JP5844991B2 - ソースノード及びその送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信パスを用いてソースノードから宛先ノードへデータを送信する無線通信システムにおけるノード及びその通信方法に関する。

従来、通信状態が変化しやすい通信パスを介して接続されたノード間で安定したデータ伝送を行う方法として、同一データに関して圧縮率の異なるデータを生成し、互いに異なる複数の通信パスを使用して伝送する方法が採用されている。

例えば、特許文献１では、送信装置が同一の放送デジタルデータから高品質信号と低品質信号とを生成し、時間をずらして送信し、受信装置が正常受信モードでは高品質信号を受信して再生し、障害モードになると低品質信号を受信して再生している。

また、特許文献２では、送信装置が伝送速度の異なる複数の伝送チャネルを用いて同一の情報に関する圧縮率の異なるデータを別個に送信し、受信装置が受信している伝送チャネルの誤り率に基づいて、使用する伝送チャネルを切り替えている。

特開２０００−７８１１６号公報 特開２００４−３２６０４号公報

しかしながら、上記従来の技術では、詳細度の低い（圧縮率の高い）データを伝送する通信パスしか使用できない場合、その通信パスで伝送するデータの詳細度を変更することができなかった。そのため、ビデオデータの伝送などで、詳細度の高い（圧縮率の低い）データを伝送する通信パスが使用できなくなってしまった場合、品質の悪いビデオを使用し続けなければならないという問題があった。

また、上記従来の技術では、詳細度の高いデータと詳細度の低いデータを伝送する通信パスは、予め定められた通信パスが使用されている。そのため、両方の通信パスが同時に切断され使用できなくなった場合に、完全に通信することができなくなってしまうという問題もあった。

本発明は、通信パスでエラーが発生した場合に、詳細度の高いデータを送信できるようにすることを目的とする。

本発明は、複数の通信パスを用いてソースノードから宛先ノードへデータを送信する無線通信システムにおけるソースノードであって、送信すべきデータについての所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータを第１の通信パスで送信すると共に前記送信すべきデータを前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮したデータを前記第１の通信パスとは異なる第２の通信パスで送信する送信手段と、前記第１の通信パスで所定期間継続してエラーが発生し、前記第２の通信パスでエラーが発生しなかった場合、前記第２の通信パスで送信するデータを前記所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータに変更する変更手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、通信パスでエラーが発生した場合であっても、詳細度の高いデータを送ることができ、通信の信頼性を向上させ、送信するデータの品質劣化を防止することができる。

無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図。 ソースノードの内部構成を示すブロック図。 宛先ノードの内部構成を示すブロック図。 無線ノードのアンテナ制御方法を説明するための図。 通信フレームの構成を説明するための図。 タイムスロット割当情報の詳細な構成を示す図。 トレーニング処理の動作シーケンスを示す図。 ビデオデータを伝送する際の動作シーケンスを示す図。 エラー発生時の動作概要を説明するための図。 本実施形態の動作シーケンスを示す図。 新たな通信パスを探索して使用する動作概要を説明するための図。 新たな通信パスを再度選択する時の動作シーケンスを示す図。 アプリケーションデータ用のタイムスロット領域の割り当てを示す図。 ソースノードのスーパーフレーム単位の処理を示すフローチャート。 宛先ノードのスーパーフレーム単位の処理を示すフローチャート。 タイムスロット割当情報の生成処理の詳細を示すフローチャート。 通信品質テーブルの一例を示す図。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための形態について詳細に説明する。本実施形態におけるネットワーク及び複数の無線ノードの構成、通信フレーム構成、制御動作を、図１〜図１７を参照して説明する。

図１は、無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。本ネットワークはビデオデータの無線伝送を行うシステムで、ソースノード１００がデータソース１０５から取得するビデオデータを宛先ノード１１０へ無線伝送し、宛先ノード１１０が受信したビデオデータをディスプレイ１１５に出力する。

ソースノード１００や宛先ノード１１０である無線ノードは、指向性アンテナを備え、送受信の指向角を切り替えながらデータを無線伝送することが可能である。ビデオデータを伝送するために使用する通信パスには、直達の通信パス１４１のほか、壁などの反射物１２０、１２１を利用した反射の通信パス１４０も含まれる。これらの通信パス１４０、１４１は、ソースノード１００の送信指向角と宛先ノード１１０の受信指向角とが互いに異なっている。

本実施形態では、データ伝送の信頼性を向上させるため、互いに異なる複数の通信パスをソースノード１００が選択し、詳細度の高い（低圧縮）ビデオデータと、詳細度の低い（高圧縮）ビデオデータを伝送する。これにより、遮蔽物１３０が通信パスの途中に出現した際にも、何れか１つの通信パスでデータ伝送が可能であれば、その通信パスを用いてビデオ再生を途切れさせることなく通信を継続することができる。

