(57)【要約】【課題】複数の映像表示装置に対し、リアルタイムに映像データを配信できるとともに、各映像表示装置が映像を再生・表示する時刻を同期させることができる無線通信システム及び方法を提供する。【解決手段】映像配信装置１０から複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃにリアルタイムに映像データを配信する無線通信システムにおいて、映像配信装置１０は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを映像配信装置１０から各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに配信する無線通信部１３を備え、無線通信部１３は、複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃの台数分の仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃと、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃ専用のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃと、を有し、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃ宛のＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定する。【選択図】図３
2016225744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像配信装置から複数の映像表示装置にリアルタイムに映像データを配信する無線通信システムにおいて、
前記映像配信装置及び各前記映像表示装置は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを前記映像配信装置から前記各映像表示装置に配信するための無線通信部をそれぞれ備え、
前記映像配信装置の前記無線通信部は、
前記複数の映像表示装置の台数分の複数の仮想無線インタフェースと、
前記複数の仮想無線インタフェースと１対１に対応し、各前記仮想無線インタフェースを介して映像データのＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを前記各映像表示装置に送信するための複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部と、を有し、
前記複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、前記各映像表示装置における映像データの再生時刻を同期させるために、前記各映像表示装置宛のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各前記ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、前記映像配信装置のＰＣＲ値を前記各映像表示装置に送信することにより、前記映像配信装置の時刻と前記各映像表示装置の時刻を一致させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記各仮想無線インタフェースは、前記各映像表示装置と１対１に対応しており、対応する映像表示装置宛に映像データを無線転送することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記各仮想無線インタフェースは、前記複数の映像表示装置のうち、ホッピング回数が多い映像表示装置から順番に映像データを配信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、前記映像配信装置から映像データが配信された時刻と、前記映像配信装置及び前記各映像表示装置間の映像データの転送時間と、前記各映像表示装置における処理時間とを合計した値を前記ＰＴＳ値として算出することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記映像配信装置の前記無線通信部は、前記各映像表示装置に割り当てる通信チャネルについて、前記各映像表示装置が自身の送信元の映像表示装置と通信するための通信チャネルと、自身の送信先の映像表示装置と通信するための通信チャネルとを異ならせることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記映像配信装置の前記無線通信部は、前記各映像表示装置が自身の送信元の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向と、自身の送信先の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向とを異ならせることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記映像配信装置及び前記各映像表示装置に備わる各前記無線通信部は、起動後にビーコン信号をスキャンし、受信電力値が大きいビーコン信号を送信した２つの無線通信部との通信リンクを確立することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記映像配信装置及び前記各映像表示装置に備わる各前記無線通信部は、起動後にビーコン信号をスキャンし、所定の受信電力閾値を超えるビーコン信号を１つの無線通信部からのみ受信する場合において、自身が前記映像表示装置である場合は映像データの受信のみを行い、自身が前記映像配信装置である場合は映像データの送信のみを行うことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記映像配信装置は、ホッピング回数に応じて決定したＩＰアドレスを前記映像配信装置及び前記各映像表示装置に動的に割り当てることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記映像配信装置及び前記各映像表示装置に備わる前記各無線通信部は、ビームフォーミング技術を使用して、送信元又は送信先の無線通信部との通信を行うことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
映像配信装置から複数の映像表示装置にリアルタイムに映像データを配信する無線通信方法において、
前記映像配信装置及び各前記映像表示装置は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを前記映像配信装置から前記各映像表示装置に配信するための無線通信部をそれぞれ備え、
前記映像配信装置の前記無線通信部は、前記複数の映像表示装置の台数分の複数の仮想無線インタフェースを有し、
前記無線通信方法は、
