WO2014010209A1

WO2014010209A1 - 無線伝送装置及び無線伝送帯域制御方法

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Publication number: WO2014010209A1
Application number: PCT/JP2013/004159
Authority: WO
Inventors: 嘉一郎齊藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2015-01-12
Also published as: IN2015DN00160A; EP2874364A1; EP2874364A4; US9571237B2; US20150172008A1

Description

無線伝送装置及び無線伝送帯域制御方法

　本発明は、無線伝送装置及び無線伝送帯域制御方法に関する。

　有線伝送路から受信したパケット信号を、無線伝送路を介して１対１で対向局へ送出し、対向局で前記パケット信号を再び有線伝送路に出力する無線伝送装置が知られている。

　無線伝送に関する一般的な技術として、同一の無線受信電界レベルにおいて無線変調方式の多値数を大きくすると、無線伝送容量は増加するが、無線伝送路のエラー耐性は低下する。逆に同一の無線受信電界レベルにおいて変調方式の多値数を小さくすると、無線伝送容量は低下するが、高いエラー耐性を確保することができる。すなわち、受信電界レベルが低下した状況で無線変調方式の多値数を小さくすると、無線伝送容量は減少するものの、高いエラー耐性を得ることでき、回線品質を保つことが可能となる。

　また、一般的に無線伝送路は、有線伝送路と比較すると伝送容量が少ない傾向にある。しかしながら、昨今の携帯電話網の急速な拡大やデータ通信用途の増加に伴うトラフィック急増などを背景に、無線伝送路においてもより多くの伝送容量を確保することが強く望まれている。

　無線伝送路の伝送容量をより多く確保する手段の一つとして、適応変調機能がある。適応変調機能を具備した無線伝送装置を用いて、無線受信電界レベルが高く回線品質が良好な状態においては無線変調方式の多値数を通常運用状態よりも大きくすることで、より多くの伝送容量を得ることができる。

　しかし、適応変調機能を具備した無線伝送装置は、変調方式の切替に伴って無線伝送容量が変化するため、その変化に追従して無線伝送路に送出するトラフィック量の抑制制御も合わせて実施する必要が生じる。この制御を行う際、無線伝送容量とトラフィック量の抑制制御を同時に実施してしまうと、制御を実施した時点で伝送中のトラフィックに対してトラフィックの欠損や一時的なバッファリング制御等の影響による伝送遅延時間の揺らぎが生じる場合があった。

　そのため、トラフィックの欠損や伝送遅延時間の揺らぎを好まない重要度の高いトラフィックを伝送する無線伝送装置において、本問題の解決が求められていた。

　無線伝送路の回線品質が低下した場合に、無線変調方式を制御する適応変調機能を活用して回線を維持するための受信電界マージンを確保すると共に、重要なトラフィックの伝送機能を維持する方法は、これまでにも様々な提案がされている。
　例えば、特許文献１には、適応変調制御により無線伝送路の伝送容量が変化するシステムにおいて、無線伝送容量を監視して無線伝送容量の変化に応じて無線伝送路に送出する信号帯域を制御する方法が開示されている。この方法を実行することにより、不要なトラフィック輻輳状態を回避し、重要トラフィックの伝送速度と伝送品質を維持することができる。

特開２０１１－２３９３２２号公報

　しかしながら一般的な重要トラフィックの伝送速度と伝送品質を維持方法では、無線伝送容量が変化した後に、その変化に応じて無線伝送路に送出するパケット信号の伝送帯域を制御している。そのため、無線伝送容量が小さくなる方向に適応変調制御が働いた場合には、無線伝送容量を縮小する制御に対して、遅れて無線伝送路に送出するパケット信号の伝送帯域を縮小する動作が行われ、一時的に無線伝送容量よりもパケット信号の伝送帯域が上回る状態が生じる。このような場合には、高優先のパケット信号の消失や伝送遅延時間の揺らぎが生じるという問題がある。

　本発明に係る無線伝送装置は、無線変調方式とパケット信号の伝送帯域を制御する無線伝送装置であって、無線通信の通信品質情報と、予め定めた帯域制御閾値との比較結果に基づいて伝送帯域を決定する伝送帯域制御部と、前記通信品質情報と、予め定めた変調制御閾値との比較結果に基づいて変調方式を決定する変調方式制御部と、前記伝送帯域制御部により決定された伝送帯域に基づいてパケット信号の伝送帯域を制御し、パケット信号を出力する送信処理部と、前記送信処理部より出力されたパケット信号を、前記変調方式制御部により決定された変調方式に基づいて変調処理を行う無線送受信部を備え、前記帯域制御閾値と、前記変調制御閾値は異なる値である。

