(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データをリアルタイムに伝送するために必要な所要伝送レートを取得する取得手段と、
回線品質から推定される伝送可能な最大伝送レートより低く、かつ、前記取得手段で取得された所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定する決定手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記決定手段によって決定された符号化率および変調方式を報告する報告手段をさらに有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】
前記決定手段によって決定された符号化率および変調方式でデータを送信する送信手段をさらに有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】
請求項１または請求項２に記載の無線通信装置を有することを特徴とする無線通信端末装置。
【請求項５】
請求項１または請求項３に記載の無線通信装置を有することを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項６】
データをリアルタイムに伝送するために必要な所要伝送レートを取得するステップと、
回線品質から推定される伝送可能な最大伝送レートより低く、かつ、前記取得された所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関し、特に、下り回線高速パケット伝送を行う無線通信装置および無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）などの下り高速パケット伝送方式においては、基地局装置は、共通パイロットチャネル（ＣＰＩＣＨ：Common PIlot CHannel）によってパイロット信号を送信している。無線通信端末装置は、パイロット信号を受信し、例えばＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）などの回線品質情報を基地局装置へ報告し、基地局装置は、報告されたＣＩＲに基づいて回線品質に応じた変調方式および符号化率からなる伝送レート（ＭＣＳ：Modulation Coding Scheme）で、スケジューリングに従って複数の無線通信端末装置へパケットを送信する。
【０００３】
図５（Ａ）は、３つの無線通信端末装置Ａ〜Ｃから報告されるＣＩＲの時間変化を示しており、曲線１０は、無線通信端末装置Ａから報告されたＣＩＲ、曲線２０は、無線通信端末装置Ｂから報告されたＣＩＲ、曲線３０は、無線通信端末装置Ｃから報告されたＣＩＲをそれぞれ示している。基地局装置は、このＣＩＲに基づいて、それぞれ変調方式および符号化率が異なるＭＣＳ１〜６のうちパケットを伝送するためのＭＣＳを選択する。ＭＣＳ１はＣＩＲが低い時に選択されるものであり、伝送レートとしては最も低くなるような変調方式および符号化率から構成されており、反対に、ＭＣＳ６はＣＩＲが高い時に選択されるものであり、伝送レートとしては最も高くなるような変調方式および符号化率から構成されている。基地局装置は、パケットを送信する際に、報告されたＣＩＲに応じて最も伝送レートが高くなるＭＣＳを選択する。また、パケットを送信する無線通信端末装置の選択に関しては、例えばラウンドロビンのようなスケジューリングアルゴリズムの場合は、無線通信端末装置Ａ、無線通信端末装置Ｂ、無線通信端末装置Ｃの順にパケットを送信するため、図５（Ｂ）の丸で囲まれた番号のＭＣＳで各無線通信端末装置へパケットが送信される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の下り高速パケット伝送方式においては、伝送レートが高くなるＭＣＳを選択してパケットを送信すると所定のパケットエラー率（ＰＥＲ：Packet Error Rate）で伝送され、パケットの再送が発生すると伝送遅延が発生し、例えば音声や動画のパケットなどのリアルタイム性が要求されるパケットを伝送する場合には品質が劣化するという問題がある。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、リアルタイム性が要求されるデータの伝送品質を向上することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線通信装置は、データをリアルタイムに伝送するために必要な所要伝送レートを取得する取得手段と、回線品質から推定される伝送可能な最大伝送レートより低く、かつ、前記取得手段で取得された所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定する決定手段と、を有する構成を採る。