前記複数の仮想無線インタフェースと１対１に対応し、各前記仮想無線インタフェースを介して映像データのＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを前記各映像表示装置に送信するための複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理ステップを含み、
前記複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理ステップは、前記各映像表示装置における映像データの再生時刻を同期させるために、前記各映像表示装置宛のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム及び方法に関し、特にマルチプロジェクションシステムに適用される無線通信システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の映像表示装置を使用し、それらから出力される映像を合成することで、訴求力があるとともに臨場感に溢れた１つの大きな画面サイズの表示画面を形成する技術が知られている。その代表例の１つとしてマルチプロジェクションシステムがある。
【０００３】
マルチプロジェクションシステムは、映像配信装置から配信される映像データを複数の領域に分割し、分割した映像データを映像表示装置としてのプロジェクタを複数台用いて連結させる。
【０００４】
現状のマルチプロジェクションシステムでは、映像配信装置は、各映像表示装置とＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）などの有線ケーブルにより接続されて、映像表示装置に映像を配信している場合がほとんどである。
【０００５】
一方、無線通信を使用して映像を配信する技術が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、ホームシアターなどで無線通信を使用して、映像及び音声データを複数の装置で再生する場合に、再送による転送遅れなどにより再生のタイミングがずれてしまう問題が指摘されている。特許文献１には、この問題を解決する方法として、映像再生にかかる時間をオフセット時間として他の装置に転送することが開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示された方法によれば、送信側では映像再生を遅延させるオフセット時間を算出し、算出したオフセット時間を付与した映像データを無線伝送するようになっている。受信側では受信した映像データをバッファリングしてオフセット時間だけ待機した後、映像データを再生するようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１無線通信規格で定められている無線通信手段で２．４／５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮ(Local Area Network)では、電波が最大で１００ｍ程度放射される。このため、同システム内の他端末や、他の無線ＬＡＮ通信システムと電波干渉が生じてしまう。これにより、映像データが正しく表示されないという問題や、リアルタイムな映像配信ができないといった問題が発生すると考えられる。
【０００８】
この無線通信特有の問題を回避するために、無線ＬＡＮではなく、ミリ波帯（６０ＧＨｚ帯）を使用して無線通信するＷｉＧｉｇ（登録商標）（Wireless Gigabit）／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄを無線通信手段として適用することが考えられる。
【０００９】
ミリ波無線通信は、６０ＧＨｚ帯を使用するため、一般的に普及している無線ＬＡＮが使用する２．４／５ＧＨｚ帯の無線通信と電波干渉が生じない。また、ミリ波無線通信は、電波放射の指向性が強く、通信可能最大距離が約１０ｍである。これは、２．４／５ＧＨｚ帯を使用する無線通信と比較して信号減衰比率が大きいためである（信号減衰比率は通信周波数の２乗に比例する）。よって、同じマルチプロジェクションシステム内の他のミリ波無線通信との電波干渉も最小限にできる。ゆえに、通信スループット値が電波干渉により小さくなることはなく、映像データをリアルタイムに無線通信により配信することが可能になる。
【００１０】
しかしながら、既に述べたようにミリ波無線通信の通信可能最大距離は約１０ｍである。このため、特許文献１に開示されたような無線伝送装置と無線端末装置の構成を映像配信装置と複数の映像表示装置に適用した場合には、１つの映像配信装置からの電波が全ての映像表示装置に届かず、映像配信できない映像表示装置ができてしまう可能性がある。
【００１１】
また、ミリ波無線通信に限らず無線ＬＡＮにおいても生じる問題であるが、各映像表示装置による映像データの再生時刻にずれが生じ、視聴者にコンテンツ内容を正しく伝えることができなくなる可能性がある。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、複数の映像表示装置に対し、リアルタイムに映像データを配信できるとともに、各映像表示装置が映像を再生・表示する時刻を同期させることができる無線通信システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、映像配信装置から複数の映像表示装置にリアルタイムに映像データを配信する無線通信システムにおいて、前記映像配信装置及び各前記映像表示装置は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを前記映像配信装置から前記各映像表示装置に配信するための無線通信部をそれぞれ備え、前記映像配信装置の前記無線通信部は、前記複数の映像表示装置の台数分の複数の仮想無線インタフェースと、前記複数の仮想無線インタフェースと１対１に対応し、各前記仮想無線インタフェースを介して映像データのＭＰＥＧ２−ＴＳパケットを前記各映像表示装置に送信するための複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部と、を有し、前記複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、前記各映像表示装置における映像データの再生時刻を同期させるために、前記各映像表示装置宛のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、複数の映像表示装置に対し、リアルタイムに映像データを配信できるとともに、各映像表示装置が映像を再生・表示する時刻を同期させることができる無線通信システム及び方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】マルチプロジェクションシステムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る無線通信システムとしてのマルチプロジェクションシステムの構成を示す概略図である。
