(57)【要約】【課題】  伝送路の伝搬環境が大きく変動する通信手段を用いてストリームデータの伝送を行う際に、伝送誤りによる再生品質劣化を抑制することができるデータ伝送装置、データ受信装置、および通信システムを提供する。【解決手段】  データ品質管理部２０７は、データの送信状況を、送信データ蓄積部２０５における送信データの蓄積状況に基づいて管理する。データ品質管理部２０７が管理する送信状況に基づく制御により、変調部２０９による符号化変調の方法、送信パケット分割部２１３によるパケット分割サイズ、および／または、誤り訂正符号化部２１５における符号化方式、符号化パラメータを変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを外部の通信装置に対して転送する処理を行うデータ伝送装置であって、
前記データを前記通信装置に対して送信する送信データとして蓄積する送信データ蓄積手段と、
前記送信データのパケットを前記通信装置に対して送信する送信手段と、
前記送信手段による送信状況を、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に基づいて管理し、該送信状況に基づいて、前記送信手段による送信の誤り耐性を制御する送信品質管理手段とを備えていることを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
前記送信手段が、前記送信データのパケットを符号化変調して、前記通信装置に対して送信するとともに、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて前記符号化変調の方法を制御することによって、前記誤り耐性を制御することを特徴とする請求項１記載のデータ伝送装置。
【請求項３】
前記送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズを制御することによって、前記誤り耐性を制御することを特徴とする請求項１または２記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
前記送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのパケットに対して、誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを制御することによって、前記誤り耐性を制御することを特徴とする請求項１または２記載のデータ伝送装置。
【請求項５】
前記誤り訂正符号付加手段が誤り訂正符号を付加した送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御することを特徴とする請求項４記載のデータ伝送装置。
【請求項６】
前記送信パケット分割手段によってサイズを変更された送信パケットに誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御することを特徴とする請求項３記載のデータ伝送装置。
【請求項７】
前記送信データ蓄積手段が、蓄積する送信データを、受信側で使用が可能な時期を示す有効期限が設定されたパケットとして管理するとともに、前記有効期限に基づいて、受信側で使用が不可能となると判断されるパケットを、蓄積対象から除外する処理を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項８】
前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に加えて、計測された伝送速度に基づいて前記送信状況を管理することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項９】
前記送信品質管理手段が、前記送信手段によるデータ送信のトラヒック特性も考慮して、前記送信状況を管理することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項１０】
前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項１１】
前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行うことを特徴とする請求項２記載のデータ伝送装置。
【請求項１２】
前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行うことを特徴とする請求項３または４記載のデータ伝送装置。
【請求項１３】
前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行うことを特徴とする請求項５または６記載のデータ伝送装置。
【請求項１４】
前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項１５】
前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行うことを特徴とする請求項２記載のデータ伝送装置。
【請求項１６】
前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行うことを特徴とする請求項３または４記載のデータ伝送装置。
【請求項１７】
前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行うことを特徴とする請求項５または６記載のデータ伝送装置。
【請求項１８】
データの符号化速度を変更して、前記送信データ蓄積手段にデータを入力する符号化速度変更手段と、
前記符号化速度変更手段による符号化速度を制御する符号化速度管理手段とをさらに備え、
前記送信品質管理手段が、前記送信状況を前記符号化速度管理手段に対して通知するとともに、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて符号化速度の制御を行うことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項１９】
前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、
前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が低下したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を低下させる制御を行うことを特徴とする請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２０】
前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、
前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が上昇したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を上昇させる制御を行うことを特徴とする請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２１】
前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、データの送信量を所定の期間にわたって観測して得られる平均伝送速度に関する情報を取得することを特徴とする請求項１９または２０記載のデータ伝送装置。
【請求項２２】
前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、および、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率の少なくとも１つを含む情報を取得することを特徴とする請求項１８記載のデータ伝送装置。
【請求項２３】
データの符号化速度を変更して、前記送信データ蓄積手段にデータを入力する符号化速度変更手段と、
前記符号化速度変更手段による符号化速度を制御する符号化速度管理手段とをさらに備え、
前記符号化速度管理手段が、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、および、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率の少なくとも１つを含む情報を取得することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載のデータ伝送装置。
【請求項２４】
前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報であることを特徴とする請求項２２または２３記載のデータ伝送装置。
【請求項２５】
前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に適した符号化速度の有効範囲のうち、最大の符号化速度に設定する制御を行うことを特徴とする請求項１８または２３記載のデータ伝送装置。
【請求項２６】
請求項２２または２３記載のデータ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置であって、
前記データ伝送装置からの指示に基づいて、該データ伝送装置から送信されたデータの伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報を、該データ伝送装置に送信する伝送制御手段を備えていることを特徴とするデータ受信装置。
【請求項２７】
前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報であることを特徴とする請求項２６記載のデータ受信装置。
【請求項２８】
請求項１〜２５のいずれか一項に記載のデータ伝送装置と、
前記データ伝送装置と通信ネットワークを介して通信可能に接続されており、該データ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置とを備えた通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線通信などの伝送路の伝搬状況が大きく変動する通信経路を介して、ストリームデータなどの通信を行うデータ伝送装置、データ受信装置、および通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動画、音声、または音楽といったメディアデータの再生処理にはリアルタイム性が要求される。これらのメディアデータを伝送し、受信側において受信と再生を並行して行う処理、すなわちストリーミング処理においては、ストリーミングの対象となるメディアデータ（ストリームデータ）のパケットは、それぞれに設定されている期限までに伝送されないと無効となる。よって、再生品質の劣化を抑えるために、リアルタイム処理に必要とされる条件を満たしつつ伝送誤りを抑えることが重要である。
【０００３】
特に、無線通信や電力線搬送など、伝送路の伝搬環境が大きく変動する通信手段をメディアデータの伝送に用いる場合は、通信手段における伝送速度、伝送誤り率、遅延時間、または伝送時間のばらつきの範囲（ジッタ）などで示される通信品質（Quality of Service、以下ＱｏＳと称する）を所定の範囲に留めるよう制御する技術が要求される。
【０００４】
そこで、例えば無線ＬＡＮの分野では、「ＱｏＳ制御技術（第１の従来技術）」をデータリンク層以下で実現するプロトコルが、非特許文献１（以下不明確でない場合を除いて８０２．１１ｅと称する）や非特許文献２（以下ＨｉＳＷＡＮａと称する）に策定されている。なお非特許文献１は、集中制御型のＨＣＣＡ（Hybrid Coordinate Function Controlled Channel Access）と分散制御型のＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）という２つＱｏＳ制御機構を規定しているが、本発明の以下の記述では、特に明記しない限り、８０２．１１ｅのＱｏＳ制御機構とはＨＣＣＡを指すものとする。
【０００５】
第１の従来技術は、伝搬環境が悪化したことを検知して、個々の送信データに与える誤り耐性を、より誤り耐性の強いものに変更し、伝送誤りを低減することを可能にする。誤り耐性を与える手段としては、データリンク層において適用される誤り訂正符号と、物理層で適用される符号化変調処理がある。これらによって与えられる誤り耐性の大きさは、誤り訂正符号の種類（Reed Solomon符号、ターボ符号、など）、符号化変調の種類（ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，ＱＡＭなどの変調方式および組み合わせて用いる畳み込み符号などの誤り訂正符号)、誤り訂正符号の符号化率などの諸量で特徴づけられる。簡単のため、以後では特に曖昧でない限り、これらの諸量で定められる個々の誤り耐性を与える手段を誤り耐性付与方法と称する。
【０００６】
伝搬環境の変化を検知する手法としては、パケットの伝送誤り率（Packet Error Rate、以下ＰＥＲと称する）や、受信信号電力（以下ＲＳＳＩと称することがある）などのデータを用いる方法がある。８０２．１１ｅやＨｉＳＷＡＮａにおいて、受信側から送信側への送達確認情報（パケットの受信成功確認（以下ＡＣＫと称する）や受信失敗確認（以下ＮＡＣＫと称する））を返す通信モードを用いる場合は、送達確認情報の統計からＰＥＲを算出することができる。さらにＨｉＳＷＡＮａの基地局は、必要に応じて端末が受信するパケットのＲＳＳＩおよびＰＥＲの移動平均（２ミリ秒ごとにサンプルされるＰＥＲの過去１００ミリ秒の平均）を表す情報を端末から基地局へ伝送させるフィードバック機構を備えており、送達確認を用いない場合（例えばマルチキャスト）でもＰＥＲを得ることができる。
【０００７】
なお、適用する誤り耐性付与方法の選択は、８０２．１１ｅにおいては送信側で、ＨｉＳＷＡＮａにおいては伝送方向にかかわらず基地局側で行われる。
【０００８】
また、第１の従来技術は、上記のように誤り耐性を変更する機構に加えて、ＡＣＫが得られない送信パケットの再送機構（Automatic Repeat reQuest、以下ＡＲＱと称することがある）や、変動する伝搬環境のもとでも、個々のデータリンクが要求されたＱｏＳを満たせるように帯域を割り当てるスケジューリング機構を含んで構成される。
【０００９】
具体的には、８０２．１１ｅやＨｉＳＷＡＮａなどのＱｏＳ制御機構でＡＲＱを用いる場合は、個々のデータリンクに対して予め想定される伝送誤り率に応じた再送用の帯域を割り当てておく。そして、所定の時間ＡＣＫを受けなければ、送信装置は再送を行う。
【００１０】
なお、データリンク層や物理層で与える誤り耐性付与方法の誤り耐性とデータの伝送速度はトレードオフの関係にある。すなわち、エラーを低減させるために誤り耐性を強くすると伝送速度が低下することになり、伝送速度を上げようとするには、誤り耐性を弱くする必要がある。
【００１１】
ここで、物理層の伝送速度は、選択される誤り耐性付与方法によって、離散的に大きく変化する。例えば、８０２．１１ｅを５ＧＨｚ帯で使う場合、伝送速度は6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54（単位は全てＭｂｐｓ）の８とおりになる。
