無線通信装置およびデータレート制御方法
【課題】データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システム１０において、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができる無線通信装置２０を提供する。
【解決手段】本発明の無線通信装置２０は、受信パケットのＰＥＲを用いてデータレートの下降判定を行い、ＲＳＳＩを用いてデータレートの上昇判定を行う。また、無線通信装置２０は、データレートの下降判定を行った後、一定期間は、データレートの上昇判定を行わない。
【解決手段】本発明の無線通信装置２０は、受信パケットのＰＥＲを用いてデータレートの下降判定を行い、ＲＳＳＩを用いてデータレートの上昇判定を行う。また、無線通信装置２０は、データレートの下降判定を行った後、一定期間は、データレートの上昇判定を行わない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側において送信信号のデータレートを制御することにより、受信側において受信信号の品質を一定レベル以上に保つ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチレートをサポートする無線通信では、伝搬路の電波環境に応じて送信パケットのデータレートを送信側で適応制御することにより、受信側において受信信号の品質を一定以上に保つことができる。例えば、伝搬路の電波環境が劣悪な場合は低いデータレートでパケットを送信することで安定した無線通信を確保し、伝搬路の電波環境が良好な場合は高いデータレートでパケットを送信することで高速無線通信を実現することができる。
【０００３】
このようなデータレートの適応制御を実現するためには、電波環境を推定する必要がある。電波環境の推定には、ＰＥＲ（Packet Error Rate）等のデータのエラーレートを用いる方式や、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）やＳＮＲ（Signal to Noise ratio）等の受信信号の状態を示す情報を用いる方式等が知られている。
【０００４】
例えば、下記の非特許文献１には、受信側でＰＥＲが所定値未満の場合に、送信側でデータレートを上げ、受信側でＰＥＲが所定値よりも大きい場合に、送信側でデータレートを下げる技術が開示されている。例えばＰＥＲが１０-3よりも大きくなった場合にデータレートを下げ、例えばＰＥＲが１０-5以下になった場合にデータレートを上げる制御を行うことが考えられる。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、ＰＥＲを一定値以下に抑えることができるデータレートを、ＳＮＲに対応付けたテーブルを作成し、受信側で測定したＳＮＲに応じて送信側でデータレートを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A. Kamerman and L. Monteban. "WaveLAN-II: A High-performance wireless LAN for the unlicensed band" Bell Labs Technical Journal, pages 118-133, Summer 1997.
【非特許文献２】G. Holland, N. Vaidya, P. Bahl, "A Rate-Adaptive MAC Protocol for Multi-Hop Wireless Networks", In Proceeding ACM MOBICOM, July 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記非特許文献１の技術では、例えばＰＥＲが１０-3よりも大きくになったか否かの判定は１０3個の受信パケット毎にエラーパケットの個数を測定することで判定することが可能であるが、例えばＰＥＲが１０-5以下になったか否かの判定を行うためには、少なくとも１０5個の受信パケットを受信する必要がある。そのため、電波環境が良好になっても、データレートを上げるまでに時間がかかることになる。
【０００８】
また、ＳＮＲの測定は、ＰＥＲの測定に比べてそれほど時間を要しないが、受信機の性能は機器毎に全く同一ではないため、ＰＥＲを所定値以下に抑えることができるＳＮＲの値は、機器毎に異なる場合がある。そのため、予め設定されたＳＮＲとデータレートの関係を示すテーブルを参照して、測定されたＳＮＲの値に対応するデータレートでデータを送信したとしても、受信側でＰＥＲが所定値を超えてしまう場合がある。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システムにおいて、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、データレートを制御することで受信信号の品質を一定レベル以上に保つ通信システムにおいて、受信データのエラーレートを用いてデータレートの下降判定を行い、受信信号強度を用いてデータレートの上昇判定を行う。
【００１１】
例えば、本発明の第一の態様は、受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部と、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出部と、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定部と、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定部と、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定部から上昇信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信部と、
指示されたデータレートで、通信相手となる受信側の他の無線通信装置へデータを送信する送信部と、
前記受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートを前記送信部に指示し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートを前記送信部に指示するデータレート制御部と
を備えることを特徴とする無線通信装置を提供する。
【００１２】
また、本発明の第二の態様は、受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置のデータレート制御方法であって、
前記無線通信装置は、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部を備え、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出ステップと、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定ステップと、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定ステップと、
前記下降判定において下降信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定ステップにおいて上昇信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信ステップと、
通信相手となる受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートでデータを送信し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートでデータを送信する送信ステップと
を実行することを特徴とするデータレート制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システムにおいて、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。
【図２】第１の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】許容レート情報格納部２４に格納されるデータの構造の一例を示す図である。
【図４】レート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図６】第１の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図７】第１の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。通信システム１０は、複数の機器１１を有する。それぞれの機器１１は、例えば宅内等に設けられ、内蔵する無線通信装置２０を用いて互いに無線通信する。