【図３】図２の各映像表示装置の再生時刻の同期を行うための映像配信装置及び各映像表示装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】図２の映像配信装置の各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部で算出されるＰＴＳ値の計算方法について説明する図である。
【図５】図２の映像配信装置及び映像表示装置のハードウェア構成図である。
【図６】図２の映像配信装置の各機能を示す機能ブロック図である。
【図７】図２の映像表示装置の各機能を示す機能ブロック図である。
【図８】図２の映像配信装置及び各映像表示装置が使用する通信チャネルについて説明する図である。
【図９】図２の映像配信装置又は各映像表示装置が起動後に通信可能になるまでの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る無線通信システム及び方法の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明は、映像配信装置から配信される映像データを、再生時刻の同期を取りながら複数の映像表示装置で再生するマルチプロジェクションシステムにおける無線通信方法に関する。
【００１７】
図１は、マルチプロジェクションシステムの構成を示す概略図である。図１のマルチプロジェクションシステムは、１つの映像配信装置１０と、複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃと、を含む。映像配信装置１０からは各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃ宛に無線転送により映像データが配信されて、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃにおいて受信された映像が表示されるようになっている。なお以降では、映像配信装置と各映像表示装置を「無線通信端末」ともいう。
【００１８】
図１は、映像配信装置１０が、映像データ（１）を映像表示装置２０Ａに、映像データ（２）を映像表示装置２０Ｂに、映像データ（３）を映像表示装置２０Ｃにそれぞれ無線転送する様子を示している。なお、これらの映像データが各映像表示装置に無線転送される順番は任意でよい。
【００１９】
これらの互いに異なる映像データ（１），（２），（３）が連結・合成されることにより、コンテンツとして意味のある大画面の映像が構成される。ゆえに、例えばフレームレートが３０ｆｐｓの映像コンテンツを再生したい場合、約３３ミリ秒の期間に（１），（２），（３）の３枚の映像フレームを無線通信することになるので、通常よりも３倍の転送レートが必要になる。
【００２０】
図１の例における無線通信方式は、映像配信装置１０に備わる無線通信部が各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに備わる無線通信部に対してそれぞれユニキャスト転送する場合である。一般的には無線ＬＡＮ（２．４／５ＧＨｚ帯を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ）を使用することが想定されるが、既に述べたように通常の３倍のフレームレートが必要になるため、通信速度・帯域が不足する可能性がある。これにより、高解像度の映像を表示することができなくなる恐れがある。また、本システム以外の無線通信端末が出力する電波との干渉による通信速度の低下や、通信ジッタの揺らぎ幅の増大が原因で、各映像表示装置の再生時刻の同期ができない可能性も懸念される。なお、以下では無線ＬＡＮとは、２．４／５ＧＨｚ帯を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃのことを指す。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係る無線通信システムとしてのマルチプロジェクションシステム１の構成を示す概略図である。本実施形態のマルチプロジェクションシステム１は、１つの映像配信装置１０と、複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃと、を含み、映像配信装置１０から各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃにリアルタイムに映像データを配信するものである。
【００２２】
本実施形態においては、従来の無線ＬＡＮに変わる無線通信方法として、高速で、かつ無線ＬＡＮと異なる通信周波数を使用する無線通信方法であるミリ波無線通信（ＷｉＧｉｇ（登録商標）／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）を使用している。
【００２３】
ミリ波無線通信は、通信可能最大距離が約１０ｍに限定される高速な近距離無線通信であり、人体により電波が吸収される特性がある。このため、本実施形態においては、無線通信端末としての映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃ間でマルチホップ転送が行われる構成になっている。
【００２４】
図２は、映像配信装置１０が、映像表示装置２０Ａ、映像表示装置２０Ｂ、映像表示装置２０Ｃの順番で、映像データ（１），（２），（３）を無線転送する様子を示している。なお、システム全体の通信遅延時間を短くするために、これらの映像データは、ホッピング回数が多い映像表示装置から順に無線転送されることが望ましい。
【００２５】
なお、図２においては、映像表示装置の個数を３つとしているが、本発明はこれに限定されず、映像表示装置の個数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、上記はマルチプロジェクションシステムの一例であり、例えば、複数の映像データを連結する必要のないシステムも有り得る。
【００２６】
図３は、図２のネットワークトポロジー（マルチホップ転送）及びシステム構成を採用した場合において、各映像表示装置の再生時刻を同期するための各装置の構成を説明する図である。ただし、図３は映像データの通信に関わる構成の一部を示している。
【００２７】
マルチプロジェクションシステム１においては、マルチホップ転送が行われるため、各映像表示装置に備わる無線通信部２１が映像データを受信する時刻は通信遅延時間分だけ異なることになる。
【００２８】
そこで、映像配信装置１０に備わる無線通信部１３において、仮想的に複数の無線インタフェース（以下、「仮想無線インタフェース（Ｉ／Ｆ）」という）を設ける。さらに、ＭＰＥＧ２−ＴＳ（MPEG-2 Transport Stream）パケット（以下、「ＴＳパケット」ともいう）を生成するＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃを設ける。ＴＳパケットは、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃを介して、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに出力される。
