(57)【要約】【課題】無線通信装置間の上り／下り無線フレーム長の比率が変更されても、データの遅延量増大、並びに、データのバッファからのオーバーフロー及びアンダーフローの発生を抑止する。【解決手段】時分割複信方式で他の装置と下り無線フレーム及び上り無線フレームにより無線通信を行う無線通信装置１が、他の装置にデータを送信する送信部５と、他の装置からデータを受信する受信部８と、送信部５によって送信するデータを一時的に格納する送信バッファ４と、受信部８によって受信したデータを一時的に格納する受信バッファ１０と、下り無線フレーム長と上り無線フレーム長との比率に応じて、送信バッファ４又は受信バッファ１０の少なくとも一方の使用容量を制御するバッファ制御部１３，１４とを備える。【選択図】図１
2010098684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割複信方式で他の装置と下り無線フレーム及び上り無線フレームにより無線通信を行う無線通信装置であって、
前記他の装置にデータを送信する送信部と、
前記他の装置からデータを受信する受信部と、
前記送信部によって送信するデータを一時的に格納する送信バッファと、
前記受信部によって受信したデータを一時的に格納する受信バッファと、
下り無線フレーム長と上り無線フレーム長との比率に応じて、前記送信バッファ又は前記受信バッファの少なくとも一方の使用容量を制御するバッファ制御部とを備えたことを特徴とする、無線通信装置。
【請求項２】
前記比率を設定する設定部を備え、
前記送信部が、下り無線フレームに前記比率の情報を含めて前記他の装置に送信することを特徴とする、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記受信部が前記他の装置から前記比率の情報を含む下り無線フレームを受信するとともに、
前記バッファ制御部が、前記下り無線フレームに含まれる前記比率の情報に応じて、前記送信バッファ又は前記受信バッファの少なくとも一方の使用容量を制御することを特徴とする、請求項１記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信装置に関し、より詳しくは、時分割複信方式（ＴＤＤ：Time Division Duplex）の無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マスタ装置とスレーブ装置との間の無線通信において、擬似的に同時送受信を実現する方式として、時分割複信方式（ＴＤＤ）がある（例えば、特許文献１参照）。
また、近年、各々の無線通信装置に通信端末装置や通信端末装置を接続したＬＡＮ（Local Area Network）等を収容し、装置間をPoint to Pointで接続する無線アクセスシステムが開発され実用化されている。
【０００３】
例えば、図５に示す無線データ通信システム１００は、ＡＴＭ専用線網などのネットワーク１０１に、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）対応のＡＴＭスイッチ１０２などを介して複数のマスタ装置１０３が接続されている。
複数のマスタ装置１０３のそれぞれは、スレーブ装置１０４と無線通信可能に構成されている。複数のスレーブ装置１０４のそれぞれは、ルータ１０５及びネットワーク１０６を介して複数の端末１０７と接続されている。
【０００４】
また、ネットワーク１０１には、ルータ１０８を介してＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）マネージャとして機能する処理装置１０９やテルネット（telnet）１１０が接続されている。なお、ルータ１０８，処理装置１０９，及びテルネット１１０はネットワーク管理サイトとして機能する。
このように、無線データ通信システム１００においてそれぞれ異なるネットワーク１０１，１０６に接続されたマスタ装置１０３及びスレーブ装置１０４は、Point to Pointで無線通信可能に接続されている。
【０００５】
さらに、無線通信を行うマスタ装置及びスレーブ装置は、例えば図６に示すように監視用途にも使用される。
図６に示す監視システム１２０は、監視側機器であるマスタ装置１２１がネットワーク１２２を介して複数の監視カメラ１２３に接続されている。一方、監視制御側機器であるスレーブ装置１２４はネットワーク１２５を介して処理装置１２６に接続されている。
【０００６】
このように、マスタ装置１２１及びスレーブ装置１２４は、監視用途においても、Point to Pointで監視映像等を無線通信可能に接続される。
これらの用途に使用される場合、下り方向、即ちマスタ装置からスレーブ装置への通信が、上り方向、即ちスレーブ装置からマスタ装置への通信よりトラフィックが大きい場合や、逆に上り方向が下り方向よりトラフィックが大きい場合や、上り／下りが略同一なトラフィックの場合や、時間により上り／下りのトラフィックが変動する場合がある。
【０００７】
図６に示す監視システム１２０は、マスタ装置１２１からスレーブ装置１２４に対して監視カメラ１２３の映像等が送信されるので、下り方向のトラフィックが極端に大きい例である。