【００１２】
そこで、スケジューリング機構（あるいはその機能モジュールであるスケジューラ）は、各データリンクの伝送状況に基づいて、再送処理、適切な誤り耐性付与方法の選択処理、および、動的な帯域の割り当て処理の３種類の処理を組み合わせた処理を行っている。これにより、伝搬環境の変動があったとしても個々のデータリンクに要求されたＱｏＳを維持することが可能となっている。
【００１３】
実際、８０２．１１ｅやＨｉＳＷＡＮａのスケジューラは、伝送媒体の帯域に余裕があれば、伝搬環境の悪化によって実効的な帯域が減少している特定のデータリンクに対して、一時的に余分に帯域を割り当てることがある。ただし、このような一時的に余分な帯域の割り当ては、通信装置が伝送媒体を共有しているＬＡＮでは可能でも、例えばＰＨＳ（登録商標）などの回線交換型の通信システムでは行うことができないことがある。
【００１４】
一方、伝送誤りを抑える別の方法としては、伝送するメディアデータの圧縮率を高くすることによって、対象となるメディアデータの一連のパケットを個々の有効期限までに伝送するのに必要な速度（あるいはメディアデータが要求する帯域）を小さくする方法がある。伝搬環境が悪い状態とは、伝送路の実効帯域が小さくなっている状態のことなので、必要となる伝送速度を落とすことによってデータの送信が可能になる。本発明ではデジタル符号化されたメディアデータを対象としているので、以下ではこの必要な速度のことを符号化速度と称する。
【００１５】
ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、Ｈ．２６４、ＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ、ＭＰ３等のメディアデータにおけるデジタル符号化形式の多くは、人間の知覚特性に対するデータの冗長性を利用して、人間に目立たないよう情報量を落とす損失あり圧縮を伴う符号化であり、削減する情報量を増減することで圧縮率を制御できる。例えばＭＰＥＧ−２においては、より粗い量子化ステップ幅を用いた再符号化処理や、画像フレームの空間周波数表現における高域係数の削除処理を基本とする各再生フレーム内の情報量を削減する技術が多数提案されている。また、再生するフレーム単位の情報量を削減する方法以外にも、再生フレーム自体を間引く、いわゆるコマ落としを行う方法も提案されている。
【００１６】
このようにして符号化速度を変換する技術は、トランスレーティング（速度変換）やトランスコーディング（符号変換）と呼ばれている。後者は符号化方式の変更に加えてパラメータの変更を含む広義な変換を意味することが通例であるので、本発明の以下の記述においては両者をトランスコーディングと総称する。
【００１７】
このようなトランスコーディングにおいて、実際にどこまで情報量を落とすことができるかは、人間の知覚特性や個々の対象データに依存するが、圧縮時の情報損失が大きすぎると再生時の品質（主観評価としての画質や音質、あるいは客観評価としてのＳ／Ｎなど）の劣化が目立つようになり、メディアデータ再生時の品質劣化を低減するという本来の目的に反してしまう。
【００１８】
そこで、通常の状態では十分な品質となるよう圧縮率を留めておき、通信手段から伝搬環境が悪化したという通知を受けてから、圧縮率をより高めることで符号化速度を落とすことが考えられる。このようにして実行時に符号化速度を変更する「動的な符号化速度制御技術（第２の従来技術）」の一例が、特許文献１、特許文献２、および特許文献３などに開示されている。
【００１９】
なお、特許文献４には、送信バッファの蓄積状況に応じて、そのバッファを用いるトラヒックの状況に適したアクセス手段（アクセス方式、速度の異なる回線、など）を選択する技術が開示されている。この技術は、無線ネットワークのような伝送状況が変動する環境において、ネットワーク全体を利用するユーザーの信号伝送効率を全体として向上させることを目的としたものである。
【００２０】
また、特許文献５には、ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）により伝搬状況の良否を判断し、伝搬状況が悪いときは送信単位となるパケットのサイズを小さくする技術が開示されている。この技術は、同一の伝搬状況（ＢＥＲが指標）ならばパケットサイズが小さいほど伝送誤り率（ＰＥＲ）が小さくなるなどの理由により、パケットサイズを小さくすることにより、ＰＥＲを改善することを目的としたものである。なお、パケットのサイズが所定のパラメータより大きいときに、それよりも小さなパケットに分割して送信し、受信側で組み立てる機構そのものは、非特許文献１のベースとなるＩＥＥＥ８０２．１１標準の初版（１９９７年６月制定）に記されている。
【特許文献１】特開２００１−２６８０５８号公報（公開日２００１年９月２８日）
【特許文献２】特開平１０−２８２６９号公報（公開日１９９８年１月２７日）
【特許文献３】特開平１１−２０５７８７号公報（公開日１９９９年７月３０日）
【特許文献４】特開２０００−６９０４０号公報（公開日２０００年３月３日）
【特許文献５】特開２００２−６４４７３号公報（公開日２００２年２月２８日）
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ＳＴＤ  ８０２．１１ｅ，Ｄｒａｆｔ４．４，２００３／６
【非特許文献２】ＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｔ７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの鑑賞を目的としたＡＶデータのストリーミングでは、同じ動画像伝送を目的とするＴＶ会議システムに比較して、より高い再生品質が要求される。前記のデジタル符号化形式は、人間に目立たないように選択的に情報量を落とすように策定されてはいるが、伝送誤りによって無作為に抽出されたパケットが欠落すると、その欠落はたいてい再生時にノイズとなって現れる。
【００２２】
デジタル符号化されたＡＶデータの伝送に必要なＱｏＳの特性（必要な伝送速度の平均値、最大値、最大許容遅延時間など）は事前にわかることが多いから、伝搬環境が大きく変動する伝送路を用いる場合は、第１の従来技術（ＱｏＳ制御技術）を用いることによって、必要なＱｏＳの確保（リアルタイム性に係る要求条件を満たしつつ伝送誤りを抑える）を図ることが好ましい。
【００２３】
第１の従来技術は、前記のように複数の手段を組み合わせて用いることで要求されたＱｏＳの確保を図るが、実際には平均よりも長い期間伝搬環境が悪い状況が続くと、再送を繰り返すうちにＡＶデータのストリーミングの許容遅延時間を超えてしまい、伝送誤りを起こしたのと同じ現象が発生することがある。そこで、第２の従来技術（動的な符号化速度制御技術）を併用して、必要な伝送帯域を一時的に削減することで、このような平均よりも長い期間悪い状況が続くような状況においても伝送誤りを防ぐことが考えられる。
【００２４】
なお、第１の従来技術は、この技術を用いない場合と比較すると要求されるＱｏＳを安定して維持するから、第２の従来技術を単独で用いるよりも再生品質は高いものとなることが期待される。また、第２の従来技術において、各再生フレーム内の情報量削減だけを行う場合と、コマ落としだけを行う場合を比較すると、削減する情報量が同じであっても、人間はコマ落としが行われたことを敏感に認識することが多い。
【００２５】
したがって、ＤＶＤなどのＡＶデータのストリーミングにおいては、必要ならば再生フレーム単位の情報量を落としても良いが、ある程度の品質を維持するために過剰に情報量は落とさないようにする必要がある。すなわち、伝送誤りにおけるＰＥＲを人間が無視できる確率以下に抑えながら、所定のフレームレートを維持することが重要な課題となる。
【００２６】
さて、第２の従来技術は、動的に符号化速度を制御することで、伝搬環境が悪くなって伝送路の実効帯域が小さくなったときに、メディアデータの伝送に必要な帯域を一時的に削減することで伝送誤りを防ぐことを目的としているが、第１の従来技術とともに用いることが考慮されていない。そのことを以下に説明する。
【００２７】
第２の従来技術（動的な符号化速度制御技術）に係る特許文献１に開示されている技術では、ＡＲＱを用いる通信手段において、再送が所定のしきい値を超えた回数発生したり、再送によっても伝送誤りが生じたりしたことが動画像符号化手段に通知され、通知を受けた動画像符号化手段が符号化速度を落とす制御が行われるようになっている。
【００２８】
しかしながら、無線のような通信手段においては定常的に再送が起こっており、その回数は伝搬環境の変動と連動して変化するものである。したがって、符号化速度を落とすトリガーとしての再送回数のしきい値を事前に設定することは容易でなく、また、特定の回数にしきい値を固定したとしても、符号化速度を適切な値に設定できない可能性がある。また、伝送誤りが生じてから符号化速度を落とす方法は、伝送誤りを予防するものではないので、伝送誤りを無視できる確率以下に抑えるという目的を達成するものではない。また、特許文献１では、伝搬環境が改善したときに、一旦落とした符号化速度をもとに戻して再生品質を復元する方法には言及していない。
【００２９】
第２の従来技術に係る特許文献２には、種々の方法を用いて測定するＰＥＲまたはメディアデータの実効的な送信速度（以下、メディアデータのスループット、あるいは曖昧でないときは単にスループットと称することがある）を動画像符号化手段に通知し、動画像符号化手段はメディアデータのスループットや最大許容遅延時間に基づいて符号化速度を変更する技術が開示されている。この技術では、通信手段からフィードバックされるスループットを用いているので、符号化速度を落とすだけでなく復元することも可能となっている。
【００３０】
しかしながら、特許文献２は、第１の従来技術（ＱｏＳ制御技術）を備える通信手段との併用については言及していない。前述したとおり、５ＧＨｚ帯における８０２．１１ｅやＨｉＳＷＡＮａが用いる物理層は符号化変調技術を用いることで、誤り耐性と連動して、伝送速度が離散的に大きく変化する特徴がある。特許文献２は、ＰＥＲやメディアデータのスループットの測定に基づいて符号化速度を変更することに言及しているが、このように大きく伝送速度が変化することに言及していない。
【００３１】
また、前記した、ＰＥＲやメディアデータのスループットを用いて伝搬環境を把握する方法は、伝搬環境の変動を統計的に捉えるためには適しているが、このような瞬時的に大きな変動に対しては、誤り耐性付与方法の変更や符号化速度の変更に関する追従が遅れる可能性がある。例えば、バースト誤りが発生したことなどにより、短時間に伝送誤りが多発した場合、第１の従来技術におけるＱｏＳ制御機構は、誤り耐性付与方法を誤り耐性の強いものに変更する可能性がある。この場合、物理層レベルの伝送速度が急激に低下することになるので、送信バッファにおける輻輳が起こりやすくなる。
【００３２】
送信バッファに輻輳が生じると、パケットの有効期限切れや、バッファ溢れ（いずれかのパケットが廃棄される）につながり、これらが起こると実質的には伝送誤りと同じになって、再生時にはノイズとなる。したがって、符号化速度は伝送路の実効帯域に見合うというだけでなく、送信バッファに輻輳が生じにくいように変更されるべきである。送信バッファの残容量が少ない状況は、瞬時的な伝搬環境の悪化によって、上記のような実質的な伝送誤りが生じやすい状況であり、できるだけ避けるべき状況であるといえる。
【００３３】
特許文献2は、スループットを測定する平均区間を誤りの発生に連動して変化させることに言及しており、バースト誤りの発生によって平均区間は短くなるが、その際QoSの制御機構によって起こされる伝送速度の低下や、派生して起こされる輻輳については言及しておらず、これらが起こったことを検知できるか明らかでない。
【００３４】
また、伝搬条件が良くなってからも平均区間が短いままでいると、短期間の微小な変動に応じて符号化速度が変更される可能性があり、このことは必要以上にメディアデータの情報量を削減することになる。そこで、伝搬環境が改善すれば平均区間をもとに戻した方がよいが、伝搬環境は時々刻々と変動する無線通信や電力線搬送において難しく、このような方法は自明ではない。
【００３５】
なお、第１の従来技術を用いる場合、ＰＥＲを単独で符号化速度の指標として用いることは適切でない場合がある。例えば、ＨｉＳＷＡＮａにおいては、前述したフィードバックにより得られる送信データのＰＥＲやＲＳＳＩを指標として、個々の送信単位に適用する誤り耐性付与方法（変調の方法）を２ミリ秒ごとに変更可能となっている。よって、スケジューラは誤り耐性をきめ細かく変更するとともに、必要ならば余剰の伝送帯域をデータリンクに補填することで、データリンクが予約した伝送速度の確保を図る。
【００３６】
ここで、特許文献２に示されている回線交換型の通信システムのように、通信手段が一定の伝送帯域を提供するときは、ＰＥＲを指標として変更する符号化速度を算定してもよいが、スケジューラが上記のように余剰の伝送帯域を補填する場合は、短い期間で測定されるＰＥＲはスループットの指標としては正確でなく、ＰＥＲを指標として符号化速度を算定すると必要以上に符号化速度を小さくしてしまう可能性がある。一方で、ＰＥＲの測定期間を長くとると、急激な伝搬環境の悪化に対応して迅速に符号化速度を小さくできない。すなわち、第２の従来技術を第１の従来技術とともに用いる場合において、ＰＥＲだけを符号化速度を算定する指標とすると、適切なＰＥＲの測定期間を設定することが難しいという問題点がある。
【００３７】
第２の従来技術に係る特許文献３が開示する技術では、伝送速度が変化する通信手段において、伝送速度が変更されたことを動画像符号化手段に通知し、通知を受けた動画像符号化手段が符号化速度を落とす。また、伝送速度に対する符号化速度の制御パラメータを表として保持し、伝送速度の変化に対する符号化速度の変更を履歴依存的に制御することに言及している。具体的な制御としては、パラメータ制御範囲を設定する伝送速度の範囲を隣接する伝送速度の範囲と一部重なるように設定し、あるデータ速度に対して２つの符号化パラメータが存在する場合には現在のパラメータ制御範囲を使用する。
【００３８】
履歴依存的な制御は一般に大局的でない微小な変化を吸収するために用いられ、通信手段の伝送速度が離散的に大きく変化しない場合は有効に作用することが期待される。しかしながら、通信速度が低下に対応して符号化速度を下げるときも履歴依存的な制御をしたのでは、前記のとおりバッファが溢れる可能性がある。また、符号化速度を大きく下げるときは、パラメータの制御範囲も離散的で重なりがない可能性が高い。
【００３９】
さらに、第１の従来技術を用いる場合、何らかの理由（例えば帯域割り当てを行う制御パケットの消失）で割り当て帯域が急減ないしは消失した場合には、伝搬環境の悪化を検知しそこなうという問題がある。実際、８０２．１１ｅやＨｉＰＥＲＬＡＮ／２（ＨｉＳＷＡＮａと互換性のある欧州の標準規格）では、送信装置と受信装置以外の通信装置がスケジューラ機能を持つ利用形態（ダイレクトリンクモード）が存在し、スケジューラ装置と送信装置との間で電波が遮断されると、送信装置と受信装置との間の電波状況が良好で伝送誤りが生じない状況下でも、帯域が割り当てられず送信機会が得られないという状況が起こる。