【００１７】
図２は、第１の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置２０は、ＰＥＲ算出部２１、下降判定部２２、上昇判定部２３、許容レート情報格納部２４、デコーダ２５、レート制御信号送信部２６、無線部２７、データレート制御部２８、およびエンコーダ２９を有する。
【００１８】
なお、図２において、無線通信装置２０ａは、データを送受信する２台の機器１１において受信側に設けられる無線通信装置２０を示しており、無線通信装置２０ａ内において破線で示したブロックは、受信側として動作する場合には機能しないブロックを示している。同様に、無線通信装置２０ｂは、送信側に設けられる無線通信装置２０を示しており、無線通信装置２０ｂ内において破線で示したブロックは、送信側として動作する場合には機能しないブロックを示している。
【００１９】
まず、受信側として動作する場合の無線通信装置２０ａについて説明する。無線部２７は、アンテナを介して受信した電波を復調してデコーダ２５に供給すると共に、エンコーダ２９から受け取った信号を変調してアンテナを介して送信する。また、無線部２７は、ＲＳＳＩを測定し、測定したＲＳＳＩを示す情報を上昇判定部２３に提供する。
【００２０】
デコーダ２５は、無線部２７から受け取った信号に誤り訂正等を施して復号し、復号したデータを機器１１へ供給する。また、デコーダ２５は、データパケットを受信する都度、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報を、ＰＥＲ算出部２１に提供する。また、デコーダ２５は、現在のデータレートを示す情報を上昇判定部２３およびレート制御信号送信部２６に提供する。
【００２１】
ＰＥＲ算出部２１は、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報をデコーダ２５から受け取って保持し、データパケットを予め定められた個数（例えば１０3個）受信する都度、ＰＥＲを算出して下降判定部２２に送る。
【００２２】
下降判定部２２は、ＰＥＲ算出部２１からＰＥＲを受け取った場合に、受信したＰＥＲが予め定められた閾値（例えば１０-3）よりも大きいか否かを判定する。受信したＰＥＲが予め定められた閾値よりも大きい場合、下降判定部２２は、データレートを下げる指示を示す下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。一方、受信したＰＥＲが予め定められた閾値以下である場合、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。
【００２３】
このように、実際に受信したパケットのＰＥＲに基づいてデータレートの下降判定を行っているため、本実施形態の無線通信装置２０ａは、無線部２７の性能のばらつきや不要電波の受信等に関わらず、受信信号の品質を一定以上に保つことができる。
【００２４】
許容レート情報格納部２４には、例えば図３に示すように、ＲＳＳＩの範囲２４０を示す情報に対応付けて、当該範囲２４０内のＲＳＳＩにおいて、受信したデータのＰＥＲが予め定められた閾値（例えば１０-3）未満となるために許容される最大のデータレートを示す許容レート２４１が格納されている。なお、許容レート２４１の欄には、通信システム１０においてサポートされているデータレートの値が全て格納されている。
【００２５】
上昇判定部２３は、下降判定部２２からＰＥＲが予め定められた閾値未満である旨を通知された場合に、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合、上昇判定部２３は、データレートを上げる指示を示す上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。
【００２６】
このように、現在のＲＳＳＩの値に基づいてデータレートの上昇判定を行っているため、何万個ものパケットの受信結果から算出したＰＥＲに基づいてデータレートの上昇判定を行う従来の手法よりも、迅速にデータレートの上昇判定を行うことができる。
【００２７】
レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から下降信号を受け取った場合に、許容レート情報格納部２４を参照し、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されているか否かを判定する。デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されていない場合、すなわち、データレートをこれ以上下げることができない場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った下降信号を破棄する。
【００２８】
一方、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されている場合、すなわち、データレートをまだ下げることができる場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせる。当該内蔵タイマは、リセットスタートされた後、予め定められた期間Ｔ0までをカウントし、Ｔ0に達した場合、当該内蔵タイマの値は当該Ｔ0を示す値で停止する。予め定められた期間Ｔ0とは、例えば、３×１０3個のパケットを受信するまでの期間である。
【００２９】
また、下降判定部２２から上昇信号を受け取った場合、レート制御信号送信部２６は、許容レート情報格納部２４を参照し、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されており、かつ、内蔵タイマの値が予め定められた期間を示す値Ｔ0となっているか否かを判定する。デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されており、かつ、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った上昇信号をエンコーダ２９へ送る。
【００３０】
一方、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されていいない（すなわち、データレートをこれ以上上げることができない）か、または、内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った上昇信号を破棄する。
【００３１】
ここで、例えばＲＳＳＩの値が−５０ｄＢｍから−３５ｄＢｍの範囲内にある場合、データレートが例えば３２０ＭｂｐｓであればＰＥＲの値が閾値（例えば１０-3）以下となるという設計のもとに、図３に示した許容レート情報が作成される。この場合のＲＳＳＩとＰＥＲとの関係は、図４の特性３０のようになる。
【００３２】
しかし、受信機の性能にはばらつきがあり、また、通信帯域内に不要な電波が送信された場合には、ＲＳＳＩの値が上記の範囲内にあったとしても、ＰＥＲの値が閾値を超えてしまう場合がある。例えば図４に示すように、受信機の性能のばらつきや不要電波の受信等の影響により、ＲＳＳＩとＰＥＲとの関係が特性３１のようになった場合、ＲＳＳＩの値がＲ1であれば、−５０ｄＢｍから−３５ｄＢｍの範囲内にあるにもかかわらず、３２０ＭｂｐｓのデータレートではＰＥＲを閾値（ＰTH）以下に保つことができない。
【００３３】
そのため、例えば図５に示すように、下降判定部２２においてデータレートの下降が指示された後に、上昇判定部２３においてデータレートの上昇が指示されるという処理が繰り返されることになる。図４に示したように、ＲＳＳＩの値がＰＥＲの値を必ずしも反映していない場合があるため、上昇判定部２３がＲＳＳＩの値に基づいてデータレートを上げた後に、下降判定部２２がＰＥＲの悪化を検出してデータレートを下げるまでの間は、ＰＥＲが閾値よりも大きくなっている可能性がある。
【００３４】
そのため、本実施形態では、図６に示すように、ＰＥＲの悪化を検出してデータレートの下降が指示された後には、一定期間（Ｔ＜Ｔ0の期間）、データレートの上昇を抑制することにより、ＰＥＲが閾値よりも大きい状態が発生する頻度を低く抑えるようにしている。
【００３５】
図２に戻って説明を続ける。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号または下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して送信側の無線通信装置２０ｂへ出力する。