宛先ノード１１０は、複数のビデオデータを受信し、低圧縮のビデオデータを優先的に使用する。ここでは、ソースノード１００が選択した複数の通信パスのうち、低圧縮のデータの伝送に使用される第１の通信パスをメイン通信パスと呼び、それ以外の第２の通信パスをサブ通信パスと呼ぶ。サブ通信パスでは、通常時は高圧縮のデータを伝送するが、メイン通信パスでエラーが継続する場合には、低圧縮のデータを伝送する。尚、サブ通信パスは１つであるが、これに限定されるわけではなく、２つ以上あってもよい。

尚、本実施形態では、メイン通信パスでは、低圧縮のデータを伝送する例を説明するが、メイン通信パスでは非圧縮のデータを伝送してもよい。メイン通信パスで非圧縮データを伝送する場合は、以下の説明での低圧縮データを非圧縮データに置き換えればよい。

ここで、ソースノード１００の内部構成を、図２に示すブロック図を用いて説明する。制御部２００は、ＲＯＭ２１０に格納されているプログラムに従ってソースノード１００全体の動作を制御する。タイミング生成部２０５は、送受信処理のタイミングを生成する。送受信処理のタイミングはタイムスロット割当情報２１９によって決定される。ＲＯＭ２１０は、ソースノード１００のプログラムや不揮発性の各種パラメータなどを格納するメモリである。ＲＡＭ２１５は、揮発性の各種パラメータやデータなどを格納するメモリである。

このＲＡＭ２１５には、データソース１０５から受信した非圧縮ビデオデータ２１６、非圧縮ビデオデータ２１６に基づいてビデオエンコーダ２２５が圧縮して生成した低圧縮ビデオデータ２１７及び高圧縮ビデオデータ２１８が格納される。また、ＲＡＭ２１５には、通信フレーム内のタイムスロットの割り当てを定めるタイムスロット割当情報２１９も格納される。このタイムスロット割当情報２１９には、通信フレーム内のトレーニング用割当の有無や、伝送するビデオデータ用の割当、アンテナ指向角情報、ビデオデータの圧縮率の情報などが含まれる。尚、タイムスロット割当情報２１９の詳細な構成は、図６を用いて更に後述する。更に、ＲＡＭ２１５にはネットワークにおける無線ノード間の各送受信指向角の組み合わせにより形成される通信パスの通信品質を示す通信品質テーブル２２０も格納される。

ビデオエンコーダ２２５は、非圧縮ビデオデータ２１６を圧縮処理して、低圧縮ビデオデータ２１７と高圧縮ビデオデータ２１８を生成する。外部インタフェース部２３０は、データソース１０５から非圧縮ビデオデータ２１６を受信するためのインタフェースである。アンテナ制御部２４０は、無線通信部２４５での送受信に対して電磁波を放射、吸収するためのアンテナ２３５の送受信指向角を制御する。無線通信部２４５は、無線データの変復調を含む送受信の信号処理を行う。

アプリケーションデータ処理部２５０は、ビデオデータを無線データとしてパケット化して無線通信部２４５に出力する。このアプリケーションデータ処理部２５０には、次の各部が含まれる。タイムスロット割当情報２１９に従って、低圧縮ビデオデータ２１７をメイン通信パスで送信するメイン通信パス送信部２５１。そしてタイムスロット割当情報２１９に従って、低圧縮ビデオデータ２１７或いは高圧縮ビデオデータ２１８をサブ通信パスで送信するサブ通信パス送信部２５２。

制御データ処理部２５５は、無線プロトコルの制御データを処理する。この制御データ処理部２５５には、次の各部が含まれる。メイン通信パス及びサブ通信パスで伝送されたビデオデータの受信状態であるＡＣＫ／ＮＡＫを宛先ノード１１０から受信するＡＣＫ受信部２５６。通信品質測定用の既知信号を送信するトレーニング信号送信部２５７。トレーニング信号を受信した際の通信品質情報を宛先ノード１１０から受信する通信品質情報受信部２５８。そしてタイムスロット割当情報２１９を生成し、宛先ノード１１０へ送信するタイムスロット割当情報送信部２５９。ここで、ソースノード１００は、宛先ノード１１０から受信した通信品質情報をもとに、通信品質テーブル２２０を生成する。

エラー継続状態判定部２６５は、ＡＣＫ受信部２５６で受信されたＡＣＫの状況から、メイン通信パス及びサブ通信パスにおけるエラーの継続状態を判定する。通信パス・ビデオ圧縮率選択部２７０は、通信品質テーブル２２０とエラー継続状態に従って、使用する通信パスとしてメイン通信パスかサブ通信パスのどちらかを選択し、選択した通信パスで伝送するビデオの圧縮率を決定する。

次に、宛先ノード１１０の内部構成を、図３に示すブロック図を用いて説明する。制御部３００は、ＲＯＭ３１０に格納されているプログラムに従って宛先ノード１１０全体の動作を制御する。タイミング生成部３０５は、送受信処理のタイミングを生成する。送受信処理のタイミングは無線通信により受信したタイムスロット割当情報３１９によって決定される。ＲＯＭ３１０は、宛先ノード１１０のプログラムや不揮発性の各種パラメータを格納するメモリである。ＲＡＭ３１５は、揮発性の各種パラメータやデータを格納するメモリである。