【００４０】
この状況は、再送回数（特許文献１）やＰＥＲ（特許文献２の一部）や通信手段の伝送速度（特許文献３）では検知できない。送信機会の減少はメディアデータのスループットを測定すること（特許文献２の一部）で検知できるが、上記と同様にその追従は遅くなる。この結果、バッファ溢れがおこり再生品質が低下する可能性がある。
【００４１】
このように、第１の従来技術のもとで第２の従来技術をそのまま利用すると、伝搬環境の悪化によってバッファ溢れがおこり再生品質が低下したり、伝搬環境が改善しても符号化速度が低いままとなり、再生品質が必要以上に低く抑えられる可能性がある。
【００４２】
特許文献４が開示する技術では、送信バッファの蓄積状況（残留するデータ量や、データ量の変化率）を用いて、そのバッファを用いるトラヒックの状況を検知するが、その目的はネットワーク全体の伝送効率を向上させることにあり、特定のデータリンクにおけるリアルタイムデータの伝送制御には言及していない。
【００４３】
特許文献５が開示する技術も、伝送誤り率の改善を通じて、伝送効率を向上させることが直接の目的であって、やはりリアルタイムデータの伝送制御には言及していない。
【００４４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送路の伝搬環境が大きく変動する通信手段を用いてストリームデータの伝送を行う際に、伝送誤りによる再生品質劣化を抑制することができるデータ伝送装置、データ受信装置、および通信システムを提供することにある。とりわけ、このようなデータ伝送装置の通信手段がＱｏＳ制御機構を備えるとき、動的な符号化速度制御機構とＱｏＳ制御機構とを効率良く連携させる簡便な実時間制御機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明に係るデータ伝送装置は、上記課題を解決するために、データを外部の通信装置に対して転送する処理を行うデータ伝送装置であって、前記データを前記通信装置に対して送信する送信データとして蓄積する送信データ蓄積手段と、前記送信データのパケットを前記通信装置に対して送信する送信手段と、前記送信手段による送信状況を、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に基づいて管理し、該送信状況に基づいて、前記送信手段による送信の誤り耐性を制御する送信品質管理手段とを備えていることを特徴としている。
【００４６】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信手段が、前記送信データのパケットを符号化変調して、前記通信装置に対して送信するとともに、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて前記符号化変調の方法を制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。
【００４７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズを制御することによって、前記誤り耐性を制御構成としてもよい。
【００４８】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのパケットに対して、誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。
【００４９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記誤り訂正符号付加手段が誤り訂正符号を付加した送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。
【００５０】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信パケット分割手段によってサイズを変更された送信パケットに誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。
【００５１】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信データ蓄積手段が、蓄積する送信データを、受信側で使用が可能な時期を示す有効期限が設定されたパケットとして管理するとともに、前記有効期限に基づいて、受信側で使用が不可能となると判断されるパケットを、蓄積対象から除外する処理を行う構成としてもよい。
【００５２】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に加えて、計測された伝送速度に基づいて前記送信状況を管理する構成としてもよい。
【００５３】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信手段によるデータ送信のトラヒック特性も考慮して、前記送信状況を管理する構成としてもよい。
【００５４】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握する構成としてもよい。
【００５５】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う構成としてもよい。
【００５６】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行う構成としてもよい。
【００５７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う構成としてもよい。
【００５８】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握する構成としてもよい。
【００５９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う構成としてもよい。
【００６０】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行う構成としてもよい。
【００６１】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う構成としてもよい。
【００６２】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、データの符号化速度を変更して、前記送信データ蓄積手段にデータを入力する符号化速度変更手段と、前記符号化速度変更手段による符号化速度を制御する符号化速度管理手段とをさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況を前記符号化速度管理手段に対して通知するとともに、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて符号化速度の制御を行う構成としてもよい。
【００６３】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が低下したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を低下させる制御を行う構成としてもよい。
【００６４】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が上昇したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を上昇させる制御を行う構成としてもよい。
【００６５】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、データの送信量を所定の期間にわたって観測して得られる平均伝送速度に関する情報を取得する構成としてもよい。
【００６６】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、ならびに、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率のうちの少なくとも１つを含む情報を取得する構成としてもよい。
【００６７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、データの符号化速度を変更して、前記送信データ蓄積手段にデータを入力する符号化速度変更手段と、前記符号化速度変更手段による符号化速度を制御する符号化速度管理手段とをさらに備え、前記符号化速度管理手段が、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、ならびに、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率のうちの少なくとも１つを含む情報を送信状況として取得し、この取得された送信状況に基づいて符号化速度の制御を行う構成としてもよい。
【００６８】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報である構成としてもよい。
【００６９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、上記の構成において、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に適した符号化速度の有効範囲のうち、最大の符号化速度に設定する制御を行う構成としてもよい。
【００７０】
また、本発明に係るデータ受信装置は、上記課題を解決するために、上記本発明に係るデータ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置であって、前記データ伝送装置からの指示に基づいて、該データ伝送装置から送信されたデータの伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報を、該データ伝送装置に送信する伝送制御手段を備えている構成である。
【００７１】
また、本発明に係るデータ受信装置は、上記の構成において、前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報である構成としてもよい。
【００７２】
また、本発明に係る通信システムは、上記課題を解決するために、上記本発明に係るデータ伝送装置と、前記データ伝送装置と通信ネットワークを介して通信可能に接続されており、該データ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置とを備えている構成である。
【発明の効果】
【００７３】
本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、送信データ蓄積手段と、送信手段と、送信品質管理手段とを備えている構成である。そして、送信品質管理手段は、前記送信手段による送信状況を、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に基づいて管理し、該送信状況に基づいて、前記送信手段による送信の誤り耐性を制御するようになっている。
【００７４】
従来、送信状況を観測するパラメータとして、ＰＥＲやスループットを用いる方法が提案されている。ＰＥＲやスループットは、所定の期間での計測に基づいて算出されるものであるので、送信状況の変動を統計的に把握するためには適しているが、送信状況の急激な変動を即座に把握することができないという問題がある。
【００７５】
一方、上記本発明の構成では、送信状況を送信データ蓄積手段の蓄積状態に基づいて認識するようになっている。例えば、送信状況が悪化した場合、送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データの送出が遅れる一方、送信データ蓄積手段に流入するデータの量は変わらないので、送信データ蓄積手段に蓄積されるデータの量は即座に増大することになる。すなわち、送信データ蓄積手段の蓄積状態に基づいて送信状況を把握することによって、送信状況の急激な変化を即座に把握することが可能となっている。
【００７６】
そして、上記本発明の構成では、送信データ蓄積手段の蓄積状態に基づいて把握される送信状況に基づいて、送信手段による送信の誤り耐性が制御されるようになっている。よって、例えば、変調方式、符号化の方式、符号化パラメータなどによって伝送速度が急に変化した場合や、伝送誤りによって滞留する送信待ちデータが増加した場合などの送信状況をより迅速に検知し、それに応じた誤り耐性の制御を行うことが可能となる。したがって、例えばストリームデータなどの伝送を行う場合に、伝搬状況が変化した場合でも、受信側での再生品質を所定レベルに保つことが可能となるという効果を奏する。
【００７７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信手段が、前記送信データのパケットを符号化変調して、前記通信装置に対して送信するとともに、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて前記符号化変調の方法を制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。このように、符号化変調の方法が制御されることによって、誤り耐性の制御を的確に行うことができるという効果を奏する。
【００７８】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズを制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。このように、送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズが制御されることによって、誤り耐性の制御を的確に行うことができるという効果を奏する。
【００７９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのパケットに対して、誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。このように、誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータが制御されることによって、誤り耐性の制御を的確に行うことができるという効果を奏する。
【００８０】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記誤り訂正符号付加手段が誤り訂正符号を付加した送信データのパケットをより小さなサイズのパケットに分割する送信パケット分割手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。このように、送信パケット分割手段によるパケットの分割サイズが制御されることによって、誤り耐性の制御を的確に行うことができるという効果を奏する。