【００３６】
次に、送信側として動作する場合の無線通信装置２０ｂについて説明する。無線部２７は、アンテナを介して受信した電波を復調してデコーダ２５に供給すると共に、エンコーダ２９から受け取った信号を変調してアンテナを介して送信する。
【００３７】
デコーダ２５は、無線部２７から受け取った信号に誤り訂正等を施して復号し、復号したデータをデータレート制御部２８に供給する。データレート制御部２８は、デコーダ２５から受け取ったデータに上昇信号が含まれている場合に、データの送信に用いている現在のデータレートよりも１段階高いデータレートをエンコーダ２９に指示する。また、デコーダ２５から受け取ったデータに下降信号が含まれている場合、データレート制御部２８は、データの送信に用いている現在のデータレートよりも１段階低いデータレートをエンコーダ２９に指示する。
【００３８】
エンコーダ２９は、データレート制御部２８から指示されたデータレートで、機器１１本体から受け取ったデータに誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して受信側の無線通信装置２０ａへ出力する。
【００３９】
図７は、第１の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。無線通信装置２０は、受信を開始することで、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００４０】
まず、ＰＥＲ算出部２１は、パケット数をカウントするための変数ｎと、エラーパケット数をカウントするための変数ｎeを０に初期化し（Ｓ１００）、デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取ったか否かを判定する（Ｓ１０１）。
【００４１】
デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取った場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎを１増やし（Ｓ１０２）、パケットを受信した旨を示す情報と共にデコーダ２５から受け取った、エラーパケットであるか否かを示す情報を参照して、受信したパケットがエラーパケットであったか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００４２】
受信したパケットがエラーパケットでなかった場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、ステップＳ１０５に示す処理を実行する。一方、受信したパケットがエラーパケットであった場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎeを１増やす（Ｓ１０４）。そして、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎが所定値ｎ0に達したか否かを判定する（Ｓ１０５）。所定値ｎ0とは、例えば１０3である。変数ｎが所定値ｎ0に達していない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１０１に示した処理を実行する。
【００４３】
一方、変数ｎが所定値ｎ0に達した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎeを変数ｎで割ってＰＥＲを算出し（Ｓ１０６）、算出したＰＥＲを下降判定部２２へ送る。下降判定部２２は、ＰＥＲ算出部２１から受け取ったＰＥＲが閾値ＰTH（例えば１０-3）よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。ＰＥＲが閾値ＰTHよりも大きい場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、データレートの下降を指示する下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。
【００４４】
レート制御信号送信部２６は、データレートを下げることができれば、受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力する（Ｓ１０８）。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせ（Ｓ１０９）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４５】
ステップＳ１０７において、ＰＥＲが閾値ＰTH以下の場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。上昇判定部２３は、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する（Ｓ１１０）。
【００４６】
次に、上昇判定部２３は、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高いか否かを判定する（Ｓ１１１）。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレート以下である場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４７】
一方、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、上昇判定部２３は、データレートの上昇を指示する上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する（Ｓ１１２）。
【００４８】
次に、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマの値を参照し、内蔵タイマの値が予め定められた期間を示す値Ｔ0となっているか否かを判定する（Ｓ１１３）。内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、レート制御信号送信部２６は、上昇判定部２３から受け取った上昇信号を破棄し、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４９】
一方、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、レート制御信号送信部２６は、データレートを上げることができれば、上昇信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力し（Ｓ１１４）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００５０】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５１】
上記説明から明らかなように、本実施形態の無線通信装置２０によれば、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システム１０において、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図８は、第２の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置２０は、下降判定部２２、上昇判定部２３、許容レート情報格納部２４、デコーダ２５、レート制御信号送信部２６、無線部２７、データレート制御部２８、およびエンコーダ２９を有する。
【００５４】
なお、以下に説明する点を除き、図８において、図２と同じ符号を付した構成は、図２における構成と同一または同様の機能を有するため説明を省略する。本実施形態の無線通信装置２０は、受信側として動作する場合の構成が第１の実施形態における無線通信装置２０ａとは異なる。
【００５５】
デコーダ２５は、送信側の無線通信装置２０ｂからデータパケットを受信する都度、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報を下降判定部２２に通知する。
【００５６】
下降判定部２２は、データパケットを受信した旨をデコーダ２５から受け取って保持し、データパケットを予め定められた個数（例えば１０3個）受信する都度、その旨を上昇判定部２３に通知する。また、下降判定部２２は、エラーパケットを受信した旨をデコーダ２５から通知された場合、データレートを下げる指示を示す下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力すると共に、保持している、データパケットの受信個数を示す情報をリセットする。
【００５７】