【００２９】
ここで、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃは、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃの無線インタフェース（以下、「無線Ｉ／Ｆ」という）３１と１対１に対応しており、対応する映像表示装置宛に映像データのＴＳパケットを無線転送するようになっている。
【００３０】
各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、映像配信装置１０内部のタイマ１６の時刻を参照して共通のＰＣＲ（Program Clock Reference）値を持つようになっている。
【００３１】
さらに、各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、ＰＣＲ値を含む無線パケット又はＴＳパケットを各仮想無線Ｉ／Ｆを介して各映像表示装置に送信することにより、全映像表示装置の時刻を映像配信装置１０の時刻に一致させることができる。なお、ＰＣＲ値は、例えば１００ミリ秒ごとに送信される。
【００３２】
さらに、各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、共通の時刻に設定したＰＴＳ（Presentation Time Stamp）値と映像データ（１）〜（３）とをＴＳパケットに格納するようになっている。ＰＴＳ値は、各映像表示装置における映像データの再生時刻を表しており、例えば映像フレーム単位でＴＳパケットに付与される（３０ｆｐｓの場合は３３ミリ秒ごとになる）。各仮想無線Ｉ／Ｆを介してＰＴＳ値を含むＴＳパケットが各映像表示装置に送信されることにより、全映像表示装置における映像データ（１）〜（３）の再生時刻を同期させることができる。
【００３３】
各映像表示装置２０Ａ〜２０ＣもそれぞれＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６を有している。ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６が、無線Ｉ／Ｆ３１を介して、映像配信装置１０からのＰＣＲ値やＰＴＳ値を含む無線パケット又はＴＳパケットを周期的に受信することで、各映像表示装置の再生時刻を合わせることが可能になる。
【００３４】
図４は、映像配信装置１０側の各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃで算出されるＰＴＳ値の計算方法について説明する図である。ここでは各映像表示装置は、映像データを全て受信してから次のホッピング先の映像表示装置に映像データを送信している。
【００３５】
ここで、映像配信装置１０から映像表示装置２０Ａに映像データを無線転送する転送時間をＴ１とする。同様に、映像表示装置２０Ａから映像表示装置２０Ｂに映像データを無線転送する転送時間をＴ２、映像表示装置２０Ｂから映像表示装置２０Ｃに映像データを無線転送する転送時間をＴ３とする。
【００３６】
このとき、各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部で算出されるＰＴＳ値は、映像配信装置１０から映像データが配信された時刻（現在時刻）と、映像配信装置及び各映像表示装置間の転送時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、各映像表示装置における処理時間とを合計した値になる。
【００３７】
なお、転送時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、映像データのデータサイズにより異なる。転送時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、後述する転送時間算出部１７で算出されるようになっている。また、処理遅延時間は既知であるとする。
【００３８】
図５を用いて、本実施形態のハードウェア構成を説明する。なお、図５は、映像配信装置１０及び映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃのハードウェア構成図である。映像配信装置と映像表示装置のハードウェア構成は同様であるため、以下では映像配信装置１０についてのみ説明する。
【００３９】
図５に示されているように、映像配信装置１０は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、ＨＤＣ（Hard Disk Controller）１０５、ディスプレイ１０６、無線通信回路１０７、アンテナ１０７ａを備える。
【００４０】
さらに、映像配信装置１０は、キーボード１０８、マウス１０９、記録メディア１１０、メディアドライブ１１１、マイク１１２、スピーカ１１３、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）１１４、及びバスライン１２０を備える。
【００４１】
バスライン１２０は、上記各部を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等から成る。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、映像配信装置１０全体の動作を制御するようになっている。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１の駆動に用いられるＩＰＬ等のプログラムを記憶している。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。
【００４３】
ＨＤＤ１０４は、プログラム等の各種データを記憶している。ＨＤＣ１０５は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってＨＤＤ１０４に対する各種データの読み出し又は書き込みを制御するようになっている。
【００４４】
メディアドライブ１１１は、フラッシュメモリ等の記録メディア１１０に対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御するようになっている。ディスプレイ１０６は、各種情報を表示するようになっている。
【００４５】
無線通信回路１０７は、アンテナ１０７ａを利用した高速な近距離無線通信を行うようになっている。
【００４６】
図６に、映像配信装置１０の詳細な機能構成を示す。映像配信装置１０は、図５に示したＣＰＵ１０１等のハードウェア構成、及び、ＣＰＵ１０１等により実行されるステップを含むプログラムによって、図６に示す各機能構成を有する。具体的には、映像配信装置１０は、符号化部１１、操作部１２、及び無線通信部１３を備える。
【００４７】