　また、本発明に係る無線伝送帯域制御方法は、無線通信の通信品質情報を取得し、取得した通信品質情報に基づいて伝送帯域と変調方式を決定する無線伝送帯域制御方法であって、通信品質が低下しているときに、変調方式の切り替えより先に伝送帯域の切り替えが行われるように、前記伝送帯域及び前記変調方式を決定する。

　優先度の高いパケット信号の消失や、伝送遅延時間の一時的な揺らぎを回避することができる。

実施の形態１にかかる無線伝送装置のブロック図である。実施の形態１にかかる無線伝送装置のブロック図である。実施の形態１にかかる時刻と受信電界レベルの推移を示す図である。実施の形態１にかかる時刻と受信電界レベルに応じて変更される変調方式の推移を示す図である。実施の形態１にかかる時刻と受信電界レベルに応じて変更される無線伝送容量の推移を示す図である。実施の形態１にかかる時刻と受信電界レベルに応じて変更されるパケット信号の伝送帯域の推移を示す図である。実施の形態１にかかる受信電界情報（Ｘ）、変調方式、無線伝送容量、及びパケット伝送帯域の関係の一例を示す図である。

　実施の形態１
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態を示すブロック図である。

　無線伝送装置１００は、送信処理部１１、無線送受信部１２、伝送帯域制御部１３、及び変調方式制御部１４を備えている。無線伝送装置１００は、無線伝送路３に接続している。

　送信処理部１１は、高優先バッファ２２、及び低優先バッファ２３からパケット信号を読み出して無線送受信部１２に出力する。このとき、送信処理部１１は、伝送帯域制御部１３から受信した伝送帯域制御信号に基づいて無線送受信部１２に出力するパケット信号の伝送帯域を制御する。

　無線送受信部１２は、送信処理部１１から受信したパケット信号を無線伝送信号に変換して無線伝送路３に出力する。また、無線送受信部１２は、無線伝送路３の通信品質情報を取得する。以下では、通信品質情報として無線信号の受信電界レベルを用いるものとして説明する。無線送受信部１２は、回線品質の判断に用いる無線信号の受信電界レベルを取得して受信電界情報を生成し、伝送帯域制御部１３及び変調方式制御部１４に通知する。また、無線送受信部１２は、変調方式制御部１４から受信した変調方式情報に基づき、無線伝送路３の変調方式と無線伝送容量を制御する。さらに、無線送受信部１２は、無線伝送路３を介して無線伝送装置２００と通信状態にある他の無線伝送装置（図示せず）から受信した無線伝送信号からパケット信号を抽出する。

　伝送帯域制御部１３は、無線送受信部１２から通知された受信電界情報に基づいて、無線伝送路に確保可能なパケット信号の伝送帯域を制御する。具体的には、伝送帯域制御部１３は、受信電界情報により特定される受信電界レベルと、予め定められた帯域制御閾値とを比較し、その比較結果に基づいて伝送帯域制御信号を生成し、送信処理部１１に出力する。

　変調方式制御部１４は、無線送受信部１２から通知された受信電界情報に基づいて、無線伝送路の回線品質を予め定めた一定の水準に維持するための変調方式を選択して変調方式情報を生成し、無線送受信部１２に出力する。具体的には、変調方式制御部１４は、受信電界情報により特定される受信電界レベルと、予め定められた変調制御閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、変調方式を選択して変調制御信号を生成し、無線送受信部１２に出力する。

　本発明の実施の形態では、伝送帯域制御部１３において用いられる帯域制御閾値と、変調方式制御部１４において用いられる変調制御閾値を、異なる値にしている。より具体的には、受信電界レベルが低下しているといった、通信品質が低下しているときには、伝送帯域を縮小する制御を、変調制御により無線伝送容量を縮小するよりも早く実行されるように、帯域制御閾値と変調制御閾値を設定している。このような制御を実行することによって、パケット信号の消失や伝送遅延時間の一時的な揺らぎを回避することができる。

　実施の形態２
　図２は本発明の一実施形態を示すブロック図である。適応変調機能を具備した無線伝送装置２００は有線伝送路２と無線伝送路３に接続している。
　無線伝送装置２００は、優先度判定回路２１、高優先バッファ２２、低優先バッファ２３、送信回路２４、無線送受信回路２５、伝送帯域制御回路２６、及び変調方式制御回路２７を備えている。