図９は、第２の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。無線通信装置２０は、受信を開始することで、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００５８】
まず、下降判定部２２は、パケット数をカウントするための変数ｎを０に初期化し（Ｓ２００）、デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取ったか否かを判定する（Ｓ２０１）。デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取った場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、変数ｎを１増やし（Ｓ２０２）、パケットを受信した旨を示す情報と共にデコーダ２５から受け取った、エラーパケットであるか否かを示す情報を参照して、受信したパケットがエラーパケットであったか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００５９】
受信したパケットがエラーパケットであった場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、データレートの下降を指示する下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。レート制御信号送信部２６は、データレートを下げることができれば、受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。
【００６０】
無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力する（Ｓ２０４）。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせ（Ｓ２０５）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６１】
受信したパケットがエラーパケットでなかった場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、下降判定部２２は、変数ｎが所定値ｎ0に達したか否かを判定する（Ｓ２０６）。変数ｎが所定値ｎ0に達していない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。一方、変数ｎが所定値ｎ0に達した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。
【００６２】
次に、上昇判定部２３は、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する（Ｓ２０７）。そして、上昇判定部２３は、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高いか否かを判定する（Ｓ２０８）。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレート以下である場合（Ｓ２０８：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６３】
一方、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、上昇判定部２３は、データレートの上昇を指示する上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する（Ｓ２０９）。レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマの値を参照し、内蔵タイマの値がＴ0となっているか否かを判定する（Ｓ２１０）。内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合（Ｓ２１０：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６４】
一方、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、レート制御信号送信部２６は、データレートを上げることができれば、上昇信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力し（Ｓ２１１）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６５】
本実施形態では、エラーパケットを受信した場合に、下降判定部２２が即座に下降信号を出力するため、図１０に示すように、ＰＥＲが閾値よりも大きくなっている期間をより短くすることができる。また、ＰＥＲが短期間に悪化した場合でもより迅速にデータレートを下げることもできる。
【００６６】
以上、本発明の第２の実施形態について説明した。
【００６７】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記した各実施形態では、エラーレートを示す指標としてＰＥＲを用いたが、本発明はこれに限られず、エラーレートを示す指標としてＢＥＲ（Bit Error Rate）やＦＥＲ（Frame Error Rate）等を用いてもよい。また、上記した各実施形態では、受信信号の品質を示す指標としてＲＳＳＩを用いたが、本発明はこれに限られず、受信信号の品質を示す指標としてＳＮＲ等を用いてもよい。
【００６９】
また、上記した実施形態では、受信側でデータレートの上昇／下降を判定したが、受信側で測定されたＰＥＲやＲＳＳＩの値を送信側の無線通信装置２０にフィードバックして、送信側の無線通信装置２０において、データレートの上昇／下降を判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・通信システム、１１・・・機器、１２・・・通信回線、２０・・・無線通信装置、２１・・・ＰＥＲ算出部、２２・・・下降判定部、２３・・・上昇判定部、２４・・・許容レート情報格納部、２４０・・・範囲、２４１・・・許容レート、２５・・・デコーダ、２６・・・レート制御信号送信部、２７・・・無線部、２８・・・データレート制御部、２９・・・エンコーダ、３０・・・特性、３１・・・特性
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信側において送信信号のデータレートを制御することにより、受信側において受信信号の品質を一定レベル以上に保つ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチレートをサポートする無線通信では、伝搬路の電波環境に応じて送信パケットのデータレートを送信側で適応制御することにより、受信側において受信信号の品質を一定以上に保つことができる。例えば、伝搬路の電波環境が劣悪な場合は低いデータレートでパケットを送信することで安定した無線通信を確保し、伝搬路の電波環境が良好な場合は高いデータレートでパケットを送信することで高速無線通信を実現することができる。
【０００３】
このようなデータレートの適応制御を実現するためには、電波環境を推定する必要がある。電波環境の推定には、ＰＥＲ（Packet Error Rate）等のデータのエラーレートを用いる方式や、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）やＳＮＲ（Signal to Noise ratio）等の受信信号の状態を示す情報を用いる方式等が知られている。
【０００４】
例えば、下記の非特許文献１には、受信側でＰＥＲが所定値未満の場合に、送信側でデータレートを上げ、受信側でＰＥＲが所定値よりも大きい場合に、送信側でデータレートを下げる技術が開示されている。例えばＰＥＲが１０-3よりも大きくなった場合にデータレートを下げ、例えばＰＥＲが１０-5以下になった場合にデータレートを上げる制御を行うことが考えられる。
【０００５】
また、下記の特許文献２には、ＰＥＲを一定値以下に抑えることができるデータレートを、ＳＮＲに対応付けたテーブルを作成し、受信側で測定したＳＮＲに応じて送信側でデータレートを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】A. Kamerman and L. Monteban. "WaveLAN-II: A High-performance wireless LAN for the unlicensed band" Bell Labs Technical Journal, pages 118-133, Summer 1997.