このように様々な上り／下りの回線トラフィック状況に対応すべく、マスタ装置及びスレーブ装置は、上り／下りのスループットを可変とするために上り／下りの無線フレーム長を変更することができる。
【特許文献１】特開２００４−１４０７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したマスタ装置やスレーブ装置などの無線通信装置は、送信データを一時的に保持する送信データバッファや、受信データを一時的に保持する受信データバッファを備えている。
しかし、従来はこれらのデータバッファの容量は固定であるため、大きな容量のバッファを固定に使用すると、低スループット時にはデータの遅延量が大きくなる。つまり、バッファリングできる容量が多いと、低スループット時には、バッファリング中のデータを送信するのに時間を要し、後続のデータを送信するタイミングが遅れてしまい、データ遅延が発生する。
【０００９】
また、小さな容量のバッファを固定に使用すると、高スループット時にはデータがバッファの指定領域に入りきらずにオーバーフローやアンダーフローを生じてしまうという問題点があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は上記した課題を解決し、無線通信装置間の上り／下り無線フレーム長の比率が変更されても、データの遅延量増大、並びに、データのバッファからのオーバーフロー及びアンダーフローの発生を抑止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するため、本発明に係る無線通信装置は、時分割複信方式で他の装置と下り無線フレーム及び上り無線フレームにより無線通信を行うものであって、前記他の装置にデータを送信する送信部と、前記他の装置からデータを受信する受信部と、前記送信部によって送信するデータを一時的に格納する送信バッファと、前記受信部によって受信したデータを一時的に格納する受信バッファと、下り無線フレーム長と上り無線フレーム長との比率に応じて、前記送信バッファ又は前記受信バッファの少なくとも一方の使用容量を制御するバッファ制御部とを備えている。
【００１２】
また、無線通信装置は、前記比率を設定する設定部を備え、前記送信部が、下り無線フレームに前記比率の情報を含めて前記他の装置に送信することが好ましい。
さらに、無線通信装置は、前記受信部が前記他の装置から前記比率の情報を含む下り無線フレームを受信するとともに、前記バッファ制御部が、前記下り無線フレームに含まれる前記比率の情報に応じて、前記送信バッファ又は前記受信バッファの少なくとも一方の使用容量を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る無線通信装置によれば、下り／上り無線フレームの長さが変更された場合であっても、それらの長さの比率に応じて送信バッファ又は受信バッファの少なくとも一方の使用容量が制御されるので、そのバッファの使用容量をスループットに応じた最適な容量に変更制御でき、その結果、データの遅延量増大、並びに、データのバッファからのオーバーフロー及びアンダーフローの発生を抑止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る無線機を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
〔１〕本発明の一実施形態について
図１は、本発明の一実施形態としての無線通信装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、無線通信装置１は、イーサネット（登録商標）接続手段２，送信データ処理手段３，送信データバッファ（送信バッファ）４，無線送信手段（送信部）５，送受信切替スイッチ６，アンテナ７，無線受信手段（受信部）８，受信データ処理手段９，受信データバッファ（受信バッファ）１０，設定手段（設定部）１１，及び制御手段１２を備えている。
【００１６】
ここで、無線通信装置１は、マスタ装置としてもスレーブ装置として機能するものであるが、スレーブ装置として用いられる場合には、設定手段１１を備えていなくても良い。
以下、無線通信装置１がマスタ装置である場合と、スレーブ装置である場合とで機能が異なる機能構成については、それぞれの場合について説明する。
なお、本発明の一実施形態としての無線通信システムは少なくともマスタ装置としての無線通信装置１とスレーブ装置としての無線通信装置１とを備えており、これらがＴＤＤ方式により下り無線フレーム及び上り無線フレームにより無線通信を行う。
【００１７】
イーサネット接続手段２は、他の端末装置等に接続されたイーサネットネットワークに接続するためのインターフェースとして機能するものである。具体的には、イーサネット接続手段２は、イーサネットフレーム生成及び解体を行う。
無線通信装置１が図５の無線データ通信システム１００のマスタ装置１０３として採用された場合には、イーサネット接続手段２はＡＴＭスイッチ１０２に接続されたイーサネットと接続される。また、無線通信装置１が無線データ通信システム１００のスレーブ装置１０４として採用された場合には、イーサネット接続手段２はルータ１０５が接続されたイーサネットと接続される。
【００１８】
