(57)【要約】  一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄの状態管理情報を報知する報知信号、および前記各無線通信装置１Ａ〜１Ｄを制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行い、前記報知信号および前記制御信号を用い、前記アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約し確保する無線制御部２０を備えた無線通信装置である。
2010089823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、各無線通信装置の状態管理情報を報知する報知信号、および前記各無線通信装置を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行い、前記報知信号および前記制御信号を用い、前記アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約し確保する無線制御部を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記無線制御部は、
前記アプリケーションデータの１ブロックあたりの伝送時間において、前記アプリケーションデータの伝送速度と前記無線区間の信号の伝送速度の平均値を同じに設定し、前記一定周期で前記フレーム内にある所定の幅で分割されている通信帯域を予約し確保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】
前記無線制御部は、
前記無線区間で発生する伝送誤りを推定し、本来伝送するアプリケーションデータの通信帯域に前記伝送誤り発生時に行う再送制御用の通信帯域を追加し、前記アプリケーションデータの送受信に必要な通信帯域を予約し確保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４】
前記無線制御部は、
受信電界強度を監視して前記無線区間で発生する伝送誤りを推定し、本来伝送するアプリケーションデータの通信帯域に前記伝送誤り発生時に行う再送制御用の通信帯域を追加することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記無線制御部は、
信号対雑音比を監視して前記無線区間で発生する伝送誤りを推定し、本来伝送するアプリケーションデータの通信帯域に前記伝送誤り発生時に行う再送制御用の通信帯域を追加することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記無線制御部は、
前記無線区間で発生する伝送誤りを推定する際に、使用する無線変調方式、伝送速度、伝送データ長、使用誤り訂正符号の少なくとも一つからなる無線通信設定条件における、前記受信電界強度に対する無線区間の伝送誤り特性から必要な通信帯域が定義されたデータを参照し、前記アプリケーションデータ受信時の前記受信電界強度に応じ、本来伝送するアプリケーションデータの通信帯域に前記伝送誤り発生時に行う再送制御用の通信帯域を追加して予約し確保することを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記無線制御部は、
前記無線区間で発生する伝送誤りを推定する際に、使用する無線変調方式、伝送速度、伝送データ長、使用誤り訂正符号の少なくとも一つからなる無線通信設定条件における、前記信号対雑音比に対する無線区間の伝送誤り特性から必要な通信帯域が定義されたデータを参照し、前記アプリケーションデータ受信時の前記信号対雑音比に応じ、本来伝送するアプリケーションデータの通信帯域に前記伝送誤り発生時に行う再送制御用の通信帯域を追加して予約し確保することを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記無線制御部は、
各無線通信装置間で応答時間制限のあるアプリケーション制御データを伝送する場合、前記応答時間を超えた１単位毎の通信帯域を予約し確保しないように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。
【請求項９】
一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、各無線通信装置の状態管理情報を報知する報知信号、および各無線通信装置を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行う一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、前記各無線通信装置の状態管理情報を報知する報知信号、および前記各無線通信装置を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行い、前記報知信号および前記制御信号を用い、前記アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約し確保する無線制御部を備えた無線ネットワークを介して接続し、前記無線ネットワークの状態管理情報から使用可能な通信帯域を決定し、前記アプリケーションデータの伝送速度から無線区間の伝送速度、および必要な通信帯域を決定するとともに、前記制御信号により前記決定された通信帯域の予約を受信側無線通信装置に通知する送信側無線通信装置と、
前記予約の通知を受信し、自無線通信装置の内部状態と、前記無線ネットワークの状態管理情報とから、通信実行の可否を判定する前記受信側無線通信装置と、を備え、
前記送信側無線通信装置は、