【非特許文献２】G. Holland, N. Vaidya, P. Bahl, "A Rate-Adaptive MAC Protocol for Multi-Hop Wireless Networks", In Proceeding ACM MOBICOM, July 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記非特許文献１の技術では、例えばＰＥＲが１０-3よりも大きくになったか否かの判定は１０3個の受信パケット毎にエラーパケットの個数を測定することで判定することが可能であるが、例えばＰＥＲが１０-5以下になったか否かの判定を行うためには、少なくとも１０5個の受信パケットを受信する必要がある。そのため、電波環境が良好になっても、データレートを上げるまでに時間がかかることになる。
【０００８】
また、ＳＮＲの測定は、ＰＥＲの測定に比べてそれほど時間を要しないが、受信機の性能は機器毎に全く同一ではないため、ＰＥＲを所定値以下に抑えることができるＳＮＲの値は、機器毎に異なる場合がある。そのため、予め設定されたＳＮＲとデータレートの関係を示すテーブルを参照して、測定されたＳＮＲの値に対応するデータレートでデータを送信したとしても、受信側でＰＥＲが所定値を超えてしまう場合がある。
【０００９】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システムにおいて、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、データレートを制御することで受信信号の品質を一定レベル以上に保つ通信システムにおいて、受信データのエラーレートを用いてデータレートの下降判定を行い、受信信号強度を用いてデータレートの上昇判定を行う。
【００１１】
例えば、本発明の第一の態様は、受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部と、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出部と、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定部と、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定部と、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定部から上昇信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信部と、
指示されたデータレートで、通信相手となる受信側の他の無線通信装置へデータを送信する送信部と、
前記受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートを前記送信部に指示し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートを前記送信部に指示するデータレート制御部と
を備えることを特徴とする無線通信装置を提供する。
【００１２】
また、本発明の第二の態様は、受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置のデータレート制御方法であって、
前記無線通信装置は、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部を備え、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出ステップと、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定ステップと、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定ステップと、
前記下降判定において下降信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定ステップにおいて上昇信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信ステップと、
通信相手となる受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートでデータを送信し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートでデータを送信する送信ステップと
を実行することを特徴とするデータレート制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線通信装置によれば、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システムにおいて、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。
【図２】第１の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】許容レート情報格納部２４に格納されるデータの構造の一例を示す図である。
【図４】レート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図６】第１の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【図７】第１の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態におけるレート制御信号送信部２６の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る通信システム１０の構成の一例を示すシステム構成図である。通信システム１０は、複数の機器１１を有する。それぞれの機器１１は、例えば宅内等に設けられ、内蔵する無線通信装置２０を用いて互いに無線通信する。
【００１７】
図２は、第１の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置２０は、ＰＥＲ算出部２１、下降判定部２２、上昇判定部２３、許容レート情報格納部２４、デコーダ２５、レート制御信号送信部２６、無線部２７、データレート制御部２８、およびエンコーダ２９を有する。
【００１８】
なお、図２において、無線通信装置２０ａは、データを送受信する２台の機器１１において受信側に設けられる無線通信装置２０を示しており、無線通信装置２０ａ内において破線で示したブロックは、受信側として動作する場合には機能しないブロックを示している。同様に、無線通信装置２０ｂは、送信側に設けられる無線通信装置２０を示しており、無線通信装置２０ｂ内において破線で示したブロックは、送信側として動作する場合には機能しないブロックを示している。
【００１９】
まず、受信側として動作する場合の無線通信装置２０ａについて説明する。無線部２７は、アンテナを介して受信した電波を復調してデコーダ２５に供給すると共に、エンコーダ２９から受け取った信号を変調してアンテナを介して送信する。また、無線部２７は、ＲＳＳＩを測定し、測定したＲＳＳＩを示す情報を上昇判定部２３に提供する。
【００２０】
デコーダ２５は、無線部２７から受け取った信号に誤り訂正等を施して復号し、復号したデータを機器１１へ供給する。また、デコーダ２５は、データパケットを受信する都度、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報を、ＰＥＲ算出部２１に提供する。また、デコーダ２５は、現在のデータレートを示す情報を上昇判定部２３およびレート制御信号送信部２６に提供する。
【００２１】
ＰＥＲ算出部２１は、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報をデコーダ２５から受け取って保持し、データパケットを予め定められた個数（例えば１０3個）受信する都度、ＰＥＲを算出して下降判定部２２に送る。
【００２２】
下降判定部２２は、ＰＥＲ算出部２１からＰＥＲを受け取った場合に、受信したＰＥＲが予め定められた閾値（例えば１０-3）よりも大きいか否かを判定する。受信したＰＥＲが予め定められた閾値よりも大きい場合、下降判定部２２は、データレートを下げる指示を示す下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。一方、受信したＰＥＲが予め定められた閾値以下である場合、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。
【００２３】
このように、実際に受信したパケットのＰＥＲに基づいてデータレートの下降判定を行っているため、本実施形態の無線通信装置２０ａは、無線部２７の性能のばらつきや不要電波の受信等に関わらず、受信信号の品質を一定以上に保つことができる。
【００２４】
許容レート情報格納部２４には、例えば図３に示すように、ＲＳＳＩの範囲２４０を示す情報に対応付けて、当該範囲２４０内のＲＳＳＩにおいて、受信したデータのＰＥＲが予め定められた閾値（例えば１０-3）未満となるために許容される最大のデータレートを示す許容レート２４１が格納されている。なお、許容レート２４１の欄には、通信システム１０においてサポートされているデータレートの値が全て格納されている。
【００２５】
