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１４年５月２２日に出願された日本出願特願２０１４−１０５７９７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明の活用例として、ＬＴＥなどのモバイルネットワークを介した音声通話、テレビ電話、ゲーム、シンクライアントなどのリアルタイムサービスに利用できる。

１ 第１の通信装置
２ 第２の通信装置
３ 中継装置
１０、２０、３０ 通信システム
１１ 通信部
１２ 状態推定部
１３ パラメータ記憶部
１４ データ決定部
１５ データ入力部
１６ データ変換部
１００、１０１、２００、２０１ スマートフォン
３０１ ＬＴＥ基地局（ｅＮｏｄｅＢ）
３０２ ＬＴＥコア網（ＥＰＣ）
１０００ 通信装置
１１００ 検出手段
１２００ 制御手段

Claims (10)

1. 中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
   前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
   前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
   を有する通信装置。
2. 前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
   請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
   請求項１乃至３の何れかに記載の通信装置。
5. 前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
   請求項４に記載の通信装置。
6. 前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを制御する
   請求項１乃至５の何れかに記載の通信装置。
7. 前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う、
   請求項１に記載の通信装置。
8. 中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、
   前記中継装置との間の通信路の状態を検出し、
   前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する、
   通信制御方法。
9. 中継装置を介して通信装置と通信するコンピュータを、前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、して機能させるプログラムを記録した、一時的でないプログラムの記録媒体。
10. 第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、前記第１の通信装置は、
    前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
    前記通信路の状態に応じて前記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
    を有する通信システム。

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