前記受信側無線通信装置から通信可能の応答を受信したことを契機に、前記予約した通信帯域を確保することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、映像伝送などのリアルタイム性が要求されるアプリケーションデータの通信に用いて好適な、無線通信装置およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信技術の高速化・大容量化が進み、また、適用されるアプリケーションも多様化してきている。
特に、従来、無線における通信容量が不足していたために実現が困難であった無線映像伝送が、携帯端末でのビデオストリーミングサービスや、大画面薄型テレビとチューナ間の伝送というかたちで普及してきている。【０００３】
しかしながら、無線通信を利用するうえでの技術的課題が未だに多くある。無線通信は有線通信と比較して伝送品質が悪く、それを補償するために様々な技術改善がなされている。例えば、誤り訂正符号を付加して耐性を高め、あるいは誤り発生時に再送制御を行う技術が知られている。これらの技術は、伝送誤りが低減される一方で通信システム全体から見た場合、誤り訂正符号の付加はオーバーヘッドが増加することによる伝送スループットの低下、また、再送制御は、バッファリング制御による伝送遅延の増加などの問題がある。【０００４】
上記した問題を解決するために、従来、例えば、無線パケット通信において、映像などのデータのリアルタイム性を保証（伝送遅延を低減）するために、映像再生に必要なパケットは誤りがあっても破棄せずに上位アプリケーションに転送し、映像再生用デコーダのエラー補償により映像の乱れを抑制する無線通信装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
また、通信ネットワーク内でのパケット伝送誤りに基づく再送制御により発生する伝送遅延を低減するために、伝送誤りの有無に関わらずあらかじめ再送制御を行う通信装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８５５５０号公報
【特許文献２】特開２００８−１９９４３１号公報
【発明の概要】
【０００７】
上記した特許文献１、特許文献２に開示された技術によれば、いずれも伝送遅延を低減した通信を可能とする。しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、伝送遅延低減のために無線区間の伝送誤りを許容し、上位アプリケーションにそのままデータ転送を行っているため、無線区間における伝送品質は低下する。
また、特許文献２に開示された技術によれば、伝送遅延低減のために伝送誤りの有無に関わらずあらかじめ再送制御を行うため、必要以上に通信帯域を使用することから伝送スループットが低下する問題がある。
【０００８】
また、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の伝送速度との差異も伝送遅延に関わってくる。具体的に、図９（ａ）（ｂ）を参照しながらこの伝送遅延に関する問題について簡単に説明する。
図９（ａ）（ｂ）は、ともに、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の伝送速度が同じ場合の送信側無線通信装置におけるアプリケーション送信と、無線区間における無線信号と、受信側無線通信装置におけるアプリケーション受信の各送受信動作を時間軸上に示したタイミング図である。
【０００９】
図９（ａ）に示されるように、送信アプリケーションデータが送信側無線通信装置によりパケット伝送され、伝送されたパケットは、受信側無線通信装置で受信され、受信アプリケーションデータとして上位に転送される。この場合、伝送遅延は、送受信側無線通信装置での処理遅延以外にはなく、このため、伝送遅延は比較的少ない。
【００１０】
しかしながら、図９（ｂ）に示されるように、無線区間（無線信号）において伝送誤り（図中、×表記）が発生した場合、通常、その誤りパケットは受信側無線通信装置（アプリケーション受信）で破壊され、送信側無線通信装置から同じパケットデータを再送する。この場合、受信側無線通信装置では、再送制御の期間、受信アプリケーションデータとしては一時中断が発生するため、上位アプリケーションではエラーが発生する。
【００１１】
このため、再送制御が生じても、受信アプリケーションデータの中断期間が発生しないように、受信側無線通信装置にバッファを備え、あらかじめ受信アプリケーションデータをバッファに貯めてから上位アプリケーションに転送する方法が考えられる。しかしながら、この場合、バッファに貯めるデータ量によって伝送遅延が増大する。
【００１２】
図１０は、無線区間の伝送速度がアプリケーションデータの伝送速度に比較して大きい場合の送信側無線通信装置（アプリケーション送信）と、無線区間に置ける無線信号と、受信側無線通信装置（アプリケーション受信）の送受信動作を時間軸上に示したタイミング図である。
図１０に示されるように、無線区間の伝送スループットを向上させるために送信側無線通信装置でパケットデータを統合して伝送すると、送信側無線通信装置では送信側パケットデータを統合するためのバッファが必要となり、したがって、バッファに貯める送信アプリケーションデータ量によっては伝送遅延が増大する。
【００１３】
この伝送遅延を低減するためには、上記した図９（ａ）のように送信アプリケーションデータ毎に送信側無線通信装置からパケット伝送する必要があるが、この場合も、無線区間での伝送誤りが発生すると、図９（ｂ）で示した例と同様、受信側無線通信装置で受信アプリケーションデータの中断期間が発生するため、上位アプリケーションのエラー発生を抑えるためには受信側無線通信装置にバッファを持つ必要があり、伝送遅延の増大につながる。
このように、アプリケーションデータを無線通信する際に、伝送誤りがなく、伝送遅延を少なくして伝送性能向上をはかることは重要な設計事項となる。