【００８１】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信パケット分割手段によってサイズを変更された送信パケットに誤り訂正符号を加えたパケットに符号化する誤り訂正符号付加手段をさらに備え、前記送信品質管理手段が、前記送信状況に基づいて、前記誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータをさらに制御することによって、前記誤り耐性を制御する構成としてもよい。このように、誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータが制御されることによって、誤り耐性の制御を的確に行うことができるという効果を奏する。
【００８２】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、送信データ蓄積手段が、蓄積する送信データを、受信側で使用が可能な時期を示す有効期限が設定されたパケットとして管理するとともに、前記有効期限に基づいて、受信側で使用が不可能となると判断されるパケットを、蓄積対象から除外する処理を行う構成としてもよい。
【００８３】
ストリーミングでデータが伝送される場合、受信側ではリアルタイムにデータの再生などの処理を行う必要があるので、伝送されるデータの個々のパケットには有効期限が設定されることになる。ここで、伝送誤りが多く発生することによってパケットの再送が繰り返される場合、伝送が成功しないうちに有効期限が過ぎる場合がある。これに対して、上記本発明の構成によれば、有効期限が超過したパケットが存在した場合に、これを蓄積対象から除外するようになっている。よって、蓄積対象から除外されるパケットを観測することによって、送信状況を正確に把握することが可能となるという効果を奏する。
【００８４】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況に加えて、計測された伝送速度に基づいて、送信状況を管理する構成としてもよい。これにより、送信データ蓄積手段における蓄積状況と伝送速度との両方に基づいて送信状況を管理することになるので、様々な状況においてより正確な誤り耐性の制御を行うことが可能となるという効果を奏する。
【００８５】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、送信品質管理手段が、送信手段によるデータ送信のトラヒック特性も考慮して送信状況を管理する構成としてもよい。
【００８６】
ここで、トラヒック特性とは、伝送されるデータが持つ統計的性質や要求仕様のことで、例えば平均データ速度、最大データ速度、最低データ速度、パケット長や送信間隔の平均値、ＰＥＲや伝送遅延やジッタなどの許容限度などの数値である。ＱｏＳ制御機構を備えたデータリンク層に、これらのトラヒック特性を持つデータを流すときは、通常事前にコネクション設定を要求し、その際当該トラヒック特性をデータリンク層が提供するＱｏＳ仕様の形式で与える。与えられたＱｏＳ仕様は、ＱｏＳ制御機構に引き渡され、そこで実際に仕様を維持できるかどうかが判定される。可能であれば、ＱｏＳ制御機構はコネクションの設定を許可し、その結果コネクションが設定されることになる。
【００８７】
送信品質管理手段やＱｏＳ制御機構のスケジューラは、送信データ蓄積手段の蓄積状況に加えて、例えば実効的な伝送速度やＰＥＲやＣ／Ｎ（Carrier to Noise ratio、信号電力対雑音電力比）などによって示される、伝搬環境の指標となる伝搬情報を実行時に獲得する場合がある。このような実行時に得られる情報と、トラヒック特性を反映している目標ＱｏＳ仕様と併せて送信状況を管理することによって、様々な状況においてより正確な誤り耐性の制御を行うことが可能となるという効果を奏する。
【００８８】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、送信品質管理手段が、送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握する構成としてもよい。
【００８９】
送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が小さい場合には、入力されるデータ量に比べて送信されるデータ量が小さくなっている状態であることがわかるので、送信データ蓄積手段に輻輳が発生し、送信状況が悪化していることを認識することが可能である。また、同様に、送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのデータ量が小さい場合には、入力されるデータ量に比べて送信されるデータ量が大きくなっている状態であることがわかるので、送信状況が良好であることを認識することが可能である。したがって、上記本発明の構成のように、送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのデータ量に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握することによって、的確に送信状況の悪化を迅速に認識することが可能となるという効果を奏する。
【００９０】
なお、送信データ蓄積手段における残り容量を観測する代りに、送信データ蓄積手段に蓄積されている送信データのデータ量を観測するようにしても、上記と同様の効果を奏することになる。
【００９１】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信品質管理手段が、前記送信データ蓄積手段に蓄積可能な残りの容量が所定のしきい値をきったことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法、を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う、送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行う、または、誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行うようにしてもよい。
【００９２】
これにより、送信データ蓄積手段に輻輳が生じていることによって送信状況が悪化した場合に、これに的確に対応した誤り耐性の制御を行うことが可能となるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率に基づいて、送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握する構成としてもよい。なお、上記の変化率とは、送信データ蓄積手段に蓄積されるデータ量の所定単位時間における変化量に相当するものである。
【００９４】
送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が増大方向で大きくなった場合には、入力されるデータ量に比べて送信されるデータ量が急激に小さくなっている状態であることがわかるので、データ伝送装置と受信側の通信装置との間の通信経路で、所定期間通信が不能となることによって生じるバースト誤りが発生し、送信状況が悪化していることを認識することが可能である。したがって、上記本発明の構成のように、上記変化率に基づいて送信データ蓄積手段における送信データの蓄積状況を把握することによって、的確に送信状況を認識することが可能となるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信品質管理手段が、記送信データ蓄積手段に蓄積される送信データのデータ量の変化率が所定のしきい値を超えたことを検知した際に、前記送信手段の符号化変調の方法を、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う、送信パケット分割手段がパケットを分割するサイズを、より小さく変更する指示を行う、または、誤り訂正符号付加手段が用いる符号化方式および／または符号化パラメータを、誤り耐性のより大きいものに変更する指示を行う構成としてもよい。
【００９６】
これにより、伝送経路においてバースト誤りが生じていることによって送信状況が悪化した場合に、これに的確に対応した誤り耐性の制御を行うことが可能となるという効果を奏する。
【００９７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、符号化速度変更手段と、符号化速度管理手段とをさらに備え、送信品質管理手段が、前記送信状況を前記符号化速度管理手段に対して通知するとともに、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて符号化速度の制御を行う構成としてもよい。
【００９８】
これにより、伝搬環境の変化によって、データを送信する伝送路の実効帯域が変化するとき、送信状況に適切に対応した符号化速度に制御することが可能となるという効果を奏する。
【００９９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が低下したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を低下させる制御を行う構成としてもよい。
【０１００】
伝搬環境の悪化によって、データを送信する伝送路の実効帯域が小さくなるとき、送信品質管理手段は誤り耐性を大きくすることで送信誤りの低減を図るようになっている。この際に、誤り耐性を大きくすると、データの伝送速度は小さくなることになる。ここで、上記本発明に係る構成によれば、このような状況に迅速に対応して送信するデータの符号化速度を低下させることによって、帯域の不足やバッファの輻輳を予防し、伝送誤りを抑制することが可能となるという効果を奏する。
【０１０１】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記送信品質管理手段が、前記送信手段が提供する伝送速度を計測するとともに、前記伝送速度に関する情報を前記送信状況として前記符号化速度管理手段に対して通知し、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に基づいて、前記伝送速度が上昇したことを認識した場合に、該伝送速度に対応して符号化速度を上昇させる制御を行う構成としてもよい。
【０１０２】
伝搬環境の改善によって、データを送信する伝送路の実効帯域が大きくなるとき、送信品質管理手段は誤り耐性を小さくする代償として、データの伝送速度を大きくすることができることになる。ここで、上記本発明に係る構成によれば、このような状況に迅速に対応して送信するデータの符号化速度を増加させることによって、再生品質を高めることが可能となるという効果を奏する。
【０１０３】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、データの送信量を所定の期間にわたって観測して得られる平均伝送速度に関する情報を取得する構成としてもよい。
【０１０４】
データの送信量を所定の期間にわたって観測して得られる平均伝送速度は、再送の影響や、誤り耐性の変更にともなう伝送速度の変化の影響を排除した送信能力の指標となる。したがって、このような平均伝送速度によって符号化速度が制御されることによって、瞬間的な送信状況の変化を受けずに、再生品質を高く保つことが可能となるという効果を奏する。
【０１０５】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記符号化速度管理手段が、前記送信品質管理手段から、前記送信状況として、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、ならびに、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率のうちの少なくとも１つを含む情報を取得する構成としてもよい。
【０１０６】
これにより、符号化速度管理手段は、送信品質管理手段から、伝送速度を推定することができる情報を取得することになるので、この推定された伝送速度に基づいて符号化速度の制御を行うことが可能となる。
【０１０７】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、符号化速度変更手段と、符号化速度管理手段とをさらに備え、前記符号化速度管理手段が、前記送信手段によって送信されたデータの受信側の通信装置から取得した、伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報、ならびに、前記送信品質管理手段が送達確認情報に基づいて算出した伝送誤り率のうちの少なくとも１つを含む情報を送信状況として取得し、この取得された送信状況に基づいて符号化速度の制御を行う構成としてもよい。
【０１０８】
これにより、符号化速度管理手段は、伝送速度を推定することができる情報を取得することになるので、この推定された伝送速度に基づいて符号化速度の制御を行うことが可能となる。上記の構成による利点は、既存の標準化された通信規約にもとづくデータリンク層を用いる際に、送信品質管理手段にＣ／Ｎやその他の値のフィードバックを受ける機能を設けられない場合にも対応できるという点にある。
【０１０９】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報である構成としてもよい。
【０１１０】
Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio、信号電力対雑音電力比）の値は、デジタル符号化変調処理を行う物理層の伝搬状況を表す良い指標であり、使用している物理層の変調方法を特定すれば、平均伝送速度の推定に利用できる。また、受信信号電力は雑音電力の影響を特定できる場合はＣ／Ｎと相関の高い指標として扱うことができる。
【０１１１】
Ｃ／ＮはＰＥＲとの相関も高いので、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値などの、デジタル符号化変調における誤り率を表す指標を、Ｃ／Ｎと同様に平均伝送速度の推定に利用してもよい。伝送誤り率は送信側が統計により求められる場合と、受信側から伝送してもらう場合の両方が考えられる。
【０１１２】
推定される平均伝送速度にもとづいて、符号化速度を制御することによって、再生品質を高く保つことが可能となるという効果を奏する。
【０１１３】
なお、Ｃ／Ｎや受信信号電力、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値は、受信側の物理層が管理していることが多いため、これをデータ伝送装置が通常備える通信機構を用いてフィードバックすることは、容易に実現できるという利点がある。
【０１１４】
また、本発明に係るデータ伝送装置は、以上のように、前記符号化速度管理手段が、通知された送信状況に適した符号化速度の有効範囲のうち、最大の符号化速度に設定する制御を行う構成としてもよい。これにより、再生品質を最大限良好な状態に保つことが可能となるという効果を奏する。なお、符号化速度は、送信状況に適した符号化速度の有効範囲のうち、ほぼ最大に設定すれば、上記のような効果を奏することができる。
【０１１５】
また、本発明に係るデータ受信装置は、以上のように、上記本発明に係るデータ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置であって、前記データ伝送装置からの指示に基づいて、該データ伝送装置から送信されたデータの伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報を、該データ伝送装置に送信する伝送制御手段を備えている構成である。