符号化部１１は、入力データとしての映像データに対して、任意のフォーマット・圧縮率・フレームレートでエンコード処理を行うようになっている。符号化部１１は、入力データを例えば３０ｆｐｓのＭＰＥＧ２のフォーマットに圧縮して、ＥＳ（Elementary Stream）を生成する。例えば、符号化部１１は、入力された映像データを映像表示装置の台数分の複数の領域に分割し、分割した映像データのそれぞれからＥＳを生成するようになっている。なお、符号化部１１のエンコード処理におけるフレームレートは、ユーザの操作部１２の操作により設定されたものでもよく、あるいは、無線電波環境に応じて決められたものであってもよい。
【００４８】
操作部１２は、キーボード１０８やマウス１０９などを用いたユーザの操作入力を受け付ける処理を行うようになっている。
【００４９】
無線通信部１３は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを映像配信装置１０から各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに配信するものである。具体的には、無線通信部１３は、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃ、無線パケット通信部１５、タイマ１６、転送時間算出部１７、及び優先パケット制御部１８を備える。
【００５０】
ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、複数の仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃと１対１に対応し、既に述べたように各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃを介して映像データのＴＳパケットを各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに送信するものである。ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、符号化部１１によりＭＰＥＧ２で符号化された映像データのＥＳをＴＳパケットに分割するようになっている。
【００５１】
また、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、タイマ１６の時刻情報としてのＰＣＲ値や、各映像表示装置における映像データの再生時刻情報としてのＰＴＳ値をＴＳパケットに付与して各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに周期的に送信するようになっている。
【００５２】
また、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃにおける映像データの再生時刻を同期させるために、各映像表示装置宛のＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定するようになっている。
【００５３】
無線パケット通信部１５は、複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃの台数分の複数の仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃを有している。各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃは、ビーコンフレーム（ビーコン信号）やＴＳパケットの変復調処理、送受信処理、電波環境の検出、無線データレートの制御などを行うようになっている。
【００５４】
また、無線パケット通信部１５は、マルチプロジェクションシステム１のネットワークトポロジーの情報として、映像配信装置１０から各映像表示装置に映像データが配信されるまでのホッピング回数を取得するようになっている。図２の例においては、映像表示装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのホッピング回数はそれぞれ０，１，２であり、映像データはこの順にマルチホップ転送される。
【００５５】
ホッピング回数を取得する方法としては複数の方法が考えられるが、以下にその一例を示す。例えば、無線パケット通信部１５は、映像配信装置１０から終端端末の映像表示装置に至るマルチホップ通信経路において、１番目の送信先の映像表示装置に経路制御パケットを送信する。経路制御パケットは、マルチホップ通信経路において映像表示装置間を順次ホップする。また、経路制御パケットには、映像表示装置間で経路制御パケットがホップするごとに、カウンタ値を１だけインクリメントするフィールドが設けられている。これにより、各映像表示装置は、マルチホップ通信経路において自身が何番目の転送順序にあるかを認識することができる。さらに、各映像表示装置が自身の転送順序の情報を映像配信装置１０に送信することにより、映像配信装置１０は各映像表示装置のホッピング回数を認識し、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃに各映像表示装置を割り当てることが可能になる。
【００５６】
転送時間算出部１７は、上記のようにして得られた各映像表示装置のホッピング回数に基づいて、符号化部１１から出力されるＥＳのデータサイズに応じた映像表示装置間の転送時間を算出するようになっている。さらに、転送時間算出部１７は、算出した転送時間をＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃに出力するようになっている。
【００５７】
ここでは、ある基準サイズのＥＳに関する各映像表示装置間の転送時間（以下、「基準転送時間」という）は既知であるとする。例えば、図２の例においては、転送時間算出部１７は、基準転送時間に対する実際のＥＳによる補正時間を算出し、基準転送時間と補正時間の和をそれぞれ転送時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とするものであってもよい。
【００５８】
優先パケット制御部１８は、各映像表示装置のホッピング回数に基づいて、無線パケット通信部１５の各仮想無線Ｉ／Ｆから各映像表示装置に映像データが配信される順番を制御するようになっている。これにより、ホッピング回数が多い映像表示装置宛の映像データを無線パケット通信部１５から優先的に送信することが可能になり、システム全体の通信遅延時間を短くすることができる。
【００５９】
図７に、映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃの詳細な機能構成を示す。映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃは、図５に示したＣＰＵ１０１等のハードウェア構成、及び、ＣＰＵ１０１等により実行されるステップを含むプログラムによって、図７に示す各機能構成を有する。各映像表示装置の機能構成は同様であるため、以下では主に映像配信装置２０Ａについて説明する。
【００６０】