【０００７】
この構成によれば、データをリアルタイムに伝送するための所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定するため、回線品質などの条件から決定される伝送可能な最大の伝送レートより低い伝送レートとなる符号化率および変調方式でデータを伝送することにより、データ伝送の誤り率を低減して再送の発生を抑制することができ、リアルタイムアプリケーションデータの遅延の発生を抑制し、リアルタイム性が要求されるデータの伝送品質を向上することができる。
【００１０】
本発明の無線通信装置は、前記決定手段によって決定された符号化率および変調方式を報告する報告手段をさらに有する構成を採る。
【００１１】
この構成によれば、決定された符号化率および変調方式を報告するため、データ送信元に対して決定された符号化率および変調方式を報告することにより、データ送信元からのデータ伝送において、データ伝送の誤り率を低減して再送の発生を抑制することができ、データ送信元の構成に変更を加えることなくリアルタイムアプリケーションデータの遅延の発生を抑制し、リアルタイム性が要求されるデータの伝送品質を向上することができる。
【００１２】
本発明の無線通信装置は、前記決定手段によって決定された符号化率および変調方式でデータを送信する送信手段をさらに有する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、決定された符号化率および変調方式でデータを送信するため、データ送信元は、データ伝送の誤り率を低減してデータ送信先からの再送の要求を抑制することができ、リアルタイムアプリケーションデータの遅延の発生を抑制し、リアルタイム性が要求されるデータの伝送品質を向上することができる。
【００１４】
本発明の無線通信端末装置は、上記のいずれかに記載の無線通信装置を有する構成を採る。
【００１５】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の無線通信装置と同様の作用効果を無線通信端末装置において実現することができる。
【００１６】
本発明の無線通信基地局装置は、上記のいずれかに記載の無線通信装置を有する構成を採る。
【００１７】
この構成によれば、上記のいずれかに記載の無線通信装置と同様の作用効果を無線通信基地局装置において実現することができる。
【００１８】
本発明の無線通信方法は、データをリアルタイムに伝送するために必要な所要伝送レートを取得するステップと、回線品質から推定される伝送可能な最大伝送レートより低く、かつ、前記取得された所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定するステップと、を有するようにした。
【００１９】
この方法によれば、データをリアルタイムに伝送するための所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を決定するため、回線品質などの条件から決定される伝送可能な最大の伝送レートより低い伝送レートとなる符号化率および変調方式でデータを伝送することにより、データ伝送の誤り率を低減して再送の発生を抑制することができ、リアルタイムアプリケーションデータの遅延の発生を抑制し、リアルタイム性が要求されるデータの伝送品質を向上することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、無線回線状態が良好で高い伝送レートでデータを伝送できる場合でも、伝送されるデータの所要伝送レートを満たす最低限の伝送レートでデータを伝送することである。
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、データ伝送の一例として下り回線高速パケット伝送方式を例にとり説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＩＰネットワークを含む無線通信システムの一例を示す図である。同図に示す無線通信システムは、無線通信端末装置１００、基地局装置２００、ＩＰネットワーク３００、固定端末装置４００、およびサーバ５００から構成されている。固定端末装置４００やサーバ５００から送出される例えば音声や動画などのリアルタイム性が要求されるパケットは、ＩＰネットワーク３００を介して基地局装置２００に受信され、基地局装置２００から無線通信端末装置１００へ無線伝送される。