上昇判定部２３は、下降判定部２２からＰＥＲが予め定められた閾値未満である旨を通知された場合に、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合、上昇判定部２３は、データレートを上げる指示を示す上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。
【００２６】
このように、現在のＲＳＳＩの値に基づいてデータレートの上昇判定を行っているため、何万個ものパケットの受信結果から算出したＰＥＲに基づいてデータレートの上昇判定を行う従来の手法よりも、迅速にデータレートの上昇判定を行うことができる。
【００２７】
レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から下降信号を受け取った場合に、許容レート情報格納部２４を参照し、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されているか否かを判定する。デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されていない場合、すなわち、データレートをこれ以上下げることができない場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った下降信号を破棄する。
【００２８】
一方、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも低い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されている場合、すなわち、データレートをまだ下げることができる場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせる。当該内蔵タイマは、リセットスタートされた後、予め定められた期間Ｔ0までをカウントし、Ｔ0に達した場合、当該内蔵タイマの値は当該Ｔ0を示す値で停止する。予め定められた期間Ｔ0とは、例えば、３×１０3個のパケットを受信するまでの期間である。
【００２９】
また、下降判定部２２から上昇信号を受け取った場合、レート制御信号送信部２６は、許容レート情報格納部２４を参照し、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されており、かつ、内蔵タイマの値が予め定められた期間を示す値Ｔ0となっているか否かを判定する。デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されており、かつ、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った上昇信号をエンコーダ２９へ送る。
【００３０】
一方、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い許容レートが許容レート情報格納部２４内に格納されていいない（すなわち、データレートをこれ以上上げることができない）か、または、内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合、レート制御信号送信部２６は、下降判定部２２から受け取った上昇信号を破棄する。
【００３１】
ここで、例えばＲＳＳＩの値が−５０ｄＢｍから−３５ｄＢｍの範囲内にある場合、データレートが例えば３２０ＭｂｐｓであればＰＥＲの値が閾値（例えば１０-3）以下となるという設計のもとに、図３に示した許容レート情報が作成される。この場合のＲＳＳＩとＰＥＲとの関係は、図４の特性３０のようになる。
【００３２】
しかし、受信機の性能にはばらつきがあり、また、通信帯域内に不要な電波が送信された場合には、ＲＳＳＩの値が上記の範囲内にあったとしても、ＰＥＲの値が閾値を超えてしまう場合がある。例えば図４に示すように、受信機の性能のばらつきや不要電波の受信等の影響により、ＲＳＳＩとＰＥＲとの関係が特性３１のようになった場合、ＲＳＳＩの値がＲ1であれば、−５０ｄＢｍから−３５ｄＢｍの範囲内にあるにもかかわらず、３２０ＭｂｐｓのデータレートではＰＥＲを閾値（ＰTH）以下に保つことができない。
【００３３】
そのため、例えば図５に示すように、下降判定部２２においてデータレートの下降が指示された後に、上昇判定部２３においてデータレートの上昇が指示されるという処理が繰り返されることになる。図４に示したように、ＲＳＳＩの値がＰＥＲの値を必ずしも反映していない場合があるため、上昇判定部２３がＲＳＳＩの値に基づいてデータレートを上げた後に、下降判定部２２がＰＥＲの悪化を検出してデータレートを下げるまでの間は、ＰＥＲが閾値よりも大きくなっている可能性がある。
【００３４】
そのため、本実施形態では、図６に示すように、ＰＥＲの悪化を検出してデータレートの下降が指示された後には、一定期間（Ｔ＜Ｔ0の期間）、データレートの上昇を抑制することにより、ＰＥＲが閾値よりも大きい状態が発生する頻度を低く抑えるようにしている。
【００３５】
図２に戻って説明を続ける。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号または下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して送信側の無線通信装置２０ｂへ出力する。
【００３６】
次に、送信側として動作する場合の無線通信装置２０ｂについて説明する。無線部２７は、アンテナを介して受信した電波を復調してデコーダ２５に供給すると共に、エンコーダ２９から受け取った信号を変調してアンテナを介して送信する。
【００３７】
デコーダ２５は、無線部２７から受け取った信号に誤り訂正等を施して復号し、復号したデータをデータレート制御部２８に供給する。データレート制御部２８は、デコーダ２５から受け取ったデータに上昇信号が含まれている場合に、データの送信に用いている現在のデータレートよりも１段階高いデータレートをエンコーダ２９に指示する。また、デコーダ２５から受け取ったデータに下降信号が含まれている場合、データレート制御部２８は、データの送信に用いている現在のデータレートよりも１段階低いデータレートをエンコーダ２９に指示する。
【００３８】
エンコーダ２９は、データレート制御部２８から指示されたデータレートで、機器１１本体から受け取ったデータに誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して受信側の無線通信装置２０ａへ出力する。
【００３９】
図７は、第１の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。無線通信装置２０は、受信を開始することで、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００４０】
まず、ＰＥＲ算出部２１は、パケット数をカウントするための変数ｎと、エラーパケット数をカウントするための変数ｎeを０に初期化し（Ｓ１００）、デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取ったか否かを判定する（Ｓ１０１）。
【００４１】
デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取った場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎを１増やし（Ｓ１０２）、パケットを受信した旨を示す情報と共にデコーダ２５から受け取った、エラーパケットであるか否かを示す情報を参照して、受信したパケットがエラーパケットであったか否かを判定する（Ｓ１０３）。
【００４２】
受信したパケットがエラーパケットでなかった場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、ステップＳ１０５に示す処理を実行する。一方、受信したパケットがエラーパケットであった場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎeを１増やす（Ｓ１０４）。そして、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎが所定値ｎ0に達したか否かを判定する（Ｓ１０５）。所定値ｎ0とは、例えば１０3である。変数ｎが所定値ｎ0に達していない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１０１に示した処理を実行する。
【００４３】
一方、変数ｎが所定値ｎ0に達した場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、ＰＥＲ算出部２１は、変数ｎeを変数ｎで割ってＰＥＲを算出し（Ｓ１０６）、算出したＰＥＲを下降判定部２２へ送る。下降判定部２２は、ＰＥＲ算出部２１から受け取ったＰＥＲが閾値ＰTH（例えば１０-3）よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０７）。ＰＥＲが閾値ＰTHよりも大きい場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、データレートの下降を指示する下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。
【００４４】