図７に示すように、映像表示装置２０Ａは、無線通信部２１、復号化部２２、バッファメモリ２３、及び画像表示部２４を備える。
【００６１】
無線通信部２１は、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを映像配信装置１０から各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに配信するためのものである。具体的には、無線通信部２１は、無線パケット通信部２５、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６、タイマ同期部２７、タイマ２８、遅延時間抽出部２９、及びタイミング比較部３０を備える。
【００６２】
無線パケット通信部２５は、無線Ｉ／Ｆ３１を有しており、ビーコンフレームやＴＳパケットの変復調処理や送受信処理、電波環境の検出、無線データレートの制御などを行うようになっている。
【００６３】
なお、図２のネットワークトポロジーにおいては、映像表示装置２０Ａの無線Ｉ／Ｆ３１は、宛先が自装置の映像データを自装置のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６に出力し、宛先が映像表示装置２０Ｂ，２０Ｃの映像データを映像表示装置２０Ｂに転送する。
【００６４】
また、映像表示装置２０Ｂの無線Ｉ／Ｆ３１は、宛先が自装置の映像データを自装置のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６に出力し、宛先が映像表示装置２０Ｃの映像データを映像表示装置２０Ｃに転送する。
【００６５】
また、終端端末としての映像表示装置２０Ｃの無線Ｉ／Ｆ３１は、宛先が自装置の映像データを自装置のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部２６に出力し、他装置には映像データを転送しない。
【００６６】
タイマ同期部２７は、映像配信装置１０の無線パケット通信部１５から出力される無線パケットやＴＳパケットに含まれるＰＣＲ値を用いて、映像配信装置１０のタイマ１６と、映像表示装置２０Ａのタイマ２８とを同期させるようになっている。
【００６７】
遅延時間抽出部２９は、無線パケット通信部２５で受信された無線パケット又はＴＳパケットを解析し、ＰＴＳ値を抽出するようになっている。
【００６８】
タイミング比較部３０は、タイマ同期部２７により同期済みのタイマ２８の時刻と、遅延時間抽出部２９により抽出されたＰＴＳ値の比較を行う。具体的には、タイミング比較部３０は、タイマ２８がＰＴＳ値と同時刻になったときに、画像表示部２４へ画像を表示することを指示するようになっている。
【００６９】
復号化部２２は、無線パケット通信部２５で受信されたＴＳパケットに含まれる映像データに対して、映像配信装置１０の符号化部１１で圧縮された任意のフォーマット・圧縮率・フレームレートでデコード処理を行うようになっている。また、復号化部２２は、デコード処理を行った映像データをバッファメモリ２３に一時的に格納する。
【００７０】
画像表示部２４は、タイミング比較部３０からの指示に応じて、バッファメモリ２３に格納された映像データを読み出し、当該映像データをディスプレイ１０６に表示したり、スクリーンや壁などに投射したりするようになっている。
【００７１】
なお、上記の説明では、各映像表示装置に備わる無線通信部２１は１つとしているが、送受信用に２つの無線通信部２１を備える構成であってもよい。また、上記例では、映像データの再生時刻の同期についてのみ説明しているが、上記で説明した方法を用いることで音声データの再生時刻の同期も可能になる。
【００７２】
また、上記例では、従来の無線ＬＡＮに代わる無線通信手段として、ミリ波無線通信（ＷｉＧｉｇ（登録商標）／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）を示したが、高速なアドホック・近距離無線通信で同条件を満足する無線通信手段である場合、これに限ることはない。
【００７３】
図８は、マルチプロジェクションシステム１において、ミリ波無線通信を使用する無線通信端末同士の電波干渉を軽減するために、各無線通信端末が使用する通信チャネルを異ならせてマルチホップ転送を行う方法について説明する図である。ミリ波無線通信（ＷｉＧｉｇ（登録商標）／ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ）では使用可能な通信チャネルは４個ある。
【００７４】
ここで、各映像表示装置の無線Ｉ／Ｆ３１は、自身の使用可能な通信チャネルを映像配信装置１０の無線通信部１３に通知できるようになっている。映像配信装置１０の無線通信部１３は、この通知を受けて、各無線通信端末間で使用する通信チャネルを一意に決定する。
【００７５】
無線通信部１３は、終端端末以外の各映像表示装置に割り当てる通信チャネルについて、各映像表示装置が自身の送信元の映像表示装置と通信するための通信チャネルと、自身の送信先の映像表示装置と通信するための通信チャネルとを異ならせることができる。
【００７６】
例えば、図２の例において、仮に無線通信端末が使用できる通信チャネル数が３個の場合、映像配信装置１０の無線通信部１３は、各無線通信端末同士の無線転送に使用する通信チャネルをそれぞれ異なるチャネルに設定できる。ただし、隣接する通信チャネルは一部通信帯域が重複する可能性があるため、隣り合う無線通信ネットワークでは隣接する通信チャネルを使用しないようにする。例えば、図８（ａ）は、映像配信装置１０と映像表示装置２０Ａが通信チャネルＣＨ１、映像表示装置２０Ａと映像表示装置２０Ｂが通信チャネルＣＨ３、映像表示装置２０Ｂと映像表示装置２０Ｃが通信チャネルＣＨ２を無線転送に使用する例を示している。
【００７７】
また、図８（ｂ）に示すように、無線通信端末が使用できる通信チャネル数が２個（ＣＨ２，ＣＨ３）の場合には、映像配信装置１０の無線通信部１３は、隣り合う無線通信ネットワークで使用する通信帯域が重複しないように通信チャネルを設定する。
【００７８】
また、上記のように各無線通信端末間で使用する通信チャネルを異なるチャネルに設定した場合でも、各無線通信端末間で電波干渉が発生する可能性がある。このような場合に、映像配信装置１０の無線通信部１３は、隣り合う無線通信ネットワーク同士で電波の偏波方向を変えられるようになっていてもよい。
【００７９】
つまり、無線通信部１３は、終端端末以外の各映像表示装置が自身の送信元の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向と、自身の送信先の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向とを異ならせることができる。
【００８０】
例えば、映像配信装置１０と映像表示装置２０Ａ、映像表示装置２０Ｂと映像表示装置２０Ｃの間の無線通信に対して、映像表示装置２０Ａと映像表示装置２０Ｂの間の無線通信で各無線通信端末が出力する電波の偏波方向を９０°変えて通信することができる。ただし、これを行うためには、映像表示装置２０Ａ，２０Ｂが送信用と受信用で無線通信部を２つ有している必要がある。