【００１４】
この発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、映像等のリアルタイム性を要求されるアプリケーションデータを無線通信する際に、伝送誤りがなく伝送遅延を少なくすることで伝送性能の向上をはかった無線通信装置およびシステムを提供することを目的とする。
【００１５】
この発明に係る無線通信装置は、一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、前記各無線通信装置の状態管理情報を報知する報知信号、および前記各無線通信装置を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行い、前記報知信号および前記制御信号を用い、前記アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約、確保する無線制御部を備えたものである。
【００１６】
また、この発明の無線通信システムは、一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、前記各無線通信装置の状態管理情報を報知する報知信号、および前記各無線通信装置を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置との間でアプリケーションデータの送受信を行い、前記報知信号および前記制御信号を用い、前記アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約、確保する無線制御部を備えた無線通信装置の複数を無線ネットワークを介して接続し、この無線ネットワークの状態管理情報から使用可能な通信帯域を決定し、前記アプリケーションデータの伝送速度から無線区間の伝送速度、および必要な通信帯域を決定するとともに、前記制御信号により前記決定された通信帯域の予約を前記受信側無線通信装置に通知する送信側無線通信装置と、前記予約の通知を受信し、自無線通信装置の内部状態と、前記無線ネットワークの状態管理情報とから、通信実行の可否を判定する受信側無線通信装置と、を備え、前記送信側無線通信装置は、前記受信側無線通信装置から通信可能の応答を受信したことを契機に、前記予約した通信帯域を確保するものである。
【００１７】
この発明によれば、映像等のリアルタイム性が要求されるアプリケーションデータを無線通信する際に、伝送誤りがなく伝送遅延を少なくすることで伝送性能の向上をはかった無線通信装置およびシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置による無線ネットワークの構成例を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置が使用する無線信号フレームを説明するために示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロックである。
【図４】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの通信帯域の予約確保の動作を示すシーケンス図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る無線通信装置の通信帯域の予約、確保を説明するために示した図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る無線通信装置において、再送制御用の通信帯域の予約、確保を説明するために示した図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る無線通信装置において使用される推定値テーブルのデータ構造の一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る無線通信装置において、通信帯域の予約、確保を説明するために示した図である。
【図９】アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の伝送速度が同じ場合の従来例による通信帯域の確保例を示した図である。
【図１０】無線区間の伝送速度がアプリケーションデータの伝送速度に比較して大きい場合の従来例による通信帯域の確保例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信装置が複数接続された無線通信システムの構成を示す図である。
図１に示されるように、この発明の実施の形態１に係る無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）は、無線信号を送受信し、相手無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）との間で後述するＵＷＢ（Ultra Wide Band：超広帯域無線）等による無線ネットワーク５０を介して通信を行う端末装置である。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１に係る無線通信装置が使用する無線信号フレームのデータ形式の一例を示す図である。
図２に示されるように、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）は、ある一定周期のフレームでタイミング同期をとって動作する。また、各フレーム先頭の一定区間には、互いの状態管理情報を無線ネットワーク５０を構成する各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）に通知する報知信号と、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）が持つ機能を制御する制御信号とを送受信する報知信号／制御信号送受信区間（期間）と、互いの無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）間で映像信号等のアプリケーションデータの送受信を行うデータ送受信区間（期間）とを割り当てて通信を行う。