　優先度判定回路２１は、予め定めた優先度判定条件に基づいて有線伝送路２から受信したパケット信号の伝送優先度を判定する。優先度判定回路２１は、伝送優先度の高いパケット信号は高優先バッファ２２に出力し、伝送優先度の低いパケット信号は低優先バッファ２３に出力する。ここで、優先度判定回路２１による優先度判定条件は、例えばパケット信号内に記載された宛先情報や優先度識別子などを活用することができる。

　高優先バッファ２２、及び低優先バッファ２３は、それぞれ優先度判定回路２１を経由して受信したパケット信号を一時的に蓄積する。

　送信回路２４は、伝送帯域制御回路２６から受信した伝送帯域制御信号に基づいて無線送受信回路２５に出力するパケット信号の伝送帯域を制御する。また送信回路２４は、高優先バッファ２２、及び低優先バッファ２３からパケット信号を読み出して無線送受信回路２５に出力する。

　無線送受信回路２５は、送信回路２４から受信したパケット信号を無線伝送信号に変換して無線伝送路３に出力する。また、無線送受信回路２５は、無線伝送路３の通信品質情報を取得する。具体的には無線送受信回路２５は、回線品質の判断に用いる無線信号の受信電界レベルを取得して受信電界情報を生成し、伝送帯域制御回路２６及び変調方式制御回路２７に通知する。また、無線送受信回路２５は、無線伝送路３を介して無線伝送装置２００と対向した無線伝送装置（図示せず）から受信した無線伝送信号からパケット信号を抽出し、有線伝送路２に出力する。さらに無線送受信回路２５は、変調方式制御回路２７から受信した変調方式情報に基づき、無線伝送路３の変調方式と無線伝送容量を制御する。

　伝送帯域制御回路２６は、無線送受信回路２５から受信した受信電界情報に基づいて、無線伝送路に確保可能なパケット信号の伝送帯域を制御する。具体的には、伝送帯域制御回路２６は、受信電界情報の判定結果に基づいて伝送帯域制御信号を生成し、送信回路２４に出力する。言い換えると、伝送帯域制御回路２６は、受信電界情報により特定される受信電界レベルと予め定められた帯域制御閾値との関係に基づいて伝送帯域制御信号を生成し、伝送帯域制御信号を送信回路２４に出力する。

　変調方式制御回路２７は、無線送受信回路２５から受信電界情報を受信して監視する。変調方式制御回路２７は、無線伝送路の回線品質を予め定めた一定の水準に維持するための変調方式を選択して変調方式情報を生成し、無線送受信回路２５に出力する。言い換えると、変調方式制御回路２７は、受信電界情報により特定される受信電界レベルと予め定められた変調制御閾値との関係に基づいて、変調方式を選択して変調方式情報を生成し、無線送受信回路２５に出力する。

　次に、無線送受信回路２５、伝送帯域制御回路２６、及び変調方式制御回路２７が、無線伝送路３の無線信号の受信電界レベルに応じて変調方式、無線伝送容量、及びパケット信号の伝送帯域を制御する動作について、図３及び図４を用いて詳しく説明する。

　図３は無線伝送路３の無線信号の受信電界レベルと、その受信電界レベルに応じた変調方式、無線伝送容量、パケット信号の伝送帯域の関係を示したグラフの一例である。なお、図３Ａ～図３Ｄのそれぞれにおける、時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２、ｔ３１、ｔ３２、ｔ４１、ｔ４２は、共通する時刻である。受信電界レベルｔｈ１１、ｔｈ２１が帯域制御閾値である。また、受信電界レベルｔｈ１２、ｔｈ２２が変調制御閾値である。

　図３Ａは時刻と受信電界レベルの推移を示したグラフであり、時刻の経過と共に受信電界レベルが変化する一例を示している。受信電界レベルｔｈ１１とｔｈ２２では、ｔｈ１１の方がより受信電界レベルが高く、より高い回線品質を維持できる状態にあることを示している。

　図３Ｂは時刻と変調方式の推移を示しており、変調方式ｍ３とｍ１とでは、ｍ３の方がより多値の変調方式を選択していることを示している。

　図３Ｃは時刻と無線伝送容量の推移を示しており、図３Ｂの変調方式の変化に応じて無線伝送容量が連動して変化する。無線伝送容量ｃ３とｃ１とでは、ｃ３の方がより無線伝送容量が大きいことを示している。