【０１１６】
データの受信側においては、通信の制御用に、伝送速度に応じて変動する各種パラメータが管理されていることが多い。このような情報を、データ伝送装置に対して要求があった場合に送信することによって、データの送信状況をデータ伝送装置側に伝えることが可能となる。これにより、データ伝送装置が送信状況を正確に把握することができるシステムを容易に構築することが可能となる。
【０１１７】
また、本発明に係るデータ受信装置は、以上のように、前記伝送速度に応じて変動するパラメータに関する情報が、前記送信されたデータの受信に関する信号電力対雑音電力比、受信信号電力、伝送誤り率、エラーベクトル振幅、および誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号とのハミング距離の平均値のうちの少なくとも１つを含む情報である構成としてもよい。これらの指標は、平均伝送速度との相関が非常に高いものである。よって、このような指標を送信側に送信することによって、送信側は、符号化速度の制御を的確に行うことが可能となり、再生品質を高く保つことが可能となるという効果を奏する。
【０１１８】
また、本発明に係る通信システムは、以上のように、上記本発明に係るデータ伝送装置と、前記データ伝送装置と通信ネットワークを介して通信可能に接続されており、該データ伝送装置からデータを受信するデータ受信装置とを備えている構成である。これにより、データ伝送装置から、データ受信装置に向けて、例えばストリームデータなどの伝送を行う場合に、伝搬状況が変化した場合でも、受信側での再生品質を所定レベルに保つことが可能な通信システムを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１９】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【０１２０】
（通信システム構成）
図３は、本実施形態に係る通信システム３０６の概略を示している。本実施形態では、通信システム３０６の一利用形態として、衛星放送あるいはＣＡＴＶからの映像データを送受信する形態を想定している。同図に示すように、通信システム３０６は、送信装置３０１および受信装置３０２を備えた構成となっている。送信装置３０１および受信装置３０２は、それぞれ無線による通信が可能となっており、無線ＬＡＮエリア内に配置される。すなわち、送信装置３０１と受信装置３０２とは、無線ＬＡＮ３０３によって通信接続されていることになる。
【０１２１】
放送局３０５から放送された映像などの放送サービスは、通信経路３０４を介して送信装置３０１に伝送される。通信経路３０４としては、例えば衛星放送による通信経路や、ＣＡＴＶネットワークによる通信経路が挙げられる。また、インターネットを通信経路３０４として用いる構成であってもよい。
【０１２２】
送信装置３０１は、通信経路３０４を介して映像データを受信し、受信した映像データをデータストリームとして無線ＬＡＮ３０３を介して受信装置３０２に転送する。本実施形態では、上記データストリームは、ＨＤＴＶ（Hi-Definition TV）と同様の、データ速度が一定（ＣＢＲ（Constant Bit Rate））で２４ＭｂｐｓのＭＰＥＧ−２  ＴＳ形式とし、無線ＬＡＮ３０３は、５ＧＨｚ帯を用いる８０２．１１ｅによるものとする。
【０１２３】
受信装置３０２は、送信装置３０１から受信したストリームデータに基づいて処理を行う装置である。具体的には、受信装置３０２は、例えば受信したストリームデータとしての映像データを表示する表示装置などによって構成されるものである。
【０１２４】
なお、送信装置３０１は、映像データなどのストリームデータを外部の装置に対して送信することが可能な装置であればどのような装置であってもよい。具体的には、送信装置３０１は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）プレイヤーやＨＤＤ（Hard Disk Drive）レコーダーなどの動画再生機能を備えた装置によって構成されていてもよい。
【０１２５】
（送信装置の構成）
図６は、送信装置３０１の構成例を示している。本実施形態では、送信装置３０１は、受信したＴＶデータを無線ＬＡＮ３０３によって受信装置３０２に転送するＳＴＢ（セットトップボックス）として機能するものとしている。同図に示すように、送信装置３０１は、チューナ部２およびデータ伝送装置１を備えた構成となっている。
【０１２６】
チューナ部２は、通信経路３０４から映像データを受信する処理を行うものである。具体的には、チューナ部２は、例えば地上波デジタル放送、衛星デジタル放送、ＣＡＴＶネットワーク、またはインターネットなどから映像データとしてのＴＶデータを受信する処理を行う。
【０１２７】
なお、以上で示した受信データはデジタルデータであるものが示されているが、例えば地上波アナログ放送などのアナログ信号を受信する構成とすることも可能である。この場合、チューナ部２とデータ伝送装置１との間に、ＭＰＥＧエンコーダのようなデジタル符号化器を設ければよい。このような構成とすれば、アナログ放送ＴＶデータを無線ＬＡＮ３０３を介して転送することが可能な通信システム３０６とすることができる。
【０１２８】
データ伝送装置１は、チューナ部２から送られてくる映像データを、ストリームデータとして受信装置３０２に対して無線ＬＡＮ３０３によって転送する処理を行うものである。また、データ伝送装置１は、チューナ部２に対して、該チューナ部２の動作を制御する制御信号、および、該チューナ部２における動作状況を示す制御信号を送受信する処理も行う。このデータ伝送装置１の詳細については後述する。
【０１２９】
なお、図６において、放送受信用アンテナとチューナ部の代わりに、撮像デバイスおよび映像信号処理部（ＭＰＥＧエンコーダを含むもの）を設ける構成とすれば、撮影した映像を無線にて受信装置へ伝送するデジタルビデオカメラとすることもできる。
【０１３０】
（受信装置の構成）
図７は、受信装置３０２の構成例を示している。本実施形態では、受信装置３０２は、送信装置３０１から受信した映像データを受信して、これを表示する表示装置として機能するものとしている。同図に示すように、受信装置３０２は、データ受信装置３、表示制御部４、および表示部５を備えた構成となっている。
【０１３１】
データ受信装置３は、送信装置３０１から無線ＬＡＮ３０３を介してストリームデータを受信する処理を行うものである。このデータ受信装置３の詳細については後述する。
【０１３２】
表示制御部４は、データ受信装置３から送られてきた映像データを表示部５に表示させる制御を行うものである。表示制御部４および表示部５は、一般的な表示装置に設けられている構成と同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０１３３】
（データ伝送装置のハードウェア構成）
図２は、上記データ伝送装置１のハードウェア面での機能ブロックを示している。同図に示すように、データ伝送装置１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１、メモリ１０２、符号化速度変更回路１０３、送信データバッファ１０４、受信データバッファ１０５、通信制御部１０６、変復調部１０７、ＲＦ制御部１０８、アンテナ１０９、および制御インタフェース１１０を備えた構成となっている。
【０１３４】
ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、符号化速度変更回路１０３、送信データバッファ１０４、受信データバッファ１０５、および制御インタフェース１１０は、システムバスに接続しており、これらの各構成間では相互にデータおよび信号の送受信が可能となっている。
【０１３５】
メモリ１０２は、各種プログラムや各種データを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＣＰＵ１０１が演算処理を行う際の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成される。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムおよび各種データをＲＡＭに読み出し、プログラムを実行することによって各種機能を実現する。このＣＰＵ１０１がプログラムを実行することによって実現される機能の詳細については後述する。
【０１３６】
制御インタフェース１１０は、ＣＰＵ１０１が実行した処理に基づいて生成された、チューナ部２に対する制御信号をチューナ部２に対して送信するとともに、チューナ部２の動作状況を示す制御信号をチューナ部２から受信する際のインタフェースとして機能するものである。
【０１３７】
符号化速度変更回路１０３は、チューナ部２から受信した映像データの符号化状態を変更するものである。この符号化速度変更回路１０３における処理の詳細については後述する。なお、符号化速度変更回路１０３は高速に処理を行うことが要求されるので、符号化速度を変更する処理を行う回路が形成されたＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されることが好ましいが、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行することによって符号化速度変更処理を行う構成とすることも可能である。
【０１３８】
送信データバッファ１０４は、受信装置３０２に対して無線ＬＡＮ３０３を介して送信すべきデータを一時的に格納するバッファである。また、受信データバッファ１０５は、受信装置３０２から受信したデータを一時的に格納するバッファである。この送信データバッファ１０４および受信データバッファ１０５は、ＲＡＭなどの一時記憶手段によって構成される。
【０１３９】
通信制御部１０６は、無線ＬＡＮ３０３を介して受信装置３０２との通信を行う際の制御を行うものである。変復調部１０７は、無線ＬＡＮ３０３で通信を行う際の変復調処理を行うものである。ＲＦ制御部１０８は、無線ＬＡＮ３０３で通信を行う際のＲＦ（Radio Frequency）通信に関する制御を行うものである。この通信制御部１０６、および変復調部１０７は、各処理を行う回路が形成されたＩＣによって構成され、ＲＦ制御部１０８は、該当制御を行うアナログ回路によって構成される。アンテナ１０９は、無線ＬＡＮ３０３で無線による通信を行う際に電波の送受信を行うものである。
【０１４０】
（データ受信装置のハードウェア構成）
図４は、上記データ受信装置３のハードウェア面での機能ブロックを示している。同図に示すように、データ受信装置３は、図２に示すデータ伝送装置１の構成とほぼ同様の構成となっている。異なる点としては、制御インタフェース１１０および符号化速度変更回路１０３が設けられていない一方、表示制御部４に対して映像データを送信する映像データ送信インタフェース１１１が設けられている点である。その他の構成については、上記した構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１４１】
（データ伝送装置の機能構成）
図１は、データ伝送装置１を処理内容に基づいて表現した機能ブロック図である。同図に示すように、データ伝送装置１は、アプリケーション２０１、符号化速度変更部（符号化速度変更手段）２０２、符号化速度管理部（符号化速度管理手段）２０３、送受信データインタフェース２０４、送信データ蓄積部（送信データ蓄積手段）２０５、受信データ蓄積部２０６、データ品質管理部（送信品質管理手段）２０７、伝送制御部（伝送制御手段）２０８、送信パケット分割部(送信パケット分割手段)２１３、受信パケット組立部２１４、誤り訂正符号化部(誤り訂正符号付加手段)２１５、誤り訂正復号部２１６、通信部（送信手段）２１１、およびスケジューラ２１２を備えた機能構成となっている。通信部２１１は、変調部２０９、復調部２１０、およびＲＦ制御部１０８を含んで構成される。
【０１４２】
アプリケーション２０１は、ＱｏＳパラメータを指定して、データリンク層のコネクションを設定する処理、および、符号化速度変更部２０２に映像データを入力させる制御を行うものである。符号化速度変更部２０２は、上記した符号化速度変更回路１０３によって実現されるものである。この符号化速度変更部２０２は、入力される映像データ、具体的にはＭＰＥＧ−２のデータストリームに対して、内部で一旦復号処理を行ったのち量子化ステップ幅を変えて再度符号化処理を行うか、または画像フレームの空間周波数表現における高域係数の削除処理を行うことで、速度を変更したデータストリームとして出力する処理を行う。
【０１４３】
符号化速度管理部２０３は、符号化速度変更部２０２に対して、目標となる符号化速度を制御情報として与えることにより、符号化速度変更部２０２から出力されるデータストリームの速度を制御するものである。符号化速度変更部２０２から出力されたデータストリームは、送受信データインタフェース２０４を介してデータリンク層機能を用いることで受信側に伝送される。
【０１４４】
送受信データインタフェース２０４は、データリンク層に対するインタフェースとして機能するものであり、実際には、データリンク層に対するドライバプログラムによって実現されるものである。この送受信データインタフェース２０４は、８０２．１１ｅやＨｉＳＷＡＮａと同様に、特定のデータリンクに対して要求されるＱｏＳの仕様を受け付けることができる。
【０１４５】
送信データ蓄積部２０５は、送信データバッファ１０４によって実現されるものであり、受信データ蓄積部２０６は、受信データバッファ１０５によって実現されるものである。符号化速度変更部２０２から送受信データインタフェース２０４を介して送信を要求されたデータは、データリンク層のパケットとして送信データ蓄積部２０５に蓄積される。送信データ蓄積部２０５に蓄積されたデータは、順次、送信パケット分割部２１３、誤り訂正符号化部２１５を経て、通信部２１１に入力され、そこで変調部２０９において符号化変調を施されて、無線伝送路としての無線ＬＡＮ３０３を経由して受信装置３０２に伝送される。
【０１４６】
ここで送信パケット分割部２１３は、送信データ蓄積部２０５にパケットとして蓄積されているデータを、所定のサイズ以下になるように、より小さなパケットに分割する。このサイズは伝送制御部２０８によって指定され、十分に大きい値である場合には、実際には分割は起こらない。誤り訂正符号化部２１５は、Reed Solomon符号などの誤り訂正符号を、送信パケット分割部２１３が出力したパケットに付加する。誤り訂正符号を付加するか否かについて、および、誤り訂正符号の符号化方式および／または符号化パラメータは、伝送制御部２０８によって指定される。さらに、変調部２０９が用いる符号化変調の方法(変調方式、付随する誤り訂正符号の方式、誤り訂正符号のパラメータの組み合わせ)も、伝送制御部２０８によって指定される。送信パケット分割部２１３が分割するサイズ、誤り訂正符号の使用／不使用、誤り訂正符号の符号化方式やパラメータ、および符号化変調の方法は、伝送制御部２０８を通じて指定されるが、実際の決定はデータ品質管理部２０７において行われる。データ品質管理部２０７は、送信データの誤り耐性を変更するために、これらの値を変更する。