レート制御信号送信部２６は、データレートを下げることができれば、受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力する（Ｓ１０８）。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせ（Ｓ１０９）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４５】
ステップＳ１０７において、ＰＥＲが閾値ＰTH以下の場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。上昇判定部２３は、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する（Ｓ１１０）。
【００４６】
次に、上昇判定部２３は、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高いか否かを判定する（Ｓ１１１）。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレート以下である場合（Ｓ１１１：Ｎｏ）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４７】
一方、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合（Ｓ１１１：Ｙｅｓ）、上昇判定部２３は、データレートの上昇を指示する上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する（Ｓ１１２）。
【００４８】
次に、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマの値を参照し、内蔵タイマの値が予め定められた期間を示す値Ｔ0となっているか否かを判定する（Ｓ１１３）。内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合（Ｓ１１３：Ｎｏ）、レート制御信号送信部２６は、上昇判定部２３から受け取った上昇信号を破棄し、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００４９】
一方、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合（Ｓ１１３：Ｙｅｓ）、レート制御信号送信部２６は、データレートを上げることができれば、上昇信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力し（Ｓ１１４）、ＰＥＲ算出部２１は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。
【００５０】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５１】
上記説明から明らかなように、本実施形態の無線通信装置２０によれば、データレートを制御することでＰＥＲを所定値以下に抑える通信システム１０において、受信機毎の特性のばらつきを抑えることができると共に、データレートの上昇判定を迅速に行うことができる。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図８は、第２の実施形態においてそれぞれの機器１１に内蔵される無線通信装置２０の詳細な機能構成の一例を示すブロック図である。無線通信装置２０は、下降判定部２２、上昇判定部２３、許容レート情報格納部２４、デコーダ２５、レート制御信号送信部２６、無線部２７、データレート制御部２８、およびエンコーダ２９を有する。
【００５４】
なお、以下に説明する点を除き、図８において、図２と同じ符号を付した構成は、図２における構成と同一または同様の機能を有するため説明を省略する。本実施形態の無線通信装置２０は、受信側として動作する場合の構成が第１の実施形態における無線通信装置２０ａとは異なる。
【００５５】
デコーダ２５は、送信側の無線通信装置２０ｂからデータパケットを受信する都度、データパケットを受信した旨、および、当該データパケットがエラーパケットであるか否かを示す情報を下降判定部２２に通知する。
【００５６】
下降判定部２２は、データパケットを受信した旨をデコーダ２５から受け取って保持し、データパケットを予め定められた個数（例えば１０3個）受信する都度、その旨を上昇判定部２３に通知する。また、下降判定部２２は、エラーパケットを受信した旨をデコーダ２５から通知された場合、データレートを下げる指示を示す下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力すると共に、保持している、データパケットの受信個数を示す情報をリセットする。
【００５７】
図９は、第２の実施形態における受信側の無線通信装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。無線通信装置２０は、受信を開始することで、本フローチャートに示す動作を開始する。
【００５８】
まず、下降判定部２２は、パケット数をカウントするための変数ｎを０に初期化し（Ｓ２００）、デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取ったか否かを判定する（Ｓ２０１）。デコーダ２５からパケットを受信した旨を示す情報を受け取った場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、変数ｎを１増やし（Ｓ２０２）、パケットを受信した旨を示す情報と共にデコーダ２５から受け取った、エラーパケットであるか否かを示す情報を参照して、受信したパケットがエラーパケットであったか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００５９】
受信したパケットがエラーパケットであった場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、データレートの下降を指示する下降信号をレート制御信号送信部２６へ出力する。レート制御信号送信部２６は、データレートを下げることができれば、受け取った下降信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った下降信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。
【００６０】
無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力する（Ｓ２０４）。そして、レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマをリセットスタートさせ（Ｓ２０５）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６１】
受信したパケットがエラーパケットでなかった場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、下降判定部２２は、変数ｎが所定値ｎ0に達したか否かを判定する（Ｓ２０６）。変数ｎが所定値ｎ0に達していない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。一方、変数ｎが所定値ｎ0に達した場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）、下降判定部２２は、その旨を上昇判定部２３に通知する。
【００６２】
次に、上昇判定部２３は、無線部２７から提供されているＲＳＳＩに基づいて許容レート情報格納部２４を参照し、現在のＲＳＳＩの値を含む範囲に対応付けられている許容レートを抽出する（Ｓ２０７）。そして、上昇判定部２３は、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高いか否かを判定する（Ｓ２０８）。抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレート以下である場合（Ｓ２０８：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６３】
一方、抽出した許容レートが、デコーダ２５から提供されている現在のデータレートよりも高い場合（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、上昇判定部２３は、データレートの上昇を指示する上昇信号をレート制御信号送信部２６へ出力する（Ｓ２０９）。レート制御信号送信部２６は、内蔵タイマの値を参照し、内蔵タイマの値がＴ0となっているか否かを判定する（Ｓ２１０）。内蔵タイマの値がＴ0となっていない場合（Ｓ２１０：Ｎｏ）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６４】
一方、内蔵タイマの値がＴ0となっている場合（Ｓ２１０：Ｙｅｓ）、レート制御信号送信部２６は、データレートを上げることができれば、上昇信号をエンコーダ２９へ送る。エンコーダ２９は、レート制御信号送信部２６から受け取った上昇信号に誤り訂正符号を付加したり符号化する等の処理を行い、これらの処理を施したデータを無線部２７へ送る。無線部２７は、エンコーダ２９から受け取ったデータに基づいて変調等を行った電波を、アンテナを介して出力し（Ｓ２１１）、下降判定部２２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。