【００８１】
ところで、ミリ波無線通信においては、無線ＬＡＮと同様に、ＭＡＣ層より上位のプロトコルとしてＴＣＰ／ＩＰプロトコルが使用されることが一般的になると予想される。このため、マルチプロジェクションシステムの映像配信を無線通信で実現する場合、ネットワークトポロジーを決定する必要がある。これは、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルを使用して映像配信装置と各映像表示装置を接続する場合には生じない問題である。
【００８２】
以下では、図９を用いて、各無線通信端末を起動すると同時にネットワークトポロジーを自動で決定する方法について説明する。図９は、無線通信端末としての映像配信装置１０又は各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃが起動後に通信可能になるまでの処理を示すフローチャートである。ここでは、各映像表示装置に備わる無線通信部が１つの場合について説明する。図９の処理は、各無線通信端末の無線通信部が起動したタイミングで無線通信部ごとに独立に実行されるため、以下ではある１つの無線通信端末の無線通信部に注目して説明する。
【００８３】
まず、無線通信部は、起動後にスキャン処理を行い、ビーコンフレーム（ビーコン信号）の受信処理を一定期間、全ての通信チャネルで実施する（ステップＳ１）。
【００８４】
次に、無線通信部は、ビーコンフレームを受信したか否かを判断する（ステップＳ２）。否定判断の場合にはステップＳ３に進む。これは、自身以外に起動している無線通信部が通信可能な範囲内に存在しないことを示している。一方、肯定判断の場合にはステップＳ６に進む。
【００８５】
ステップＳ３において、無線通信部は、自身がネットワークの親となり、ビーコンフレームの送信を継続する。
【００８６】
次に、無線通信部は、他の無線通信端末の無線通信部からの接続要求があるか否かを判断する（ステップＳ４）。否定判断の場合にはステップＳ３に戻る。肯定判断の場合にはステップＳ５に進む。
【００８７】
ステップＳ５において、無線通信部は、接続要求があった無線通信端末の無線通信部と通信リンクを確立する。なお、無線通信部は、以降も周期的にビーコンフレームを送信し続ける。
【００８８】
ステップＳ６において、無線通信部は、１台の無線通信端末の無線通信部からのみ所定の受信電力閾値を超えるビーコンフレームを受信したか否かを判断する。肯定判断の場合には、無線通信部は、自身を含む装置をマルチホップ通信経路における終端端末であると判断し、ステップＳ７に進む。否定判断の場合にはステップＳ１１に進む。
【００８９】
ステップＳ７において、無線通信部は、自身を含む無線通信端末が映像配信装置１０であるか否かを判断する。肯定判断の場合にはステップＳ８に進む。否定判断の場合には、自身を含む無線通信端末が映像表示装置であると判断し、ステップＳ９に進む。
【００９０】
ステップＳ８において、無線通信部は、自身を含む無線通信端末が映像配信装置１０であるため、映像データの無線送信処理のみを実施する。一方、ステップＳ９において、無線通信部は、自身を含む無線通信端末が終端端末の映像表示装置であるため、映像データの無線受信処理のみを実施する。
【００９１】
次に、無線通信部は、受信したビーコンフレームの送信元である無線通信端末の無線通信部と通信リンクを確立する（ステップＳ１０）。
【００９２】
ステップＳ１１において、無線通信部は、２台の無線通信端末の無線通信部から所定の受信電力閾値を超えるビーコンフレームを受信したか否かを判断する。肯定判断の場合にはステップＳ１２に進む。否定判断の場合には、３台以上の無線通信端末の無線通信部から所定の受信電力閾値を超えるビーコンフレームを受信したと判断し、ステップＳ１３に進む。
【００９３】
ステップＳ１２において、無線通信部は、受信したビーコンフレームの送信元である２台の無線通信端末の無線通信部と通信リンクをそれぞれ確立する。
【００９４】
ステップＳ１３において、無線通信部は、受信電力値が大きいビーコンフレームを送信した２台の無線通信端末を選択して、当該２台の無線通信端末の無線通信部とそれぞれ通信リンクを確立する。
【００９５】
なお、各無線通信端末の配置によっては、全ての無線通信端末が複数の無線通信端末からビーコンフレームを受信するような状況もあり得る。このような状況であっても、無線通信端末同士の距離があらかじめ分かっていれば、各無線通信端末でビーコンフレームの送信強度を調整し、無線通信端末ごとに受信閾値判定を行うことで、終端端末を決定することも可能である。あるいは、無線通信端末同士の配置があらかじめ分かっていれば、各無線通信端末でのビーコンフレームの受信角度に基づいて終端端末を決定することも可能である。
【００９６】
また、終端端末が一旦決定された場合であっても、新たに他の無線通信端末が起動してビーコンフレームを送信した場合には、そのビーコンフレームを受信した全ての無線通信端末がステップＳ１以降の処理を再実行するようになっている。
【００９７】
上記のステップＳ１〜Ｓ１３の処理により、マルチホップ通信のための無線通信リンクが確立できた場合、映像配信装置１０はＤＨＣＰサーバの役割を担い、各無線通信端末にＩＰアドレスを動的に割り当てる。映像配信装置１０と各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに割り当てられるＩＰアドレスは、例えば下位８ビットの数値をホッピング回数に設定したものなどで構わない。
【００９８】
また、映像データのマルチホップ転送をより確実にするために、各無線通信端末の無線通信部は、ビームフォーミング技術を使用して、送信元又は送信先の無線通信端末の無線通信部との通信を行うことが望ましい。この場合、映像データの中継処理を行う映像表示装置に備わる無線通信部は、映像データの受信処理が終了すると同時に、次のホッピング先の映像表示装置の無線通信部に向けてビームフォーミングを実施して、その後に映像データを送信する。なお、各無線通信部は、通信時に使用するアンテナＩＤ及びセクタ情報を決定するようになっている。
【００９９】
以上説明したように、本実施形態の無線通信システムにおいては、高速な近距離無線通信を使用して、マルチホップ転送により映像データを映像配信装置１０から各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに配信する。
【０１００】
これにより、例えば高速な近距離無線通信としてミリ波無線通信を使用することにより、電波干渉の影響を最小限に抑えることができる。また、無線通信端末間でマルチホップ転送を行うことにより、ミリ波無線通信の通信距離の短さをカバーすることができる。このため、リアルタイムに映像コンテンツの配信及び表示を行うことができる。また、無線通信を使用して映像を配信するため、有線ケーブルにより各装置の設置場所が制約されることがない。また、デジタルサイネージなどの用途でマルチプロジェクションシステムを使用する場合において、景観を美しくするためにケーブルを何らかの方法で隠すといった、設置に手間がかかるという問題が生じない。