さらに、無線通信装置１が図６の監視システム１２０のマスタ装置１２１として採用された場合には、イーサネット接続手段２は監視カメラ１２３が接続されたイーサネット１２２に接続される。また、無線通信装置１がスレーブ装置１２４として採用された場合には、イーサネット接続手段２は処理装置１２６が接続されたイーサネット１２５に接続される。
【００１９】
送信データ処理手段３は、イーサネット接続手段２からのイーサネットパケットデータの送信データバッファ４によるトラフィックに応じた速度調整及び送信無線フレーム生成等を行うものである。
なお、送信データバッファ４は、送信データ処理手段３によって用意され無線送信手段５が送信するデータ、即ち、無線フレームの一部又は全部を一時的に保持するものである。換言すると、送信データバッファ４は、無線送信手段５によって送信するデータの一部又は全部を一時的に格納する。
【００２０】
無線送信手段５は送信する情報を無線変調するほか、アップコンバージョン等を行いアンテナ７を用いて他の無線通信装置に送信するものである。
なお、アンテナ７は、例えば指向性のないオムニアンテナであってもよいし、指向性のあるセクタアンテナであってもよい。
送受信切替スイッチ６は、無線送信手段５及び無線受信手段８とアンテナ７との間に介在し、送受切り替えを行うものである。
【００２１】
無線受信手段８はアンテナ７を介して他の無線通信装置からデータ、つまり無線フレームを受信するものであり、受信した情報を無線変調するほか、ダウンコンバージョン等を行う。
受信データ処理手段９は、無線フレームを解体して受信データバッファ１０に一旦保存し、速度調整を行うものである。
【００２２】
なお。受信データバッファ１０は、無線受信手段８によって受信され受信データ処理手段９によって解体されたデータ、即ち、無線フレームの一部又は全部を一時的に保持（格納）するものである。
設定手段１１は、上り無線フレーム長（以下、単に上り無線フレームともいう）と下り無線フレーム長（以下、単に下り無線フレームともいう）との比率を設定するものである。
【００２３】
例えば、設定手段１１は、下り、即ちマスタ装置からスレーブ装置へのトラフィックと、上り、即ちスレーブ装置からマスタ装置へのトラフィックが略同等であれば、比率を５対５と設定する。これにより、図２（ａ）に示すように、下り無線フレームのフレーム長と上り無線フレームのフレーム長とは同一になる。なお、各無線フレームはフレームヘッダとデータとからなる。
【００２４】
また、下りにトラフィックが偏っている場合に設定手段１１が下り／上りの比率を８対２と設定すると、図２（ｂ）に示すように、下り無線フレームのデータ部分と上り無線フレームのデータ部分との比が８対２となる単位無線フレームが実現する。
つまり、設定手段１１によって設定される比率は、単位無線フレームから下り及び上りのフレームヘッダを除いた部分に対する、下り／上りの割合を表している。この割合は各データ部分を送信するのに割り当てられる時間の割合に等しい。
【００２５】
なお、上りにトラフィックが偏っている場合に設定手段１１が下り／上りの比率を２対８に設定すると、図２（ｃ）に示すように、下り無線フレームのデータ部分と上り無線フレームのデータ部分との比が２対８となる単位無線フレームが実現する。
このように、無線通信装置１は、設定手段１１によって下り／上り無線フレームの長さを変更することによりスループットを制御している。
【００２６】
ここで、図３を参照しながら、下り／上り無線フレームの構成をより詳細に説明する。上述したように各無線フレーム２０は大きく分けてフレームヘッダ部２１とデータ部２２とに分けることができる。フレームヘッダ部２１は、ビット同期のために使用するビット同期信号部２１ａと、フレーム同期のために使用するフレーム信号部２１ｂと、制御指示の情報を格納する制御信号部２１ｃとからなる。
【００２７】
設定手段１１によって設定された比率の情報は、制御手段１２が送信データ処理手段３を制御することによって制御信号部２１ｃに含まれる。
データ部２２はデータ信号を搬送する部分であり、一般的にスクランブル、暗号化、誤り訂正符号化、インターリーブ等を施したデータを格納する。
なお、設定手段１１はユーザインターフェース（図示せず）を介したオペレータからの入力に基づいて比率を設定するように構成してもよいし、送信データバッファあるいは受信データバッファの滞留データ量に基づいて自動的に比率を設定変更するように構成してもよい。なお、自動的に比率を変更する場合には、設定手段１１は滞留データ量と比率とを対応付けたテーブルを予め保持しており、そのテーブルに基づいて比率を変更制御する。
【００２８】
また、設定手段１１によって設定される比率は、上述のように上り無線フレーム長対下り無線フレーム長で、何対何というものであってもよいし、単位無線フレームあたりの上り無線フレーム長または下り無線フレーム長を表す何分の何というものであってもよい。
さらに、図１に示すように、制御手段１２は、イーサネット接続手段２，送信データ処理手段３，無線送信手段５，送受信切替スイッチ６，無線受信手段８，及び受信データ処理手段９を制御するものである。
【００２９】
ここで、無線通信装置１がマスタ装置である場合には、制御手段１２は、設定手段１１によって設定された比率に応じて各機能ブロックを制御する。