【００６５】
本実施形態では、エラーパケットを受信した場合に、下降判定部２２が即座に下降信号を出力するため、図１０に示すように、ＰＥＲが閾値よりも大きくなっている期間をより短くすることができる。また、ＰＥＲが短期間に悪化した場合でもより迅速にデータレートを下げることもできる。
【００６６】
以上、本発明の第２の実施形態について説明した。
【００６７】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６８】
例えば、上記した各実施形態では、エラーレートを示す指標としてＰＥＲを用いたが、本発明はこれに限られず、エラーレートを示す指標としてＢＥＲ（Bit Error Rate）やＦＥＲ（Frame Error Rate）等を用いてもよい。また、上記した各実施形態では、受信信号の品質を示す指標としてＲＳＳＩを用いたが、本発明はこれに限られず、受信信号の品質を示す指標としてＳＮＲ等を用いてもよい。
【００６９】
また、上記した実施形態では、受信側でデータレートの上昇／下降を判定したが、受信側で測定されたＰＥＲやＲＳＳＩの値を送信側の無線通信装置２０にフィードバックして、送信側の無線通信装置２０において、データレートの上昇／下降を判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０・・・通信システム、１１・・・機器、１２・・・通信回線、２０・・・無線通信装置、２１・・・ＰＥＲ算出部、２２・・・下降判定部、２３・・・上昇判定部、２４・・・許容レート情報格納部、２４０・・・範囲、２４１・・・許容レート、２５・・・デコーダ、２６・・・レート制御信号送信部、２７・・・無線部、２８・・・データレート制御部、２９・・・エンコーダ、３０・・・特性、３１・・・特性
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部と、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出部と、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定部と、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定部と、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定部から上昇信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信部と、
指示されたデータレートで、通信相手となる受信側の他の無線通信装置へデータを送信する送信部と、
前記受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートを前記送信部に指示し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートを前記送信部に指示するデータレート制御部と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記レート制御信号送信部は、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該下降信号が出力されてから予め定められた期間が経過するまでは、前記上昇判定部から上昇信号が出力されても、当該上昇信号を、前記送信側の他の無線通信装置へ送信することなく破棄することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置のデータレート制御方法であって、
前記無線通信装置は、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部を備え、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出ステップと、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定ステップと、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定ステップと、
前記下降判定において下降信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定ステップにおいて上昇信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信ステップと、
通信相手となる受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートでデータを送信し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートでデータを送信する送信ステップと
を実行することを特徴とするデータレート制御方法。
【請求項１】
受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部と、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出部と、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定部と、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定部と、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定部から上昇信号が出力された場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信部と、
指示されたデータレートで、通信相手となる受信側の他の無線通信装置へデータを送信する送信部と、
前記受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートを前記送信部に指示し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートを前記送信部に指示するデータレート制御部と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記レート制御信号送信部は、
前記下降判定部から下降信号が出力された場合に、当該下降信号が出力されてから予め定められた期間が経過するまでは、前記上昇判定部から上昇信号が出力されても、当該上昇信号を、前記送信側の他の無線通信装置へ送信することなく破棄することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
受信信号の品質を一定レベル以上に保つために、データレートを制御する無線通信システムに用いられる無線通信装置のデータレート制御方法であって、
前記無線通信装置は、
受信信号強度を示す情報に対応付けて、当該強度において受信したデータのエラーレートが予め定められた閾値未満となるために許容されるデータレートを示す許容レートを格納する許容レート情報格納部を備え、
通信相手となる送信側の他の無線通信装置から受信した信号に含まれるデータのエラーレートを算出するエラーレート算出ステップと、
前記エラーレートが前記閾値よりも大きい場合に、データレートを下げる指示を示す下降信号を出力する下降判定ステップと、
前記エラーレートが前記閾値以下である場合に、現在の受信信号強度に対応付けられている許容レートを前記許容レート情報格納部から抽出し、抽出した許容レートが現在のデータレートよりも高い場合に、現在のデータレートを上げる指示を示す上昇信号を出力する上昇判定ステップと、
前記下降判定において下降信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも低いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該下降信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信し、前記上昇判定ステップにおいて上昇信号を出力した場合に、当該通信システムにおいて現在のデータレートよりも高いデータレートによる通信がサポートされていれば、当該上昇信号を前記送信側の他の無線通信装置へ送信するレート制御信号送信ステップと、
通信相手となる受信側の他の無線通信装置から下降信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも低いデータレートでデータを送信し、前記受信側の他の無線通信装置から上昇信号を受信した場合に、現在のデータレートよりも高いデータレートでデータを送信する送信ステップと
を実行することを特徴とするデータレート制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４９６７７（Ｐ２０１２−４９６７７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８０９５（Ｐ２０１０−１８８０９５）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
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