【０１４７】
無線ＬＡＮ３０３を介して外部の装置（受信装置３０２）から伝送されてくるデータは、通信部２１１によって受信され、復調部２１０によって復調が行われる。送信側で誤り訂正符号の付加が行われている場合には、誤り訂正復号部２１６で復号が行われる。また、送信側の送信パケット分割部２１３でパケットが分割されている場合には、受信パケット組立部２１４にて分割前のパケットが組み立てられて復元される。その後、受信したデータは、受信データ蓄積部２０６に格納される。受信したデータのうち、送達確認情報（ＡＣＫ）のようなデータリンク層の制御データは、伝送制御部２０８に送られ、データリンク層よりも上位の層、すなわち、例えばアプリケーション２０１に使用されるデータは、送受信データインタフェース２０４を介して順次データリンク層の上位に引き渡される。
【０１４８】
なお、図１の構成では、送信パケットを分割してから、分割されたパケットに誤り訂正符号を付加するようにしているが、送信パケット分割部２１３と誤り訂正符号化部２１５とを入れ替えて、先に誤り訂正符号を付加してから、誤り訂正符号が付加されたパケットを分割するようにしてもよい。この場合、受信側も対応して、受信パケット組立部２１４と誤り訂正復号部２１６とを入れ替え、受信したパケットを組み立ててから、組み立てられたパケットに対して誤り訂正の復号を行う構成とする。送信パケット分割部２１３や受信パケット組立部２１４の処理、およびパケットに必要な制御情報については、８０２．１１と同様のもので実現可能であり、ここではその詳細を省略する。
【０１４９】
スケジューラ２１２は、データリンクに対して要求されるＱｏＳの仕様を維持することを目的として、送信を行う時刻や時間（送信機会）を送信側のデータリンク層として機能する伝送制御部２０８に対して指示するモジュールである。なお、スケジューラ２１２は、無線ＬＡＮ３０３によって通信可能な複数の通信装置の中で、１つの通信装置内に設けられることになる。すなわち、本実施形態では、無線ＬＡＮ３０３には、送信装置３０１と受信装置３０２とが接続されている構成となっているので、送信装置３０１内のデータ伝送装置１内にスケジューラ２１２が設けられている。
【０１５０】
なお、後述するように、スケジューラが、送信装置３０１とは異なる通信装置内に設けられている場合には、データ伝送装置１には、スケジューラ２１２が設けられていない構成とすることになる。この場合、伝送制御部２０８に対する指示は、外部の通信装置内に設けられているスケジューラから無線ＬＡＮ３０３を介して、データリンク層の制御パケットとして伝えられることになる。
【０１５１】
伝送制御部２０８は、データリンク層による通信制御を行うものである。具体的には、伝送制御部２０８は、受信装置３０２に対して送信されたパケットのうち、受信装置３０２側から所定の時間ＡＣＫが返されないパケットがあった場合、該当パケットの再送を行う。
【０１５２】
データ品質管理部２０７は、パケットごとの再送の状況、送信データ蓄積部２０５におけるデータの蓄積状況、送受信データインタフェース２０４を介して送信要求されたストリームデータの平均速度、および、ある期間におけるＰＥＲなどで示される送信状況を管理する。また、データ品質管理部２０７は、復調部２１０、誤り訂正復号部２１６、受信パケット組立部２１４、または受信データ蓄積部２０６から、受信処理に係る誤り率などの受信状況を表す情報を収集することができる。この受信状況は送信側のデータ品質管理部２０７に伝送され、送信状況の管理に用いられる。データ品質管理部２０７は、このようにして得られる送信状況から、送信データの誤り耐性を変更するために、送信パケット分割部２１３が分割するサイズ、誤り訂正符号の使用／不使用、誤り訂正符号の符号化方式やパラメータ、および／または 符号化変調の方法を随時決定し、上記のとおり伝送制御部２０８を通じて伝達する。
【０１５３】
なお、アプリケーション２０１、符号化速度管理部２０３、データ品質管理部２０７、伝送制御部２０８の一部、スケジューラ２１２の一部は、図１で示した構成において、ＣＰＵ１０１が、該当機能を実現するプログラムを実行することによって実現される。伝送制御部２０８の残りの部分、および、スケジューラ２１２の残りの部分は通信制御部１０６の一部によって実現される。通信部２１１は、通信制御部１０６の残りの部分、変復調部１０７、ＲＦ制御部１０８、およびアンテナ１０９によって実現される。
【０１５４】
（データ受信装置の機能構成）
図５は、データ受信装置３を処理内容に基づいて表現した機能ブロック図である。同図に示すようにデータ受信装置３は、図１に示すデータ伝送装置１の構成とほぼ同様の構成となっている。異なる点としては、アプリケーション２０１、符号化速度変更部２０２、符号化速度管理部２０３、スケジューラ２１２、およびデータ品質管理部２０７が設けられていない一方、表示制御部４に対して映像データを送信する映像データ送信部２１７が設けられている点である。映像データ送信部２１７は、図４に示す映像データ送信インタフェース１１１によって実現される。その他の構成については、上記した構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１５５】
データ受信装置３は、データリンク層以下についてはデータ伝送装置１と同様の処理を行い、送信装置３０１から送られてくるデータリンク層のパケットに対して送達確認情報（ＡＣＫまたはＮＡＣＫ）などを返送する処理を行う。
【０１５６】
（データ伝送装置における処理）
以下では、上記のような構成の通信システム３０６においてストリームデータの伝送が行われる際に、伝送路の伝搬状況が変化した場合のデータ伝送装置１における処理動作を説明する。なお、以下の説明では、５ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ｅ準拠の無線ＬＡＮと同じ設定を用いている部分があるが、本発明に係る通信システム３０６、データ伝送装置１およびデータ受信装置３は、これに限定されるものではない。例えば、ＨｉＳＷＡＮａや、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｂ等の既存の標準を用いる場合でも、同様の形態を実施可能である。
【０１５７】
まず、アプリケーション２０１は、受信装置３０２に対してストリームデータの送信を開始する際に、送受信データインタフェース２０４に対してＱｏＳパラメータを指定し、データリンク層のコネクションを設定する。ＱｏＳパラメータとは、伝送されるデータのトラヒック特性を維持するために、ＱｏＳ制御機構(本実施形態では、データ品質管理部２０７、伝送制御部２０８、およびスケジューラ２１２を含む)に指定するパラメータである。ここで、トラヒック特性とは、伝送されるデータが持つ統計的性質や要求仕様であって、例えば平均データ速度、最大データ速度、最低データ速度、データサイズや送信間隔の平均値、ＰＥＲや伝送遅延やジッタなどの最大許容限度などである。
【０１５８】
ここでのＱｏＳパラメータは、上記のトラヒック特性の一部に加えて、再送用の余剰帯域の上限を指定するものとする。具体的には、５ＧＨｚ帯を使用する８０２．１１ｅを想定して、アプリケーション２０１は、平均データ速度を２４Ｍｂｐｓ、通常のＭＡＣフレームに含めるデータサイズをＴＳパケット１０個、再送用の余剰帯域の上限を１０％、最大許容遅延時間を６４ミリ秒と設定する。
【０１５９】
アプリケーション２０１によって要求されたＱｏＳパラメータは、送受信データインタフェース２０４からデータ品質管理部２０７に伝えられ、データ品質管理部２０７によるＱｏＳの維持および管理に用いられる。データリンク層コネクションの設定が完了すると、アプリケーション２０１は、転送するデータがある限り、設定された平均データ速度（２４Ｍｂｐｓ）でＭＰＥＧ２−ＴＳのデータを符号化速度変更部２０２に入力として与え続ける。符号化速度変更部２０２は、送信開始直後では、チューナ部２から入力されるデータストリームに対して速度変更処理を施さず、そのままの２４Ｍｂｐｓのストリームデータとして、送受信データインタフェース２０４に対して出力する。
【０１６０】
アプリケーション２０１が上記の処理を行うときのデータ品質管理部２０７における処理の流れを図８のフローチャートに、符号化速度管理部２０３における処理の流れを図９のフローチャートに示している。以下、データ品質管理部２０７および符号化速度管理部２０３の処理について順次説明する。
【０１６１】
（データ品質管理部における処理）
アプリケーション２０１が、ＱｏＳパラメータを指定してデータリンク層のコネクションを設定した場合、データ品質管理部２０７は、要求されたＱｏＳにもとづくコネクションの受け入れ処理を行う（ステップ４０１、以降、Ｓ４０１のように称する）。具体的には、次のように受け入れ処理が行われる。アプリケーション２０１によって要求されたＱｏＳパラメータは、スケジューラ２１２にも伝送される。そして、スケジューラ２１２が、アプリケーション２０１が要求したＱｏＳを確保できると判定すると、これがデータ品質管理部２０７に伝送され、データ品質管理部２０７において受け入れが成立したことが確認される。
【０１６２】
要求されたＱｏＳパラメータの受け入れが成立すると、データ品質管理部２０７は、コネクションの設定指示を送受信データインタフェース２０４に送信する。そして、送信装置３０１側の送受信データインタフェース２０４と受信装置３０２側の送受信データインタフェース２０４との間で、コネクションの設定処理が行われる。
【０１６３】
コネクションの設定処理にともない、データ品質管理部２０７は、コネクションの設定処理によって設定されたＱｏＳパラメータに基づいて、そのＱｏＳを維持できるような内部のパラメータを選択と設定を行う。図１の構成において、ＱｏＳを維持するうえで設定可能なパラメータは、伝送速度と送信データに与える誤り耐性に関するものである。
【０１６４】
伝送速度と誤り耐性はトレードオフの関係にある。図１１は、変調部２０９が行う符号化変調処理における、変調方式、符号化率、伝送速度、および誤り耐性の関係を表している(符号化方式は既定とする)。これ以外にも、送信パケット分割部２１３がパケットを分割するサイズを小さくすると、誤り耐性は大きくなるが、制御ヘッダ等の送信時のオーバーヘッドの分だけデータ量が増加して、伝送速度は小さくなる。また、誤り訂正符号付加部２１５が誤り訂正符号を使用すると、使用しない場合に比べて、誤り耐性は大きくなるが、符号の増加分だけデータ量が増加して、伝送速度は小さくなる。
【０１６５】
ＱｏＳを維持するにはデータ速度を上回る伝送速度は必須だが、図１の構成においては伝送速度にとって最も変調方法の選択が支配的である。そこで、データ品質管理部２０７は、まず、その条件を満たす変調方法を選択する。すなわちＳ４０２において、データ品質管理部２０７は、再送用帯域を含めて２６．４Ｍｂｐｓ（２４Ｍｂｐｓの１１０％）の伝送速度を持つ符号化率３／４の１６ＱＡＭ（物理層レベルの伝送速度３６Ｍｂｐｓ）を選択し、選択された変調方法は伝送制御部２０８を通じて変調部２０９に伝えられる。
【０１６６】
データ品質管理部２０７は、変調方法の他にも、送信パケット分割部２１３における分割サイズ、誤り訂正符号化部２１５における誤り訂正符号の使用／不使用、および、誤り訂正符号の符号化方式やパラメータを選択できるようになっている。ここでは、簡単のため、分割が行われるサイズは、事実上分割が行われないほど十分に大きく設定されており、誤り訂正符号は使用しないものとして、説明を進める。
【０１６７】
以上のような初期化処理が完了すると、データ品質管理部２０７は、設定したコネクションの送信状況を継続的に観測し、送信状況に変化が生じた場合に、それに対応した処理を行う。具体的には、データ品質管理部２０７は、大別すると、ストリームデータの平均伝送速度、データリンク層以下のＱｏＳ制御に用いる伝搬環境の指標となる情報、および、送信データ蓄積部２０５における送信待ちデータの蓄積状況、という３つの情報を送信状況として観測する。以下、これらのデータの意味と関連する処理について順次説明する。
【０１６８】
まず、ストリームデータの平均伝送速度に関する処理について説明する。データ品質管理部２０７は、適当な所定の単位時間ごとに、無線ＬＡＮ３０３に対して送信されるストリームデータのスループットを実測する（Ｓ４１１）。なお、ここでいうスループットとは、ストリームデータの平均伝送速度に対応するものである。そして、スループットの実測結果を符号化速度管理部２０３に対して、レジスタなどの手段を用いて提示する（Ｓ４１２）。Ｓ４１２における処理が完了すると、初期化処理が完了した状態からの処理に戻る。
【０１６９】
なお、スループットは、符号化速度変更部２０２が出力可能な最大の符号化速度に直接対応するものである。よって、符号化速度管理部２０３は、提示されたスループットの実測結果を適当なタイミングで参照し、符号化速度をできるだけ大きくするように符号化速度の管理を行うことになる。
【０１７０】
スループットは、単位時間ごとのＡＣＫを受けた送信パケットの総データ量を集計することによって実測することができる。なお、スループットは、後述する他の送信状況を表す指標よりも比較的長い区間で観測されことになるので、求められる精度も他の指標と比較して多少粗くても良いことになる。よって、スループットを実際に実測する代わりに、他の相関の強い指標からスループットまたはスループットの上限を推定するようにしてもよい。ここでは、スループットとはストリームデータの実効的な伝送速度だが、スループットの上限とはデータリンク層が上位に提供できる伝送速度にあたる。具体的には、後述するＣ／ＮやＰＥＲを、スループットの上限を推定する指標として用いることが可能である。
【０１７１】
次に、ＱｏＳ制御に用いる伝搬環境の指標となる情報に関する処理について説明する。データ品質管理部２０７は、適当な所定の単位時間ごとに、伝搬環境の指標となる伝搬情報として、ＰＥＲまたはＣ／Ｎを観測する（Ｓ４２１）。ここで、瞬時的な変動の影響を排除するために、観測されたＰＥＲまたはＣ／Ｎは平均（あるいは移動平均）を算出し、この平均値を伝搬環境の指標とする。
【０１７２】
ＱｏＳの制御は、より上位の処理となる、スループットに基づく符号化速度の制御よりも精緻に行う必要がある。よって、Ｓ４２１において観測を行う単位時間は、スループットの観測を行う単位時間と同等か、それより短い区間にする。
【０１７３】
ＰＥＲは送達確認情報（ＡＣＫ）を集計することによって容易に算出することができる。このほかＨｉＳＷＡＮａのように、受信装置３０２側で送達状況を集計して算出された送達状況結果が送信装置３０１側に伝送され、この送達状況結果からＰＥＲまたはＰＥＲに相当する情報を得てもよい。
【０１７４】
Ｃ／Ｎの値は、デジタル符号化変調処理を行う物理層の伝搬状況を表す良い指標であり、使用している物理層の変調方法を特定すれば、スループットの上限を推定するのに利用できる。Ｃ／Ｎは、受信装置において搬送波電力から雑音電力の影響を除外して得られるものであるから、雑音電力が固定値とみなせる場合など、その影響を特定できる場合は、ＲＳＳＩ（またはＲＳＳＩから導出される情報）をＣ／Ｎの代わりの指標として利用してもよい。Ｃ／Ｎ自体の観測は受信装置３０２側で行われるものであり、送信装置３０１側でＣ／Ｎを取得するには、受信装置３０２側で観測した値を伝送してもらう必要がある。なお、Ｃ／Ｎは、一般にデジタル符号化変調の受信側が内部で制御用に管理している値であるので、このＣ／Ｎの値を受信装置３０２側から送信装置３０１側へ送信するように構成することは容易に実現することが可能である。