つまり、その比率の下り／上り無線フレームが実現されるように送信データ処理手段３，無線送信手段５，送受信切替スイッチ６，及び受信データ処理手段９を制御する。さらに、制御手段１２は、送信データ処理手段３が下り無線フレームのフレームヘッダ部２１の制御信号部２１ｃに比率の情報を含めるように制御する。
【００３０】
一方、無線通信装置１がスレーブ装置である場合には、制御手段１２は、無線受信手段８がアンテナ７を介して受信した下り無線フレームのフレームヘッダ部２１の制御信号部２１ｃに含まれる比率の情報に基づいて、各機能ブロックを制御する。つまり、その比率の下り／上り無線フレームが実現されるように送信データ処理手段３，無線送信手段５，送受信切替スイッチ６，及び受信データ処理手段９を制御する。
【００３１】
また、図１に示すように、送信データ処理手段３は送信バッファ制御手段（バッファ制御部）１３を備えており、受信データ処理手段９は受信バッファ制御手段（バッファ制御部）１４を備えている。これら送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４は、それぞれ、送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量を、設定手段１１によって設定された下り無線フレーム長と上り無線フレーム長との比率に応じて変更制御する。
【００３２】
送信データバッファ４及び受信データバッファ１０は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）であり、図４に示すようにリングバッファ形式を採用している。そのため、送信データバッファ４及び受信データバッファ１０は、アドレスの上限番地を変更することにより、それぞれのバッファ使用領域、即ち使用容量を変更し得るように構成されている。なお、先頭アドレス（先頭番地）は固定である。
【００３３】
従って、送信バッファ制御部１３及び受信バッファ制御部１４は、それぞれ、下り／上り無線フレーム長の比率に応じて、各バッファ４，１０の使用容量を変更する。例えば、送信バッファ制御部１３及び受信バッファ制御部１４は、その比率と、バッファ４，１０の使用容量又は上限番地との対応を示すテーブルを保持しており、そのテーブルに基づいて比率に対応した使用容量となる上限番地を設定する。これにより、無線フレーム長が長い場合には対応するバッファの使用容量を多くし、無線フレーム長が短い場合には対応するバッファの使用容量を少なくして、データ遅延の発生及びデータのオーバーフローの発生を抑止している。
【００３４】
つまり、送信バッファ制御部１３及び受信バッファ制御部１４は、比率に応じて、下り／上り無線フレーム長の比率が高ければ高いほど対応するバッファ４，１０の使用容量が多くなるように制御する。一方、送信バッファ制御部１３及び受信バッファ制御部１４は、比率に応じて、下り／上り無線フレーム長の比率が低ければ低いほど対応するバッファ４，１０の使用容量が少なくなるように制御する。
【００３５】
なお、無線通信装置１がマスタ装置である場合には、送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４は、設定手段１１によって設定された比率に基づいて、上述した送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量の変更制御を行う。
また、無線通信装置１がスレーブ装置である場合には、送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４は、受信データ処理部９によって受信フレームのフレームヘッダ部２１の制御信号部２１ｃから抽出された比率の情報に基づいて、した上述した送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量の変更制御を行う。
【００３６】
このように、本発明の一実施形態としての無線通信装置１によれば、送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４のバッファ制御部が、下り無線フレーム長と上り無線フレーム長との比率に応じて、送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量を制御する。
そのため、例えば、無線通信装置１の利用者がアプリケーションのトラフィックに合わせて下り／上りのスループットを調整すべく、下り／上り無線フレームの長さを変更した場合であっても、その変更の度に、それら長さの比率に応じてマスタ装置及びスレーブ装置のそれぞれの送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量を、変更後のスループットに応じた最適な容量に変更制御できる。
【００３７】
その結果、無線通信装置１間の送受信（下り／上り）のスループットを変更しても、データの遅延量増大、並びに、データのバッファ４，１０からのオーバーフロー及びアンダーフローの発生を抑止できる。
また、無線通信装置１によれば、上述した構成により、使用するアプリケーションに合ったデータ遅延量に調整することも可能であり、回線の使用効率向上及び無線の利用効率向上を図ることができる。
【００３８】