　図３Ｄは時刻とパケット信号の伝送帯域の推移を示しており、パケット伝送帯域ｐｃ３とｐｃ１とでは、ｐｃ３の方がより多くのパケット信号を伝送できる帯域を確保していることを示している。

　図４は無線送受信回路２５が出力する受信電界情報（Ｘ）と、その時の変調方式、無線伝送容量、及びパケット伝送帯域の関係について、図３に示した一例を表に示したものである。例えば図４の条件（ａ）は、受信電界情報（Ｘ）が受信電界レベルｔｈ１１よりも大きい場合は、変調方式はｍ３、無線伝送容量はｃ３、パケット伝送帯域はｐｃ３が選択されることを示している。

　さらに、本発明の動作の一例として、無線伝送路３の受信電界レベルが図３Ａのｔｈ１１よりも高い状態からｔｈ１２を経てｔｈ１２とｔｈ２１の間のレベルに低化した場合の動作について、図２～図４を用いて詳しく説明する。

　無線送受信回路２５は、時刻の経過と共に刻々と変化する無線伝送路３の受信電界レベルを監視して受信電界情報（Ｘ）を生成し、伝送帯域制御回路２６及び変調方式制御回路２７に逐次通知する。

　伝送帯域制御回路２６は、無線送受信回路２５から受信した受信電界情報（Ｘ）を監視して、図３の時刻ｔ１１の時点で受信電界レベルがｔｈ１１になったことを検出すると、図４の条件（ａ）に該当していた状態から図４の条件（ｂ）に該当したと判断し、パケット伝送帯域をｐｃ３からｐｃ２に縮小する伝送帯域制御信号を生成して送信回路２４に通知する。

　送信回路２４は、前記伝送帯域制御信号を受けて無線送受信回路２５に出力するパケット信号の伝送帯域が図３Ｄのｐｃ２以下になるよう高優先バッファ２２及び低優先バッファ２３から読み出すパケット信号の量を調整して無線送受信回路２５にパケット信号を出力する。このとき、伝送帯域制御信号が示すパケット伝送帯域がｐｃ３からｐｃ２に変化したことを検知した時点で無線送受信回路２５に出力中のパケット信号については滞りなく送出したうえで伝送帯域の抑制制御を行う。

　一方、変調方式制御回路２７は、無線送受信回路２５から受信した受信電界情報（Ｘ）を監視して、図３の時刻ｔ１１の時点で受信電界レベルがｔｈ１１になったことを検出すると、図４の条件（ａ）に該当していた状態から図４の条件（ｂ）に該当したと判断するが、図３Ｂのグラフが示す通り、図４の条件（ａ）と条件（ｂ）とでは選択する変調方式に変化がなく、変調方式ｍ３を維持する。

　さらに時刻が経過して時刻ｔ１２になった時、伝送帯域制御回路２６、及び変調方式制御回路２７は、無線送受信回路２５から受信した受信電界情報（Ｘ）から図３の時刻ｔ１２の時点で受信電界レベルがｔｈ１２になったことを検出して、図４の条件（ｂ）に該当していた状態から図４の条件（ｃ）に該当したと判断する。

　このとき、伝送帯域制御回路２６が生成する伝送帯域制御信号はパケット伝送帯域ｐｃ２の状態で変化がないが、変調方式制御回路２７は図４の条件（ｂ）と条件（ｃ）とで選択する変調方式が異なるため、変調方式をｍ３からｍ２に変更する変調方式制御信号を生成して無線送受信回路２５に通知する。

　無線送受信回路２５は、前記変調方式制御信号に基づき、無線伝送路の変調方式をｍ３からｍ２に切り替え、それに伴って無線伝送容量も図３Ｃに示す通りｃ３からｃ２に縮小される。しかし、時刻ｔ１２の時点では既にパケット伝送帯域はｐｃ２に縮小されているため、送信回路２４から受信したパケット信号は無線伝送要量がｃ３からｃ２に縮小されることによる影響を受けない。

　このように、変調方式を切り替える基準となる変調制御閾値とパケット信号の伝送帯域を切り替える基準となる帯域制御閾値に差異をもたせることで、無線伝送路３の受信電界レベルが低下する状況において変調方式の切替による無線伝送容量の縮小よりも、パケット伝送帯域を縮小する制御を先に実施することで、伝送中のパケット信号に影響を与えずに適応変調による変調方式切替と、それにともなう無線伝送容量の縮小制御を実施することが可能となる。