【００２１】
上記した報知信号および制御信号は、フレーム毎に送受信が行われ、無線ネットワーク５０の状態は、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）が報知信号を監視することで把握することができる。このため、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）は制御の必要に応じて無線信号の送受信を行う。
【００２２】
ここで、互いの無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）間でアプリケーションデータを送受信する区間は、通信を行いたい無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）が、報知信号および制御信号を用い、フレーム内をある一定幅で分割されている通信帯域を１単位毎に予約、確保して通信を行う。通信帯域を予約、確保するために、例えば、ＭＢ−ＯＦＤＭ（Multi Band-Orthogonal Frequency Division Multiplex：マルチバンド直交周波数分割多重）方式のＵＷＢで用いられるＤＲＰ（Distributed Reservation Protocol：分散予約プロトコル）を用いることとする。
【００２３】
ＵＷＢによる無線伝送速度はオーバーヘッド分を含めて５３．３〜４８０Ｍｂｐｓ（Mega bit per sec）程度であり、一方、映像信号としてＭＰＥＧ２−ＴＳ（Moving Picture Experts Group 2-Transport Stream）を想定した場合、その伝送速度は、３０Ｍｂｐｓ程度である。ＵＷＢでは、上記したＤＲＰにより、６５ｍｓ間隔フレーム毎、ビーコン信号により自無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）の通信帯域を確保して相手無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）と通信を行う。
【００２４】
なお、通信帯域が予約、確保されていない帯域は、都度、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance：搬送波感知多重／衝突回避）方式を用いた通信を行っても良い。
【００２５】
図３は、この発明の実施の形態１に係る無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）の内部構成を示すブロック図である。
図３に示されるように、この発明の実施の形態１に係る無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）は、それぞれが、アプリケーション部１０と、無線制御部２０と、送信信号処理部２１と、送信バッファ２２と、受信信号処理部２５と、受信バッファ２６と、変調部４０と、復調部４１と、高周波回路部４２と、アンテナ４３と、を有する。
【００２６】
アプリケーション部１０は、伝送すべき映像等のアプリケーションデータを生成して送信信号処理部２１に引き渡す機能を有する。
送信信号処理部２１は、アプリケーションデータをパケットに変換して送信バッファ２２に格納する機能を有する。
【００２７】
変調部４０は、送信信号処理部２１による制御の下、送信バッファ２２に格納されたパケット（アプリケーションデータ）を、使用している無線方式に合わせた変調方式にしたがって変調して高周波回路部４２へ供給する機能を有する。
高周波回路部４２は、変調部４０で変調されたパケットを、アンテナ４３経由で所望の無線周波数に変換し、所定の送信電力により相手無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）に送信する機能を有する。高周波回路部４２はまた、アンテナ４３を介して受信した受信信号を周波数変換して復調部４１に入力する機能も有する。
【００２８】
復調部４１は、受信信号を復調して受信信号処理部２５に入力する機能を有し、受信信号処理部２５は、復調されたデータを受信バッファ２６に一旦格納する機能を有する。受信バッファ２６に一旦格納されたデータは、無線制御部２０による制御の下で読み出されアプリケーション部１０に引き渡される。
【００２９】
無線制御部２０は、一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）の状態管理情報を報知する報知信号、および各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）との間でアプリケーションデータの送受信を行う無線信号送受信機能と、報知信号および制御信号を用い、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じて伝送遅延を低減するようにフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約し確保する通信帯域管理機能と、を有する。詳細は後述する。
【００３０】
以下、図３を参照して、無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）によるアプリケーションデータの流れについて説明する。
ここでは、送信側無線通信装置１Ａ（１０ａ）から受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）に、映像等のアプリケーションデータを送信する場合を例示して説明する。