さらに、マスタ装置としての無線通信装置１は、下り／上り無線フレーム長の比率を設定する設定手段１１を備え、無線送信手段５がその比率の情報を含む下り無線フレームをスレーブ装置に送信するので、マスタ装置において、その比率に応じた送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量の制御を送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４が確実に実行でき、上述した作用効果を確実に得ることができる。
【００３９】
また、下り無線フレームにその比率の情報を含めるので、スレーブ装置においてもその比率に応じた送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量の制御をバッファ制御手段が確実に実行でき、上述した作用効果を確実に得ることができる。
さらに、スレーブ装置としての無線通信装置１は、無線受信手段８が下り／上り無線フレーム長の比率の情報を含む下り無線フレームを受信するとともに、送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４が下り無線フレームに含まれる比率の情報に応じて、送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量を制御する。従って、スレーブ装置において、その比率に応じた送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の使用容量の制御を送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４が確実に実行でき、上述した作用効果を確実に得ることができる。
【００４０】
〔２〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、送信データ処理手段３及び受信データ処理手段９のそれぞれが送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４を備えた場合を例にあげて説明した。しかし、送信バッファ制御手段１３及び受信バッファ制御手段１４は、一つの制御手段によって実現されてもよい。
【００４１】
また、送信データバッファ４と受信データバッファ１０とは、ハードウェアとして一つの記憶手段、例えば、ＳＤＲＡＭやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＦＩＦＯ（First In First Out）ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）によって実現されていてもよい。
さらに、上述した実施形態では、マスタ装置及びスレーブ装置のそれぞれの無線通信装置１において、送信データバッファ４及び受信データバッファ１０の両方の使用容量を制御する場合を例にあげて説明したが、少なくとも送信データバッファ４又は受信データバッファ１０のいずれか一方を制御するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態としての無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての無線通信装置の設定手段によって設定される下り／上り無線フレーム長の比率の変更制御を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）はその変更制御の結果の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態としての無線通信装置間で送受信される下り／上り無線フレームの構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての無線通信装置の送信データバッファ及び受信データバッファの構成を説明するための図である。
【図５】無線データ通信システムの構成例を示す図である。
【図６】監視システムの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  無線通信装置
２  イーサネット接続手段
３  送信データ処理手段
４  送信データバッファ（送信バッファ）
５  無線送信手段（送信部）
６  送受信切替スイッチ
７  アンテナ
８  無線受信手段（受信部）
９  受信データ処理手段
１０  受信データバッファ（受信バッファ）
１１  設定手段（設定部）
１２  制御手段
１３  送信バッファ制御手段（バッファ制御部）
１４  受信バッファ制御手段（バッファ制御部）
２０  下り／上り無線フレーム
２１  フレームヘッダ部
２１ａ  ビット同期信号部
２１ｂ  フレーム同期信号部
２１ｃ  制御信号部
２２  データ部
１００  無線データ通信システム
１０１，１０６，１２２，１２５  ネットワーク
１０２  ＡＴＭスイッチ
１０３，１２１  マスタ装置
１０４，１２４  スレーブ装置
１０５，１０８  ルータ
１０７  端末
１０９，１２６  処理装置
１１０  テルネット
１２０  監視システム
１２３  監視カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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