【００２３】
図２は、上記の無線通信システムにおける無線通信端末装置１００および基地局装置２００の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２において、無線通信端末装置１００は、アプリケーション部１１０、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）制御部１２０、ＩＰ制御部１３０、再送制御部１４０、無線送受信部１５０、無線リソース制御部１６０、回線品質推定部１７０、ＭＣＳ（Modulation Coding Scheme）選択部１８０、および多重部１９０から構成されている。
【００２５】
アプリケーション部１１０は、音声や動画等のリアルタイムアプリケーション部であり、音声や動画等のリアルタイムアプリケーションデータを送信する場合、アプリケーションデータをＵＤＰ制御部１２０へ出力する。また、アプリケーション部１１０は、リアルタイムアプリケーションデータを伝送するために必要な所要伝送レートをＭＣＳ選択部１８０へ通知する。ＵＤＰ制御部１２０は、アプリケーション部１１０から出力されたデータを所定の大きさに分割し、送信元ポート番号や送信先ポート番号等から構成されるＵＤＰヘッダを付加し、ＩＰ制御部１３０へ出力する。また、ＵＤＰ制御部１２０は、受信データのＵＤＰヘッダを取り除いた上でアプリケーション部１１０へデータを出力する。ＩＰ制御部１３０は、ＵＤＰ制御部１２０から出力されたデータに送信元アドレスや送信先アドレス等から構成されるＩＰヘッダを付加し、多重部１９０へ出力する。また、ＩＰ制御部１３０は、受信データのＩＰヘッダを取り除いた上でＵＤＰ制御部１２０へ出力する。再送制御部１４０は、データ送信時において、多重部１９０から出力されたデータを所定の大きさに分割し、例えばＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）などの誤り検出符号を付加し、無線送受信部１５０へ出力する。また、再送制御部１４０は、データ受信時において、例えばＣＲＣなどの誤り検出符号を用いて受信パケットの誤りを検出し、誤りが無い場合には所定のパケットを結合し、ＩＰ制御部１３０へ出力する。無線送受信部１５０は、データ送信時において、送信データに対して符号化および変調などの無線送信処理を施した上でアンテナを介して送信する。また、無線送受信部１５０は、データ受信時において、受信データに対して復調および復号などの無線受信処理を行う。無線リソース制御部１６０は、再送制御部１４０および無線送受信部１５０の制御を行う。回線品質推定部１７０は、無線チャネルに多重されたパイロット信号から例えばＣＩＲ等の無線回線品質を推定する。ＭＣＳ選択部１８０は、回線品質推定部１７０によって推定された無線回線品質推定値とアプリケーション部１１０から通知された伝送データの所要伝送レートとから後述する方法でＭＣＳを選択する。多重部１９０は、ＩＰ制御部１３０から出力された送信データとＭＣＳ選択部１８０によって選択されたＭＣＳに関する情報とを多重する。
【００２６】
一方、基地局装置２００は、無線送受信部２１０、再送制御部２２０、ＭＡＣ（Medium Access Control）制御部２３０、無線リソース制御部２４０、ＩＰ制御部２５０、およびリンクレイヤ制御部２６０から構成されている。
【００２７】
無線送受信部２１０は、アンテナを介して送受信されるパケットに対して所定の無線処理を行う。再送制御部２２０は、データ送信時において、ＩＰ制御部２５０から出力されたデータを所定の大きさに分割し、例えばＣＲＣなどの誤り検出符号を付加し、無線送受信部２１０へ出力する。また、再送制御部２２０は、データ受信時において、例えばＣＲＣなどの誤り検出符号を用いて受信データの誤りを検出し、誤りが無い場合には所定のパケットを結合し、ＩＰ制御部２５０へ出力する。ＭＡＣ制御部２３０は、基地局装置２００が収容する無線通信端末装置１００を含む複数の無線通信端末装置から報告されたＭＣＳに関する情報と所定のスケジューリングアルゴリズムとからシェアードチャネルでデータを送信する無線通信端末装置を選択する。このとき、選択された無線通信端末装置から報告されているＭＣＳを用いる。無線リソース制御部２４０は、再送制御部２２０、ＭＡＣ制御部２３０、無線送受信部２１０の制御を行う。ＩＰ制御部２５０は、リンクレイヤ制御部２６０より送られたパケットの送信先アドレスを参照して送信先の無線通信端末を判定し、その結果に基づき再送制御部２２０内の該当する無線通信端末のバッファへデータを送出する。また受信したパケットに関しては、受信パケットのＩＰヘッダ内の送信先アドレスで指定された転送先へリンクレイヤ制御部２６０を介して送信する。リンクレイヤ制御部２６０は、基地局とＩＰネットワークとの間の有線リンクの制御を行い、図示しない固定端末装置やサーバなどとパケットのやりとりを行う。