【０１０１】
また、本実施形態の無線通信システムは、複数の映像表示装置の台数分の仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃと、各仮想無線Ｉ／Ｆ専用のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃと、を有する。複数のＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃ宛のＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定する。これにより、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃにおける映像データの再生時刻を同期させることができる。
【０１０２】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部１４ａ〜１４ｃは、映像配信装置１０のＰＣＲ値を各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃに送信する。これにより、映像配信装置１０の時刻と各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃの時刻を一致させることができる。
【０１０３】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃは、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃと１対１に対応しており、対応する映像表示装置宛に映像データを無線転送する。
【０１０４】
これにより、映像配信装置に各映像表示装置専用の仮想無線Ｉ／Ｆを設けることにより、映像配信装置からの通信遅延時間が異なる複数の映像表示装置に対して、個別に映像データの配信と再生時刻の同期を行うことができる。
【０１０５】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各仮想無線Ｉ／Ｆ１５ａ〜１５ｃは、複数の映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃのうち、ホッピング回数が多い映像表示装置から順番に映像データを配信する。
【０１０６】
これにより、ホッピング回数が多い（通信遅延時間の長い）映像表示装置宛の映像データを映像配信装置１０から優先的に送信できるため、システム全体の通信遅延時間を短くすることができる。
【０１０７】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部は、映像配信装置１０から映像データが配信された時刻と、各無線通信端末間の映像データの転送時間と、各映像表示装置における処理時間とを合計した値をＰＴＳ値として算出する。これにより、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃ宛のＭＰＥＧ２−ＴＳパケットのＰＴＳ値を同時刻に設定することができる。
【０１０８】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃが自身の送信元の映像表示装置と通信するための通信チャネルと、自身の送信先の映像表示装置と通信するための通信チャネルとが異なっている。また、各映像表示装置２０Ａ〜２０Ｃが自身の送信元の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向と、自身の送信先の映像表示装置と通信するための電波の偏波方向とが異なっていてもよい。これにより、ミリ波無線通信を使用する無線通信端末同士の電波干渉を軽減して、通信スループット値の低下を抑制することができる。
【０１０９】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各無線通信端末は、起動後にビーコン信号をスキャンし、受信電力値が大きいビーコン信号を送信した２つの無線通信部との通信リンクを確立する。また、各無線通信端末は、所定の受信電力閾値を超えるビーコン信号を１つの無線通信端末からのみ受信する場合において、自身が映像表示装置である場合は映像データの受信のみを行い、自身が映像配信装置である場合は映像データの送信のみを行う。
【０１１０】
これにより、各無線通信端末の起動により自動でマルチホップ通信経路を生成することができ、ユーザによる無線通信設定が不要となる。また、ビーコン信号を１つの無線通信端末からのみ受信する無線通信端末が、自身をマルチホップ通信経路における終端端末であると認識することができる。
【０１１１】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、映像配信装置１０は、ホッピング回数に応じて決定したＩＰアドレスを各無線通信端末に動的に割り当てる。これにより、ユーザによるＩＰアドレスの設定が不要となる。
【０１１２】
また、本実施形態の無線通信システムにおいては、各無線通信端末は、ビームフォーミング技術を使用して、送信元又は送信先の無線通信端末との通信を行う。これにより、映像データのマルチホップ転送をより確実にすることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  マルチプロジェクションシステム
１０  映像配信装置
１１  符号化部
１２  操作部
１３  無線通信部
１４ａ〜１４ｃ  ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部
１５  無線パケット通信部
１５ａ〜１５ｃ  仮想無線Ｉ／Ｆ（仮想無線インタフェース）
１６  タイマ
１７  転送時間算出部
１８  優先パケット制御部
２０Ａ〜２０Ｃ  映像表示装置
２１  無線通信部
２２  復号化部
２３  バッファメモリ
２４  画像表示部
２５  無線パケット通信部
２６  ＭＰＥＧ２−ＴＳ処理部
２７  タイマ同期部
２８  タイマ
２９  遅延時間抽出部
３０  タイミング比較部
３１  無線Ｉ／Ｆ（無線インタフェース）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１４】
【特許文献１】特開２０１３−１１５４９３号公報
【図１】
2016225744.tif 000003
【図２】
2016225744.tif 000004
【図３】
2016225744.tif 000005
【図４】
2016225744.tif 000006
【図５】
2016225744.tif 000007
【図６】
2016225744.tif 000008
【図７】
2016225744.tif 000009
【図８】
2016225744.tif 000010
【図９】
2016225744.tif 000011