【０１７５】
また、Ｃ／ＮはＰＥＲとの相関が高い。そこで、Ｃ／ＮからＰＥＲを推定することができる。また、ＰＥＲや、その他のデジタル符号化変調における誤り率を表す指標を、Ｃ／Ｎと同様にスループットの上限の推定に利用してもよい。具体的には、ＥＶＭ（エラーベクトル振幅、一定個数の受信信号シンボルについてＩＱ平面上における理想信号値との差分の二乗平均平方根を求めた値）や、誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号のハミング距離の平均値（復号誤りを起こしたデータについても、適当な距離を持つものとして平均に加えてもよい）、などである。これらはＣ／Ｎと同様に、符号化変調を行う物理層の処理の中で取得できるという利点がある。
【０１７６】
なお、受信装置３０２のデータ受信装置３において、データ伝送装置１からＣ／Ｎの送信要求を受信すると、これが伝送制御部２０８で確認され、伝送制御部２０８の制御に基づいて、制御用に管理しているＣ／Ｎの値に関する情報が、データ伝送装置１に対して送信される。ここで、データ受信装置３からデータ伝送装置１に対して送信される情報としては、Ｃ／Ｎに限らず、受信信号電力、および伝送誤り率、ＥＶＭ、誤り訂正前の受信符号と誤りを訂正して得られる正しい符号のハミング距離の平均値などの値に関する情報であってもよい。
【０１７７】
次に、取得された伝搬情報の値、すなわち、ＰＥＲまたはＣ／Ｎの値が所定の第１のしきい値よりも悪くなっているか否か、すなわち、伝搬状況が悪化しているか否かが判定される（Ｓ４２２）。Ｓ４２２の結果、伝搬状況が悪くなっていることが確認された場合、Ｓ４２３の処理に移行する。
【０１７８】
Ｓ４２３では、ＱｏＳ制御機構の一部を成すスケジューラ２１２が帯域の補填を行うなどして、ＰＥＲが悪化している状況でもスループットが維持されているかどうかの確認が行われる（Ｓ４２３）。具体的な方法としては、ＰＥＲの観測ごとにスループットを記録しておき、スループットが前回と比べて実際に低下していないか調べる方法がある。同様に、ＰＥＲの観測ごとに送信データ蓄積部２０５の蓄積状況を記録しておき、蓄積データ量が前回と比べてあるしきい値よりも増加していないかを調べる方法もある。
【０１７９】
Ｓ４２３において、スループットが維持されていると判断された場合には、初期化処理が完了した状態からの処理に戻る。一方、Ｓ４２３において、スループットが維持されていないと判断された場合には、データ品質管理部２０７は、ＰＥＲの改善を図るために、変調方法をより誤り耐性の強いものに変更する指示を伝送制御部２０８に送信し、変調部２０９に伝わるようにする（Ｓ４２４）。
【０１８０】
このように、データ品質管理部２０７は、伝搬状況が悪化している場合に、すぐに誤り耐性を強くする処理を行わずに、Ｓ４２３における確認を行っている。これは、変調方法の誤り耐性を強いものに変更する場合、物理層の伝送速度を急激に低下させることになり、符号化速度を下げることによる再生品質の低下を招くことになるので、必要以上に誤り耐性を強くしないことを目的としている。
【０１８１】
Ｓ４２４において、変調方法を誤り耐性の強いものに変更した場合は、物理層の伝送速度が減少した分だけ、送受信データインタフェース２０４へのストリームデータの流入速度を抑える必要がある。そこで、データ品質管理部２０７は、符号化速度管理部２０３に対して新たな物理層の伝送速度をできるだけ早期に通知する（Ｓ４２７）。この通知は、符号化速度管理部２０３による符号化速度の抑制を早期に行うためには、割り込みなどの迅速な通知方法によって行うことが望ましい。
【０１８２】
一方、Ｓ４２２において伝搬状況が悪くなっていないと判断された場合には、逆に、取得された伝搬情報の値、すなわち、ＰＥＲまたはＣ／Ｎの値が、所定の第２のしきい値よりも良くなっているかどうか、すなわち伝搬状況が改善されているか否かが判定される（Ｓ４２５）。伝搬状況が改善されている場合には、変調方法を誤り耐性の弱いものにする代償として、データ品質管理部２０７は、物理層の伝送速度を上げるという指示を、伝送制御部２０８に送信し、変調部２０９に伝わるようにする（Ｓ４２６）。
【０１８３】
なお、Ｓ４２５において伝搬状況が改善されたことが確認された後に、急激に誤り耐性を弱くしてしまうと、伝送誤りを起こす可能性が高くなる。よって、伝送速度を上げる場合には、第２のしきい値よりも良くなっている状況が所定の回数分連続して観測された場合に誤り耐性の変更を行うようにする、履歴依存的な制御を行うようにしてもよい。
【０１８４】
Ｓ４２６において、変調方法が変更されると、それによって物理層の伝送速度が急激に上昇することになる。よって、データ品質管理部２０７は、符号化速度管理部２０３に対して、新たな物理層の伝送速度をできるだけ早期に通知する（Ｓ４２７）。ただし、符号化速度を早期に増加させるかどうかの判断は、符号化速度管理部２０３に委ねる。
【０１８５】
次に、送信データ蓄積部２０５における送信待ちデータの蓄積状況に関する処理について説明する。データ品質管理部２０７は、送信データ蓄積部２０５における送信待ちデータの蓄積状況の変化を観測する（Ｓ４３１）。この観測は、前二者に比べて短い区間で行われる。
【０１８６】
具体的には、送信データ蓄積部２０５において、流入するデータ量（蓄積される送信パケットに含まれるデータの量）と、流出するデータ量（ＡＣＫを返されることで開放が可能となる送信パケットに含まれるデータの量）とに基づいて、データ品質管理部２０７は送信データ蓄積部２０５に蓄積されている送信待ちデータの量を随時観測しておく。送信データ蓄積部２０５では、個々のデータリンクに対して、指定されるＱｏＳパラメータの平均データ速度と最大許容遅延時間に見合う蓄積可能容量（例えば、平均データ速度×最大許容遅延時間＋適当なマージン）を蓄積できるが、上記の観測時に残り容量（蓄積可能容量−送信待ちデータの量）が所定の第３のしきい値を切ったことが確認された場合に、データ品質管理部２０７は、送信データ蓄積部２０５に輻輳が発生としたものと認識する。この第３のしきい値は、この後所定の時間（伝搬特性に係るパラメータとして別途定める）にわたるバースト誤りが発生しても、ＱｏＳパラメータの平均のデータ速度によって溢れが生じないことを基準として設定される。
【０１８７】
同様に、送信データ蓄積部２０５に蓄積されるデータ量の所定単位時間における増加量が所定の第４のしきい値を越えると、データ品質管理部２０７は、実効的にバースト誤りが発生したものと認識する。この第４のしきい値は、ある期間にわたるバースト誤りの発生によって、ＱｏＳパラメータの平均データ速度に匹敵するデータ増加量を基準として設定される。このように、スループットや伝搬状況の指標情報に加えて、送信待ちデータの蓄積状況を随時観測することが、本実施形態におけるデータ品質管理部２０７の特徴である。
【０１８８】
データ品質管理部２０７が、送信データ蓄積部２０５の蓄積状況に基づいて上記のように輻輳の発生を検知すると（Ｓ４３２）、符号化速度管理部２０３に対して残りバッファ容量に関する情報と現在のスループット(あるいはスループットの代わりとなる物理層の伝送速度とＰＥＲの組など)、または残りバッファ容量に見合う新たな符号化速度の候補値を、必要ならば割り込みなどの手段を用いてできるだけ早期に通知する（Ｓ４３３）。このように早期に通知することによって、符号化速度を早期に抑制することが可能となり、バッファ溢れを予防しやすくなる。なお、輻輳は伝搬状況の悪化以外の原因（受信側のバッファ不足、スケジューラから送信機会が与えられない等）で発生することがあり、伝搬状況の変化による誤り耐性の制御はＳ４２１〜Ｓ４２７の手順で行っているので、ここでは誤り耐性を変更していない。
【０１８９】
ここで、Ｓ４３３の処理を実行する際、Ｓ４２１などで取得した直近の伝搬状況を参照し、状況が悪いと判断されるときだけ誤り耐性の強いものに変更するようにしてもよい。なお、無条件で誤り耐性を強くなるように変更すると、伝送速度は低下するので、伝搬状況の悪化が原因でないときは、輻輳状況が改善しないか、または悪化することがある。
【０１９０】
また、データ品質管理部２０７が、送信データ蓄積部２０５の蓄積状況に基づいて上記のようにバースト誤りを検知すると（Ｓ４３４）、誤り耐性の強いものに変更する指示を伝送制御部２０８に対して行う（Ｓ４３５）。その後、データ品質管理部２０７は、符号化速度管理部２０３に対して新たな伝送速度を、必要ならば割り込みなどの手段を用いてできるだけ早期に通知する（Ｓ４２７）。
【０１９１】
ここまでの説明において、データ品質管理部２０７が誤り耐性を変更するときは、変調部２０９が用いる変調方法を変更しているが、それ以外にもパケット分割部が分割を行うサイズを変更することや、誤り訂正符号を使用するように変更すること、また使用している誤り訂正符号のパラメータを変更することで、誤り耐性を変更することが可能である。
【０１９２】
一般的には、誤り耐性を強くするためには、符号化変調の方法を変えることがもっとも効果が高いが、代償として伝送速度が大きく低下し、代表的な誤り訂正符号であるReed Solomon符号を使用することは、ランダムに発生する誤り（ランダム誤り）には一定の効果があるが、誤りが連続するバースト誤りに対しては効果がなく、パケットをより小さな分割することは、制御ヘッダなどのオーバーヘッドを増加させるが、フェージングなどにより発生するバースト誤りには一定の効果がある、という関係がある。これらを変更して得られる効果は、相互に影響を及ぼし合ううえに、プロトコルや誤り訂正符号の持つ制御ヘッダのオーバーヘッドや、通信部が用いる変調方式や周波数帯の持つ特性に加えて、実行時の動作状況（伝送速度、変調方法やパケットサイズなどの誤り耐性を与える方法）や伝搬状況（Ｃ／Ｎ、ＰＥＲ、送信データ蓄積状況により検知される輻輳やバースト誤り）にも依存する。
【０１９３】
例えば、フェージングの影響による誤りが多い場合は、ＰＥＲ（の移動平均）が所定の値以上になる傾向や、Ｃ／ＮやＲＳＳＩなどの信号電力の伝搬を表す指標から推定されるＰＥＲよりも、実際に測定されるＰＥＲが悪い傾向がある。このようにフェージングの影響が多い場合にReed Solomon符号を使用しても、上記のとおり誤り訂正の効果は得られずに、オーバーヘッドの分だけ逆効果になることがある。
【０１９４】
そこで、実際の測定にもとづき、上記の複数の条件を考慮して、現在の状態から、実行時の状況などに伴って遷移する次の状態への対応を示す遷移表を事前に作成しておき、データ品質管理部２０７は、表を参照して次の状態を得ることで、次の状態に対応する誤り耐性を設定する内部のパラメータ（変調方法、誤り訂正符号の使用の有無やパラメータ、パケットのサイズ)が得られるようにしてもよい。
【０１９５】
また、誤り耐性と伝送速度にはトレードオフがあるから、誤り耐性のデータ品質管理部２０７が表を参照する際、必要ならば誤り耐性と同時にスループットの上限の推定を行って、選択しようとする誤り耐性や伝送速度が選択可能かどうかをスケジューラ２１２に問い合わせるようにしてもよい。
なお、ストリームデータを構成する送信パケットは、それぞれに設定されている有効期限までに受信側に伝送する必要がある。よって、データ伝送装置１では、送信データ蓄積部２０５から送信するために取り出したパケットが有効期限を過ぎているか、あるいは間に合わないと判定されるときは、そのパケットは実際には送信せずに廃棄する機能を備える。このような廃棄の発生は伝送誤りと等価であり、伝送路のどこかで輻輳が起こっている状況を示唆していることになる。したがって、データ品質管理部２０７は、このパケットの廃棄を検出することによって、Ｓ４３２における輻輳の検知を行うようにしてもよい。
【０１９６】
以上に述べたとおり、データ品質管理部２０７は、スループット、ＱｏＳ制御に用いる伝搬環境の指標、そして送信待ちデータの蓄積状況、という３つの情報を送信状況として、それぞれに適したタイミング（頻度）で観測する。そして、重要度に応じた緊急度で符号化速度管理部２０３に表示または通知を行うことで、ストリームデータの伝送誤りをできるだけ予防することを図っている。
【０１９７】
ここで、Ｓ４０２における処理に関して、トラヒック特性とスケジューリングとの関係を示す具体的な事例について説明する。なお、ここで示す具体例は、あくまで一例であり、数値などは実装状況に応じて適宜変更されるものである。ＨＤＴＶのＭＰＥＧ−２  ＴＳトラヒック特性にもとづくＱｏＳ仕様は例えば次のように設定される。ＰＥＲの目標仕様は、再生品質の基準として定められるものであり、例えば１０Ｅ−８と設定される。最大許容遅延は、例えば６４ｍｓと設定される。この例では、双方向通信ではないので、バッファサイズが許せば最大許容遅延をもう少し大きくしてもよい。
【０１９８】
パケットサイズは、例えば１．４Ｋバイトと設定される。ここで、パケットサイズが大きいほど伝搬環境の悪化に対してＰＥＲが悪くなるが、パケットサイズを小さくしすぎると、ＭＡＣプロトコルの制御情報のオーバーヘッドが増大し必要帯域が増加する。
【０１９９】
最大データ速度と平均データ速度はＣＢＲなので、例えば前述と同じ２４Ｍｂｐｓ＋１０％（１０％は再送帯域で前記ＰＥＲの目標使用と、想定する平均的なＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）から必要量を見積もる)、と設定される。
【０２００】
一方、双方向の音声通話用のトラヒックは、ＭＰＥＧ−２  ＴＳの場合とは全く異なる特性を持っており、コーデックのサンプリング間隔や圧縮率から決まるデータ速度は高々６４Ｋｂｐｓ程度のＣＢＲであるが、パケットサイズや平均送信間隔、最大許容遅延時間については非常に小さく短いものが要求されるため、再送を行える回数はかなり少ない。そこで、所望の再生品質を達成できるだけのＰＥＲを実現する比較的誤り耐性の大きくすることになる。
【０２０１】
ＣＢＲと違って、最大データ速度と平均データ速度の異なるＶＢＲ（Variable Bit Rate）のトラヒックについては、バッファを用いた平滑化や詰め物を行ってＣＢＲに変換して処理する方法がある。
【０２０２】
スケジューラは、コネクション設定の受け付け処理時に、上記のようなトラヒックの特性を受け取る。スケジューラは、ＷＦＱ（weighted fair queuing）などの既存の技法を用いて、各トラヒックの要求を満たすように、実行時に各データリンクへの帯域割り当てを行うことになる。なお、全トラヒックの最大データ速度の合計が伝送路の帯域を越えるときは、コネクション設定の受け付け時に設定を拒否することで、保守的に帯域の不足を予防することもできる。
【０２０３】
（符号化速度管理部における処理）
次に、図９に示すフローチャートに基づいて、符号化速度管理部２０３の処理について説明する。以下では、アプリケーション２０１が指定したＱｏＳパラメータによってデータリンク層のコネクションが設定された状態での説明となっている。すなわち、符号化速度変更部２０２は、当初、入力されるストリームデータに対して速度変更処理を施さず、そのままの２４Ｍｂｐｓで出力し、送受信データインタフェース２０４に与えるものとしている（Ｓ５０１）。
【０２０４】