【００２８】
次いで、上記のように構成された無線通信端末装置１００および基地局装置２００の動作について、図３を参照しながら説明する。なお、ここでは、無線通信端末装置１００がパイロット信号を受信してから、基地局装置２００が図示しない固定端末装置などから送出されたパケットを無線通信端末装置１００へ送信するまでの動作について説明する。
【００２９】
まず、既知であるパイロット信号を含むデータは、送信モードが基地局装置２００の再送制御部２２０によってトランスペアレントモード（送信先の指定および再送を行わないモード）に設定された上で、無線送受信部２１０によって例えばＣＰＩＣＨ（Common PIlot CHannel）などが用いられることにより送信される。送信されたパイロット信号を含むデータは、無線通信端末装置１００の無線送受信部１５０によって受信され、所定の無線受信処理が行われるとともに、パイロット信号が回線品質推定部１７０へ出力される。
【００３０】
そして、図３に示すように、既知のパイロット信号に基づいて、回線品質推定部１７０によってＣＩＲなどの回線品質が推定される（ＳＴ１０００）。推定された回線品質は、ＭＣＳ選択部１８０へ通知されるとともに、リアルタイムアプリケーションデータを伝送するための所要伝送レートがアプリケーション部１１０によってＭＣＳ選択部１８０へ通知される（ＳＴ１１００）。なお、この所要伝送レートの通知は、アプリケーションのセッションが開始された時のみ、もしくは、アプリケーションの所要伝送レートが変更された時のみに行われるようにしても良い。
【００３１】
そして、ＭＣＳ選択部１８０によって、通知された回線品質において伝送可能な最大の伝送レートとなる符号化率および変調方式を有するＭＣＳ（以下、「ＭＣＳ１」という）が決定される（ＳＴ１２００）。さらに、ＭＣＳ選択部１８０によって、通知された所要伝送レートを満たす最低の伝送レートとなる符号化率および変調方式を有するＭＣＳ（以下、「ＭＣＳ２」という）が決定される（ＳＴ１３００）。そして、ＭＣＳ選択部１８０によって、ＭＣＳ１とＭＣＳ２の大小が比較され（ＳＴ１４００）、ＭＣＳ１の方が大きい場合は、ＭＣＳ２がデータを伝送するためのＭＣＳとして選択される（ＳＴ１５００）。一方、ＭＣＳ１の方が小さい場合は、回線品質が劣悪で所要伝送レートを満たす符号化率および変調方式を有するＭＣＳでデータを伝送できないため、例えば基地局装置２００から無線通信端末装置１００に対するデータ送信の割り当て回数が増えるようにスケジューリングが変更される（ＳＴ１６００）。
【００３２】
ＭＣＳ１の方が大きい場合は、回線品質が良好な場合でも、所要伝送レートを満たす最低限の伝送レートとなるＭＣＳ２が選択され、選択されたＭＣＳ２に関する情報は、多重部１９０へ出力される。そして、多重部１９０によって、送信データにＭＣＳ２に関する情報が多重され、無線送受信部１５０によって、所定の無線送信処理が行われた上でアンテナを介して送信される。
【００３３】
送信データは、基地局装置２００の無線送受信部２１０によって、アンテナを介して受信され、多重されているＭＣＳ２に関する情報がＭＡＣ制御部２３０へ通知される。そして、ＭＡＣ制御部２３０によって、基地局装置２００が収容する無線通信端末装置１００を含む複数の無線通信端末装置から報告されたＭＣＳの情報と所定のスケジューリングアルゴリズムによって、複数の無線通信端末装置によって共有されるシェアードチャネルを用いてデータを送信する相手局となる無線通信端末装置が選択され、選択された無線通信端末措置の情報は、再送制御部２２０へ通知されるとともに、当該無線通信端末装置から報告されたＭＣＳの情報は、無線送受信部２１０へ通知される。ここでは、無線通信端末装置１００がデータを送信する相手局として選択され、無線通信端末装置１００の情報が再送制御部２２０へ通知され、無線通信端末装置１００から報告されたＭＣＳ２に関する情報が無線送受信部２１０へ通知されるものとする。
【００３４】
そして、基地局装置２００から無線通信端末装置１００へデータが送信される際、送信データは、無線送受信部２１０によって、ＭＣＳ２の符号化率および変調方式で符号化および変調され、アンテナを介してシェアードチャネルが用いられることにより無線通信端末装置１００へ送信される。このとき、送信データのＭＣＳとしてＭＣＳ２が用いられるため、送信されるデータの所要伝送レートを満たす最低限の伝送レートとなるような符号化率および変調方式が用いられることになり、無線通信における誤り率を低減することができる。