　これにより、無線伝送路の受信電界レベルが低下して、無線伝送容量を縮小する方向に無線伝送路の変調方式、無線伝送容量、及びパケット信号の伝送帯域を制御する場合に、無線伝送容量を縮小する制御よりも先に無線伝送路に送出するパケット信号の伝送帯域を縮小する制御を実施することができる。また、無線伝送路の受信電界レベルが向上して、無線伝送容量を拡大する方向に無線伝送路の変調方式、無線伝送容量、及びパケット信号の伝送帯域を制御する場合には、パケット信号の伝送帯域を拡大する制御よりも先に無線伝送容量を拡大する制御を実施することができる。
　したがって、変調方式の変更に伴う無線伝送容量の変化によって、優先度の高いパケット信号の消失や伝送遅延時間の一時的な揺らぎを回避することができる。

　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　例えば、本発明の実施の形態にかかる無線伝送装置は、必ずしも有線により他の機器に接続された装置でなくてもよく、当該無線伝送装置に音声入力手段やデータ入力手段が設けられていてもよい。
　また、図２に示した本発明の実施の形態においては、有線伝送路２から受信したパケット信号は優先度判定回路２１を介して２つの優先度レベルに分けられて、それぞれ高優先バッファ２２、もしくは低優先バッファ２３に格納しているが、優先度のレベル分けは２でなくともよい。
　また、図２に示した本発明の一実施例においては、無線伝送路の回線品質の判定に無線信号の受信電界レベルを用いているが、回線品質の判定方式はこの方法に限るわけではなく、たとえば無線回線のビットエラーレートや、ＳＮ比(Signal Noise Ratio)を用いても良い。

　この出願は、２０１２年７月１２日に出願された日本出願特願２０１２－１５６３２４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　通信事業者等が使用するインフラ向け通信機器、特にマイクロ波・ミリ波等を用いた固定無線伝送装置に利用することができる。

２　　有線伝送路
３　　無線伝送路
１１　　送信処理部
１２　　無線送受信部
１３　　伝送帯域制御部
１４　　変調方式制御部
２１　　優先度判定回路
２２　　高優先バッファ
２３　　低優先バッファ
２４　　送信回路
２５　　無線送受信回路
２６　　伝送帯域制御回路
２７　　変調方式制御回路
１００　　無線伝送装置
２００　　無線伝送装置

Claims

　無線通信の通信品質情報と、予め定めた帯域制御閾値との比較結果に基づいて伝送帯域を決定する伝送帯域制御手段と、
　前記通信品質情報と、予め定めた変調制御閾値との比較結果に基づいて変調方式を決定する変調方式制御手段と、
　前記伝送帯域制御手段により決定された伝送帯域に基づいてパケット信号の伝送帯域を制御し、パケット信号を出力する送信処理手段と、
　前記送信処理手段より出力されたパケット信号を、前記変調方式制御手段により決定された変調方式に基づいて変調処理を行う無線送受信手段を備え、
　前記帯域制御閾値と、前記変調制御閾値は異なる値である無線伝送装置。
　通信品質が低下しているときに、変調方式の切り替えより先に伝送帯域の切り替えが行われるように、前記帯域制御閾値と前記変調制御閾値が設定されていることを特徴とする請求項１記載の無線伝送装置。
　前記通信品質が向上しているときに、伝送帯域の切り替えより先に変調方式の切り替えが行われるように、前記帯域制御閾値と前記変調制御閾値が設定されていることを特徴とする請求項２記載の無線伝送装置。
　無線通信の通信品質情報に基づいて伝送帯域を決定する伝送帯域制御手段と、
　前記通信品質情報に基づいて変調方式を決定する変調方式制御手段と、
　前記伝送帯域制御手段により決定された伝送帯域に基づいてパケット信号の伝送帯域を制御し、パケット信号を出力する送信処理手段と、
　前記送信処理手段より出力されたパケット信号を、前記変調方式制御手段により決定された変調方式に基づいて変調処理を行う無線送受信手段を備え、
　前記伝送帯域制御手段と前記変調方式制御手段は、通信品質が低下しているときに、変調方式の切り替えより先に伝送帯域の切り替えが行われるように、伝送帯域及び変調方式を決定する無線伝送装置。
　前記無線通信の通信品質情報として、無線通信の電界レベルを用いることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の無線伝送装置。
　無線通信の通信品質情報を取得し、取得した通信品質情報に基づいて伝送帯域と変調方式を決定する無線伝送帯域制御方法であって、
　通信品質が低下しているときに、変調方式の切り替えより先に伝送帯域の切り替えが行われるように、前記伝送帯域及び前記変調方式を決定する無線伝送帯域制御方法。