符号化速度管理部２０３は、Ｓ５０１の初期化処理を終えると、データ品質管理部２０７からの情報伝達を随時監視し、状況に変化が生じればそれに対応した処理を行う。上記したように、データ品質管理部２０７からの情報伝達には、割り込み等で伝えられる緊急性の高い緊急通知処理と、レジスタ等に記憶される情報を符号化速度管理部２０３が自律的に確認する確認処理との２種類がある。
【０２０５】
データ品質管理部２０７からの緊急通知があると（Ｓ５０２）、符号化速度管理部２０３は、その通知の内容を順次判定する。通知が物理層の伝送速度の低下を指示するものであれば（Ｓ５２１）、指示された伝送速度に対応して、符号化速度をどの程度低下させるかを判定する。例えば、当初は符号化率３／４の１６ＱＡＭで、再送分を含めて２６．４Ｍｂｐｓの帯域を得ていたが、誤り耐性がより強い符号化率１／２の１６ＱＡＭへの変更指示が通知されたとすると、物理層の伝送速度は３６Ｍｂｐｓから２４Ｍｂｐｓに低下することになる。
【０２０６】
ここで、符号化速度管理部２０３は、データリンク層以下のパケット化のオーバーヘッドや、再送分の帯域、実機における物理層の実効的な伝送速度、その他のマージンなどを考慮して、ＭＰＥＧ−２ＴＳのデータストリームの符号化速度を２４Ｍｂｐｓから、どこまで落とすかという目標の速度を決定する。実用上は、上記の条件を考慮して、現在の状態から、伝送速度の低下などの事象に伴って遷移する次の状態への対応を示す遷移表を事前に作成しておき、表を参照して次の状態を得ることで、次の状態対応する目標速度が得られるようにすればよい。目標速度が決定すれば、それを符号化速度変更部２０２に指示し、その目標速度によるトランスコーディングを開始させる（Ｓ５２２）。
【０２０７】
データ品質管理部２０７からの通知が物理層の伝送速度の上昇を表すものであれば（Ｓ５２３）、符号化速度管理部２０３は、同様にして目標の符号化速度を決定し、それを符号化速度変更部２０２に指示して、より大きな符号化速度でトランスコーディングを開始させる（Ｓ５２４）。
【０２０８】
なお、伝送速度を上昇させる指示が行われたということは、悪くなっていた伝搬条件が改善されたこと、あるいは、帯域を共有していた他のデータ伝送処理が終了したこと、などを意味することになる。しかしながら、この場合に、物理層の速度を最大にするような符号化速度に急激に上昇させると、バッファの輻輳を招く可能性がある。よって、符号化速度管理部２０３は、少しの時間符号化速度の上昇を遅らせる履歴依存的な制御を行ってもよい。また、別の方法として、現在のトランスコーディング技術では符号化速度の目標値は物理層の速度と比較してより細かく設定できるので、符号化速度変更部２０２に対して徐々に符号化速度を上げるように指示するようにしてもよい。
【０２０９】
また、さらに別の方法として、指示された伝送速度が本来のストリームデータのデータ速度に比べて十分大きいときは、符号化速度を物理層の速度(またはＱｏＳパラメータとして指定した速度)を目一杯使えるように符号化速度を上昇させてもよい。仮に物理層の伝送速度が２４Ｍｂｐｓから３６Ｍｂｐｓに上がり、本来のメディアのデータ速度が２４Ｍｂｐｓ（再送分の帯域を含めると２６．４Ｍｂｐｓ）であるとき、新たな伝送速度はメディアのデータ速度に比べて余裕があるので、若干の伝送誤りが生じても、ＱｏＳ制御機構による再送処理などで補われる可能性が高い。なお、このように速度を上昇させる際、必要ならば符号化速度管理部２０３が余剰の帯域の補填が期待できるかどうかをスケジューラ２１２に問い合わせるようにしてもよい。
【０２１０】
さらに、遅延しても輻輳などの不都合は生じないので、符号化速度変更部などの実装上の都合で、符号化速度の上昇が遅延されることがあってもよい。また、上述した複数の方法を、組み合わせて用いることも可能である。この場合、種々の条件を考慮し、現在の状態から遷移する次の状態への対応を示す遷移表を事前に作成しておき、表を参照して次の状態を得ることで、次の状態対応する目標速度が得られるようにすることができる。
【０２１１】
データ品質管理部２０７からの通知が、残りのバッファ容量に関する情報あるいは残りのバッファ容量にもとづく符号化速度の指定であるときは（Ｓ５２５）、符号化速度管理部２０３は、それを符号化速度変更部２０２に指示し、その目標速度によるトランスコーディングを開始させる（Ｓ５２６）。
【０２１２】
一方、Ｓ５０２において、データ品質管理部２０７からの緊急通知がないと判定された場合には、符号化速度管理部２０３は、データ品質管理部２０７が提示するスループットを定期的に取得する（Ｓ５１１）。そして、スループットが変化していれば（Ｓ５１２）、スループットに応じた値を決定し、それを符号化速度変更部２０２に指示し、その目標速度によるトランスコーディングを開始させる（Ｓ５１３，Ｓ５１４，Ｓ５１５）。
【０２１３】
なお、前述したように、スループットの代わりにＣ／Ｎなどの特性がデータ品質管理部２０７によって提示されるようになっていてもよい。この場合、使用している変調方法と併せて、予め用意した表を参照するなどによって、対応する特性からスループットの上限を推定するようにしてもよい。なお、変調方法が頻繁に変わる場合は、Ｃ／Ｎの測定ごとに対応する変調方法からスループットを推定し、平均をとるようにすることで、正確を期することができる。
【０２１４】
なお、本実施形態では、符号化速度管理部２０３が、データリンク層機能の一部に相当するデータ品質管理部２０７からＣ／Ｎを取得できるものとして、Ｃ／Ｎをスループットの上限を推定する情報として用いているが、８０２．１１ｅでは実際にこのような実装をすることはできない。その理由は、Ｃ／Ｎは受信側から伝送してもらう必要があるが、８０２．１１ｅの規格にはそのような伝送を行う制御パケットがないからである。しかしながら、Ｃ／Ｎをデータリンク層より上のアプリケーションレベルのデータとして、受信側から符号化速度管理部２０３に伝送するように設定することによって、８０２．１１ｅにおいても、Ｃ／Ｎを用いたスループットの上限の推定を行うことが可能となる。
【０２１５】
符号化速度の低下を要求する情報伝達にはバッファ溢れを引き起こさないように早期に対応する必要があるが、符号化速度の上昇を許可する情報伝達には必ずしもそうではない。したがって、Ｓ５１１においてスループットを取得する時間の間隔がある程度小さければ、Ｓ５２４における物理層の伝送速度の上昇を即時的に処理せずに、定期的に処理してもさしつかえない。ただし、ＱｏＳ制御機構を備える通信部２１１は、通常はＱｏＳの一部であるスループットを維持するように努めるので、スループット自体は大きく変更しない場合もある。前記した特許文献２に開示されている技術では、８０２．１１ｅのような自律的なＱｏＳ制御や、デジタル符号化変調を用いる物理層のような、離散的な複数の伝送速度を提供する通信手段を考慮していないので、スループットにもとづいて符号化速度を上昇させるものとしている。しかしながら、スループットの値は符号化速度または伝送速度の低い方で抑えられるので、本実施形態においては、通信手段からの伝送速度が変更されたという事象を通知して対応しなければ、伝送速度が上昇してもスループットが符号化速度で抑えられるために、増加した伝送速度に応じて符号化速度を上げることができない。
【０２１６】
（通信システムの他の例）
図１０は、図３に示した構成とは異なる構成の通信システム３０６の概略を示している。この通信システム３０６は、図３に示す構成と比較して、スケジューラ搭載通信装置３０７が設けられている点で異なっており、その他の構成は同様である。図３に示す構成では、送信装置３０１の内部にスケジューラ２１２の機能が搭載されていたが、図６に示す構成ではスケジューラは、送信装置３０１および受信装置３０２のどちらとも異なる別の通信装置（スケジューラ搭載通信装置３０７）内に搭載されている。スケジューラ搭載通信装置３０７におけるスケジューラが、例えば送信装置３０１内の機能ブロックとの間で情報交換が必要な場合は、無線ＬＡＮ３０３を介して制御メッセージを伝送することで実現されることになる。
【０２１７】
この例における送信装置３０１の機能ブロック図は、スケジューラ２１２が搭載されていないことを除いて図１に示した機能ブロック図と同じであり、データ品質管理部２０７および符号化速度管理部２０３の処理についても同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０２１８】
図１０において、ＱｏＳ制御機構の一部を成すスケジューラは、無線ＬＡＮ３０３によって構築される通信ネットワーク全体の帯域を管理している。そして、このスケジューラは、送信装置３０１と受信装置３０２との間のデータリンクに設定されたＱｏＳの仕様に基づいて、送信装置３０１から受信装置３０２へのデータ伝送の帯域管理を行う。
【０２１９】
具体的には、スケジューラは送信装置３０１の伝送制御部２０８に対して制御メッセージを伝送し、送信装置３０１が送信を行う時刻と時間(送信機会)を指示する。送信装置３０１は指示された送信機会にしたがって送信を行う。スケジューラが送信装置３０１とも受信装置３０２とも異なる通信装置に搭載されるこの伝送形態は、８０２．１１ｅおよびＨｉＳＷＡＮａにおいて、ダイレクトリンクモードと呼ばれるものと同じである。
【０２２０】
図１０に示す通信システム３０６において、送信装置３０１と受信装置３０２との間の伝搬状況は良好だが、送信装置３０１とスケジューラ搭載通信装置３０７との間の伝搬状況が悪化したとする。この状況で、送信機会を送付するメッセージが一定の確率で消失すると、それだけ送信装置３０１の送信機会は減少するが、送信装置３０１と受信装置３０２との間では伝送誤りは生じないのでＰＥＲやＣ／Ｎは劣化しない。
【０２２１】
もし、送信装置３０１が一定の速度でデータを伝送することを要求され続けると、送信装置３０１の送信データ蓄積部２０５の送信バッファには、引き続き同じ速度でデータが流入する一方、送信機会は減っていることになるので、送信バッファは輻輳状態に陥る。
【０２２２】
ここで、前記した特許文献１および２に開示されている技術では、伝送装置は、ＰＥＲや再送回数に基づいて符号化速度を変更することのみしか考慮していない。よって、上記のように、送信機会は減少するがＰＥＲやＣ／Ｎは劣化しないという現象が生じた場合に対応することができず、いずれ送信バッファが満杯になってデータの一部を廃棄することになり、該当データの伝送に失敗することになる。
【０２２３】
また、特許文献２では、ストリームデータの平均スループットにもとづいて符号化速度を変更する伝送装置が開示されている。この伝送装置の場合には、上記の現象に対応することはできるが、送信装置とスケジューラを搭載する装置の間の伝搬条件が移動によって生じた障害物などにより急激に悪化した場合は、これに追従する制御に時間がかかることになる。よって、やはり伝搬環境が急激に悪化した直後は送信バッファが溢れて伝送誤りを起こすおそれがある。
【０２２４】
これに対して、本発明に係るデータ伝送装置１は、データの蓄積状況に応じても符号化速度を変更する機能を備えており、具体的には、前記した図８におけるＳ４３１〜Ｓ４３６の手順によって上記の現象を輻輳の発生またはバースト誤りの発生として検知し、前記した図９におけるＳ５０２，Ｓ５２５，Ｓ５２６の手順によって符号化速度を迅速に落として対応することで、伝送誤りを防ぐことができる。この結果、伝送誤りによって起こされる再生品質の劣化を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２２５】
本発明に係るデータ伝送装置は、例えば、ＣＡＴＶや衛星放送などから取得した動画データなどのストリームデータを外部の装置に対して送信することが可能な送信装置に用いられるデータ伝送装置に適用することが可能である。具体的には、送信装置としては、例えばＣＡＴＶチューナ、ＢＳ／ＣＳチューナーなどが挙げられる。さらには、送信装置として、ＤＶＤプレイヤーやＨＤＤレコーダーなどの動画再生機能を備えた装置に適用することも可能である。
【０２２６】
また、本発明に係るデータ受信装置は、例えば、受信したストリームデータに基づいて処理を行う受信装置に用いられる通信装置に適用することが可能である。具体的には、受信装置としては、例えば受信したストリームデータとしての動画データを表示する表示装置などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０２２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ伝送装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】上記データ伝送装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る通信システムの概略を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係るデータ受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】上記データ受信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係る送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態に係る受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】データ品質管理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】符号化速度管理部における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る通信システムの概略を示すブロック図である。
【図１１】変調方式、符号化率、伝送速度、および誤り耐性の関係を示す表である。
【符号の説明】
【０２２８】
１  データ伝送装置
３  データ受信装置
１０３  符号化速度変更回路
１０６  通信制御部
１０７  変復調部
１０８  ＲＦ制御部
１０９  アンテナ
１１０  制御インタフェース
１１１  映像データ送信インタフェース
２０１  アプリケーション
２０２  符号化速度変更部（符号化速度変更手段）
２０３  符号化速度管理部（符号化速度管理手段）
２０４  送受信データインタフェース
２０５  送信データ蓄積部（送信データ蓄積手段）
２０６  受信データ蓄積部
２０７  データ品質管理部（送信品質管理手段）
２０８  伝送制御部（伝送制御手段）
２０９  変調部
２１０  復調部
２１１  通信部（送信手段）
２１２  スケジューラ
２１３  送信パケット分割部(送信パケット分割手段)
２１４  受信パケット組立部
２１５  誤り訂正符号化部(誤り訂正符号付加手段)
２１６  誤り訂正復号部
２１７  映像データ送信部
３０１  送信装置
３０２  受信装置
３０４  通信経路
３０５  放送局
３０６  通信システム
３０７  スケジューラ搭載通信装置
【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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【図１１】
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