【００３１】
送信側無線通信装置１Ａ（１０ａ）のアプリケーション部１０により生成された送信アプリケーションデータは、送信信号処理部２１に供給されてパケット化され、送信バッファ２２に一旦格納される。
次に、送信信号処理部２１は、送信バッファ２２に格納されたアプリケーションデータを所定のタイミングで読み出し、変調部４０に転送する。変調部４０は、パケット化されたアプリケーションデータを使用している無線方式に合わせた変調方式にしたがって変調し、高周波回路部４２、アンテナ４３経由で所望の無線周波数に変換し、所定の送信電力で受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）に送信する。
【００３２】
ここで、送信側無線通信装置１Ａ（１０ａ）において、送信バッファ２２内に一旦格納されたアプリケーションデータは、受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）において無線区間の伝送誤りが発生した場合の再送制御用データとしても用いられるため、送信側無線通信装置１Ａ（１０ａ）に正常伝送されるまで破棄されないものとする。
【００３３】
一方、受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）は、アンテナ４３を介して受信した受信信号を、高周波回路部４２で周波数変換して復調部４１に入力する。復調部４１に入力された信号は、復調部４１で復調され、受信信号処理部２５に入力され、受信バッファ２６に一旦格納される。受信バッファ２６に格納されたデータは、受信信号処理部２５で所定のタイミングで読み出されアプリケーション部１０に出力される。
【００３４】
ところで、報知信号および制御信号は、無線制御部２０によって送受信制御される。例えば、図１に示される無線ネットワーク５０において、無線通信装置１Ａ（１０ａ）は、無線制御部２０内部で持っている自身の状態管理情報を送信信号処理部２１に送り、送信信号処理部２１が無線フレーム先頭の報知信号区間で送出するように制御し、変調部４０、高周波回路部４２、アンテナ４３経由で送信する。
【００３５】
そのとき、無線ネットワーク５０内の他の無線通信装置１Ｂ〜１Ｄ（１０ｂ〜１０ｄ）は、無線通信装置１Ａ（１０ａ）の報知信号をアンテナ４３で受信し、高周波回路部４２、復調部４１を経由して受信信号処理部２５に転送し、受信信号処理部２５で受信データが報知信号であると解読されると、その報知信号は無線制御部２０に転送される。そして、無線制御部２０は、受信データが無線通信装置１Ａ（１０ａ）の状態管理情報であることを認識して無線ネットワーク５０内の状態管理情報を更新する。
【００３６】
無線通信装置１Ａ（１０ａ）から無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）にアプリケーションデータを伝送する場合の、無線通信システムの動作が図４にシーケンス図で示されている。
以下、図４のシーケンス図を参照しながらアプリケーションデータを伝送する場合の無線通信システムの基本動作について説明する。
【００３７】
無線通信装置１Ａ（１０ａ）は、無線制御部２０が、まず、無線ネットワーク５０内の状態管理情報から使用可能な通信帯域を決定し（ステップＳＴ４０１）、また、アプリケーション部１０によって通知されるアプリケーションデータの伝送速度から無線区間の伝送速度および必要な通信帯域を決定する（ステップＳＴ４０２）。
【００３８】
続いて、無線通信装置１Ａ（１０ａ）の無線制御部２０は、決定された通信帯域を予約するため、決定された通信帯域を制御信号により受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）に通知する（ステップＳＴ４０３）。
これを受けた無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）の無線制御部２０は、自装置の内部状態と、無線ネットワーク５０内の状態管理情報とから通信実行の可否を判定し（ステップＳＴ４０４）、通信可を確認できた時点で無線通信装置１Ａ（１０ａ）に対して通信可能であると応答する（ステップＳＴ４０５）。
【００３９】
応答を得た無線通信装置１Ａ（１０ａ）の無線制御部２０は、通信帯域を確保することによって通信を開始する（ステップＳＴ４０６）。ここで確保される通信帯域は、後述する再送制御用の通信帯域も含む。詳細は、図６を用いて後述する。
なお、ステップＳＴ４０６で実行される通信帯域の確保のための処理は、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の伝送速度との差異を考慮し、例えば、図５に示されるように伝送揺らぎによる伝送遅延が生じないように行う必要がある。
【００４０】
図５は、送信側無線通信装置（アプリケーション送信）と、無線区間における無線信号と、受信側無線通信装置（アプリケーション受信）の送受信動作を時間軸上に示したタイミング図である。
図５に示されるように、無線制御部２０は、アプリケーションデータの１ブロック当たりの伝送時間ＴAPにおいて、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の伝送速度の平均値が同じとなり、かつ、一定周期となるように通信帯域を予約、確保することで伝送遅延を低減させている。
【００４１】
上記した実施の形態１に係る無線通信装置によれば、無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）のいずれかが通信に必要な帯域を確保する場合、無線制御部２０が、上位層（アプリケーション）の信号伝送速度と無線伝送速度とを考慮して無線区間の帯域確保を最適化するとともに、無線区間での伝送誤りによる再送制御も考慮して帯域確保することにより、無線区間で伝送するアプリケーションデータの伝送揺らぎを低減することができる。