【００３５】
図４は、複数のＭＣＳにおける回線品質とデータの誤り率との関係の一例を示す図である。図４において、横軸は、回線品質であるＣＩＲを示しており、縦軸は、パケットデータを伝送する場合の誤り率であるＰＥＲ（Packet Error Rate）を示している。また、曲線６１０は、伝送レートとして最も高いＭＣＳにおけるＣＩＲとＰＥＲの関係を示しており、曲線６２０は、伝送レートとして２番目に高いＭＣＳにおけるＣＩＲとＰＥＲの関係を示しており、曲線６３０は、伝送レートとして３番目に高いＭＣＳにおけるＣＩＲとＰＥＲの関係を示しており、曲線６４０は、伝送レートとして最も低いＭＣＳにおけるＣＩＲとＰＥＲの関係を示している。
【００３６】
無線通信端末装置１００の回線品質推定部１７０によって推定されたＣＩＲがＡ以下の値である場合は、伝送されるパケットのＰＥＲが所定の目標値Ｔ以下になるように、曲線６４０で示されるＭＣＳがＭＣＳ１としてＭＣＳ選択部１８０によって選択され、同様に、ＣＩＲがＡ以上Ｂ以下である場合は、曲線６３０で示されるＭＣＳがＭＣＳ１として選択され、ＣＩＲがＢ以上Ｃ以下である場合は、曲線６２０によって示されるＭＣＳがＭＣＳ１として選択され、ＣＩＲがＣ以上である場合は、曲線６１０によって示されるＭＣＳがＭＣＳ１として選択される。
【００３７】
ここで、回線品質推定部１７０によって推定されたＣＩＲがｘである場合、ＭＣＳ選択部１８０は、ＰＥＲの目標値Ｔを満たしつつ最大の伝送レートでパケットを伝送できるＭＣＳ１として、曲線６２０によって示されるＭＣＳを選択する。一方、リアルタイムアプリケーションデータを伝送するために必要な所要伝送レートを満たすＭＣＳ２として、曲線６３０によって示されるＭＣＳがＭＣＳ選択部１８０によって選択されるものとすると、このＭＣＳ２に関する情報が基地局装置２００へ報告され、基地局装置２００は、報告されたＭＣＳ２によって無線通信端末装置１００に対するパケットを送信する。これによって、ＭＣＳ１を選択する場合より、ＰＥＲをＰxだけ小さくすることができる。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、無線通信端末装置は、無線回線品質を推定し、推定された無線回線品質において伝送可能な最高の伝送レートとなるＭＣＳを決定し、同時に、伝送されるデータの所要伝送レートを満たす最低限の伝送レートとなるＭＣＳを決定し、所要伝送レートに基づくＭＣＳの方が伝送レートとして低い場合は、当該ＭＣＳに関する情報を報告し、基地局装置は、報告されたＭＣＳによってデータを伝送するため、基地局装置の構成に変更を加えることなくデータ伝送における誤り率を低減することができ、リアルタイムアプリケーションデータを伝送する場合でも再送の発生を低減することができることによりデータ遅延の発生を抑制し、リアルタイム性が要求されるパケットの伝送品質を向上することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、無線通信端末装置において所要伝送レートを満たす最低限のＭＣＳを選択する構成としたが、無線通信端末装置が基地局装置へ回線品質と所要伝送レートとを報告し、基地局装置において回線品質と所要伝送レートとに基づいて所要伝送レートを満たす最低限のＭＣＳを選択する構成としても良い。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リアルタイム性が要求されるパケットの伝送品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成の一例を示す図
【図２】一実施の形態に係る無線通信端末装置および基地局装置の構成を示すブロック図
【図３】一実施の形態に係るＭＣＳ選択動作を示すフロー図
【図４】一実施の形態に係る回線品質とデータ誤り率の関係の一例を示す図
【図５】従来のＭＣＳ選択によるデータ伝送を説明する図
【符号の説明】
１１０  アプリケーション部
１２０  ＵＤＰ制御部
１３０、２５０  ＩＰ制御部
１４０、２２０  再送制御部
１５０、２１０  無線送受信部
１６０、２４０  無線リソース制御部
１７０  回線品質推定部
１８０  ＭＣＳ選択部
１９０  多重部
２３０  ＭＡＣ制御部
２６０  リンクレイヤ制御部
【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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