このとき、無線制御部２０は、アプリケーションデータの１ブロックあたりの伝送時間（図５のＴAP）において、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度の平均値が同じとなり、かつ一定周期となるように通信帯域を予約確保することで伝送遅延を低減させて伝送性能を向上させることができる。
【００４２】
実施の形態２．
無線制御部２０は、更に、無線区間での伝送誤りも考慮する必要がある。図６は、無線区間での伝送誤り発生時の帯域確保を説明するために無線信号（無線信号＃１〜＃３）を時間軸上に展開して示した図である。
【００４３】
図６に示されるように、無線制御部２０は、確保した１ブロックあたりの通信帯域で１０パケット分のアプリケーションデータが伝送可能な場合、図６中、受信ＮＧで示されるように無線信号＃１の無線区間で２パケット分の伝送誤りが発生すると、受信側無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）で受信されない２パケット分のアプリケーションデータは、次に確保されたブロックの通信帯域（無線信号＃２）で伝送させることになり、このため、アプリケーションデータは一時中断されることになる。
【００４４】
無線制御部２０は、受信データを受信バッファ２６で予めバッファリングしてからアプリケーション部１０に転送することで、上記した無線区間の伝送誤りによるアプリケーションデータの一時中断が回避できるが、この場合、バッファリングされた量だけ伝送遅延が発生するため、リアルタイム性はなくなる。
このため、無線制御部２０は、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用の帯域を確保し、本来の１０パケット分の伝送を可能にしている。再送制御のための追加通信帯域分を考慮して確保される２パケット分の通信帯域は、図６中、ハッチング表記されている。
【００４５】
無線制御部２０は、無線区間の伝送品質に応じて、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用の帯域を推定し、予約、確保して、１ブロック当たりの通信帯域で伝送予定のパケットを全て送るように制御する。
すなわち、無線制御部２０は、無線区間の伝送品質が良好であれば追加する再送制御用の帯域は少なく、逆に、伝送品質が悪ければ追加する再送制御用の帯域を多くして、１ブロックあたりの通信帯域における無線区間の伝送誤りをなくし、かつ、伝送遅延がなくなるように制御する。
【００４６】
このため、無線制御部２０は、無線区間の伝送品質を監視し、例えば、復調部４１から通知される受信電界強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を用い、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用の通信帯域を推定し、予約、確保することで、１ブロック当たりの通信帯域で伝送予定のパケットは全て送るように制御して、無線区間の伝送誤りおよび伝送遅延がなくなるようにしている。
【００４７】
これを実現するため、無線制御部２０は、追加する再送制御用の通信帯域（再送パケット数）が定義された推定値テーブルを有する。この推定値テーブルは、無線制御部２０が内蔵するメモリ（不図示）の所定の領域に割当て記憶されている。
推定値テーブルには、無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）で使用する無線変調方式、伝送速度、伝送データ長、使用誤り訂正符号などの無線通信設定条件における、無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）の各受信電界強度に対する無線区間の伝送誤り特性から必要な通信帯域が予め設定されている。
【００４８】
推定値テーブルのデータ構造の一例が図７（ａ）に示されている。各無線方式ともに伝送速度に対して無線変調方式や誤り訂正符号は固定して使用されるため、ここでは、伝送速度（ＸＸ［Ｍｂｐｓ］）をパラメータとし、受信電界強度（ＲＳＳＩ［ｄＢｍ］）に応じたデータ長毎（〜５００バイト、５００〜２０００バイト、２０００バイト〜）に再送用確保通信帯域（再送パケット数）が定義されている。
【００４９】
無線制御部２０は、復調部４１によって通知されるＲＳＳＩに基づき、内蔵メモリに記憶された推定値テーブルから該当の再送パケット数を読み出し、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用のパケット通信帯域を予約し確保する。
なお、無線制御部２０は、通信中であってもＲＳＳＩのレベル変動に応じて再送制御用の帯域推定値を動的に更新するように制御するものとする。
【００５０】
無線制御部２０は、上記したＲＳＳＩによらず、復調部４１より通知される信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal Noise Rate）を用い、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用の帯域を推定し、予約、確保してもよい。
この場合も同様、１ブロックあたりの通信帯域で伝送予定のパケットは全て送るようにして、無線区間の伝送誤り及び伝送遅延がなくなるように制御する必要がある。
【００５１】
ここで、追加する再送制御用の通信帯域は、上記したＲＳＳＩを使用した場合と同様に、無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）で使用する無線変調方式、伝送速度、伝送データ長、使用誤り訂正符号などの無線通信設定条件における、前記無線通信装置の各ＳＮＲに対する無線区間の伝送誤り特性から必要な通信帯域を求めたものを推定値テーブルとして無線制御部２０の内蔵メモリに記憶し、前記復調部４１から通知されるＳＮＲに応じて、推定値テーブルから読み出して制御するものとする。
【００５２】
このとき使用する推定値テーブルのデータ構造の一例が図７（ｂ）に示されている。各無線方式とも伝送速度に対し無線変調方式や使用誤り訂正符合は通常固定されるため、図７（ｂ）に示されるように、伝送速度（ＸＸ［Ｍｂｐｓ］）をパラメータとしてＳＮＲ［ｄＢ］に応じてデータ長毎（〜５００バイト、５００〜２０００バイト、２０００バイト〜）に再送用確保通信帯域（再送パケット数）が定義されている。
【００５３】
無線制御部２０は、復調部４１によって通知されるＳＮＲに基づき、内蔵メモリに記憶された推定値テーブルから該当の再送パケット数を読み出し、本来伝送するパケットの送信帯域に追加して再送制御用のパケット通信帯域を予約し確保する。
なお、無線制御部２０は、通信中においても、ＳＮＲの変動に応じて、再送制御用の帯域推定値を更新するように制御するものとする。
【００５４】
上記した実施の形態２に係る無線通信装置によれば、無線制御部２０が、無線区間の伝送品質に応じて、本来伝送するパケットの通信帯域に追加して再送制御用の通信帯域を推定して、予約し確保することにより、無線区間での伝送誤りを考慮した伝送が可能となる。すなわち、無線区間の伝送品質が良好であれば追加する再送制御用の帯域は少なく、逆に、伝送品質が悪ければ追加する再送制御用の通信帯域を多くすることで、１ブロックあたりの通信帯域における無線区間の伝送誤りを無くし、かつ、伝送遅延を無くする制御が可能になる。
【００５５】
なお、無線制御部２０は、使用する無線変調方式、伝送速度、伝送データ長、使用誤り訂正符号の少なくとも一つからなる無線通信設定条件における、受信電界強度もしくは信号対雑音比に対する無線区間の伝送誤り特性から必要な通信帯域を求めた推定値テーブルを有し、アプリケーションデータ受信時の受信電界強度もしくは信号対雑音比に応じてこの推定値テーブルを参照することにより、追加すべき再送制御用の通信帯域を決定し、予約、確保するものとする。このことにより伝送遅延を少なくした無線通信装置およびシステムを提供することができる。
【００５６】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３に係る無線通信装置の動作を示すタイミング図であり、無線通信装置１Ａ（１０ａ）と無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）との間で、アプリケーション部１０により応答時間制限がある制御信号をランダムに伝送する場合の動作を時間軸上に示した図である。
以下に説明する実施の形態３においても実施の形態１同様、図３に示す無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｄ）の構成を使用するものとする。
【００５７】
無線通信装置１Ａ（１０ａ）と無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）による無線ネットワーク構成例において、無線通信装置１Ａ（１０ａ）と無線通信装置１Ｂ（１０ｂ）の間で、アプリケーション部１０により応答時間制限のある制御信号を伝送する場合、無線制御部２０は、図８に示されるように、制御信号の応答時間制約を遵守するために、その応答時間制約を超えた１ブロック当たりの通信帯域の予約、確保をしないように制御する。つまり、応答時間制限のある制御信号を伝送する場合、応答時間制限以上の帯域を確保しない。
【００５８】
上記した実施の形態３に係る無線通信装置によれば、通信帯域を確保して映像信号等のアプリケーションデータを伝送するのとは別に、応答時間制限のあるアプリケーション制御データ（制御信号）を伝送する場合、応答時間を超えた１単位毎の通信帯域を確保しないことで、応答制限時間内に応答が可能になり信号伝送できない事態が回避される。
【００５９】
なお、図３に示す無線制御部２０が有する機能は、全てをソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
例えば、無線制御部２０が、一定周期のフレームでタイミング同期をとり、フレーム先頭の一定の期間に、各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｂ）の状態管理情報を報知する報知信号、および各無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｂ）を制御する制御信号の送受信期間を割り当て、その他の期間で相手無線通信装置１Ａ〜１Ｄ（１０ａ〜１０ｂ）との間でアプリケーションデータの送受信を行うデータ処理、あるいは、報知信号および制御信号を用い、アプリケーションデータの伝送速度と無線区間の信号の伝送速度との差異に応じてフレーム内が所定幅で分割された通信帯域を１単位毎に予約、確保するデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明に係る無線通信装置およびシステムは、伝送誤りがなく伝送遅延を少なくすることで伝送性能の向上を図ることができるため、映像伝送などのリアルタイム性が要求されるアプリケーションデータの通信に用いて好適な、無線通信装置およびシステム等に用いるのに適している。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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