このＲＡＭ３１５には、無線通信により受信した高圧縮ビデオデータ３１６、無線通信により受信した低圧縮ビデオデータ３１７が格納される。また、ＲＡＭ３１５にはソースノード１００との各送受信指向角の組み合わせにより形成される通信パスの通信状態を示す通信品質情報が格納される。更に、無線通信により受信した通信フレーム内のタイムスロットの割り当てを含むタイムスロット割当情報も格納される。

ビデオデコーダ３２５は、ビデオデータ選択部３６０により選択された圧縮ビデオデータに対して伸長処理を施す。外部インタフェース部３３０は、ビデオデコーダ３２５により伸長されたビデオデータをディスプレイ１１５へ出力するためのインタフェースである。アンテナ制御部３４０は、無線通信部３４５の送受信に対して電磁波を放射、吸収するためのアンテナ３３５の送受信指向角の制御を行う。無線通信部３４５は、無線データの変復調を含む送受信の信号処理を行う。

アプリケーションデータ処理部３５０は、受信した無線データのパケットからビデオデータを抽出する。このアプリケーションデータ処理部３５０には、次の各部が含まれる。タイムスロット割当情報３１９に従って、低圧縮ビデオデータ(３１７)をメイン通信パスで受信するメイン通信パス受信部３５１。タイムスロット割当情報３１９に従って、高圧縮のビデオデータ３１６或いは低圧縮ビデオデータ３１７をサブ通信パスで受信するサブ通信パス受信部３５２。そしてメイン通信パスとサブ通信パスそれぞれのビデオデータが正しく受信できたか否かを判定する通信パス受信状態判定部３５３。

制御データ処理部３５５は、無線プロトコルの制御データを処理する。この制御データ処理部３５５には、次の各部が含まれる。通信パス受信状態判定部３５３により判定された、メイン通信パスとサブ通信パスの受信状態をＡＣＫ／ＮＡＫとして宛先ノード１１０へ送信するＡＣＫ送信部３５６。既知信号を受信し、各通信パスの通信品質を測定するトレーニング信号受信部３５７。トレーニング信号受信部３５７にて測定された各通信パスの通信品質情報３１８をソースノード１００へまとめて送信する通信品質情報送信部３５８。そして通信フレーム内にあるタイムスロット割当情報３１９を受信するタイムスロット割当情報受信部３５９。

ビデオデータ選択部３６０は、メイン通信パス及びサブ通信パスの受信状態に応じて、外部インタフェース部３３０に出力するビデオデータを制御する。

次に、本実施形態における無線ノードのアンテナ制御方法を、図４を用いて説明する。無線ノード（ソースノード１００、宛先ノード１１０）は、複数のアンテナ素子から構成される指向性アンテナを備える。また、アンテナ素子から送受信される無線信号の位相を制御することにより、狭指向性モード４００と広指向性（ワイド）モード４１０とを切り替えることができる。

この狭指向性モード４００では、３０°〜１５０°の範囲を３０°ステップの分解能で制御し、５個の指向角パターンのビームを形成する。狭指向性モード４００における指向角の範囲及び指向角の分解能はこの限りではない。一方、ワイドモード４１０では、０°〜１８０°の範囲の広い指向角をカバーするが、指向角の範囲はこの限りではない。

狭指向性モード４００は、通信パスの送受信可能な範囲は限定されるが、高いゲインが得られるため、高レートのデータ伝送ができる。また、ワイドモード４１０は、狭指向性モード４００と比較して通信パスの送受信可能な範囲は限定されないが、低レートであるという特徴がある。本実施形態では、データ容量の大きいビデオデータは狭指向性モード４００での送受信を行い、データ容量が小さい制御データはワイドモード４１０で送受信を行う。

次に、無線通信システムにおける通信フレームの構成を、図５を用いて説明する。図５の通信フレームは、固定長のスーパーフレーム５００であり、アプリケーションデータの有効期間である繰り返し周期で送信される。各スーパーフレーム５００は、タイムスロット割当情報５１０、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域５１５、制御データ用のタイムスロット領域５２０の３つの時分割領域を含んでいる。

タイムスロット割当情報５１０には、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域５１５と制御データ用のタイムスロット領域５２０の配置や送受信条件を示す情報が含まれている。ここで宛先ノード１１０は、ビデオデータの受信や制御データの送受信をするためにソースノード１００が伝送するタイムスロット割当情報を正しく受信できなければならない。尚、タイムスロット割当情報の詳細な構成は、図６を用いて更に後述する。

アプリケーションデータ用のタイムスロット領域５１５では、ビデオデータを送信する無線ノードであるソースノード１００にタイムスロットが割り当てられる。また、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域５１５は、１個のタイムスロット５１６を単位に１０個のタイムスロットから構成される。

本実施形態では、ソースノード１００は、メイン通信パスとサブ通信パスの２つの通信パスを使用し、同じデータから生成した低圧縮ビデオデータと高圧縮ビデオデータとを伝送している。各ビデオデータはデータ量が異なり、メイン通信パス用のデータ領域５１７は８個のタイムスロットを占有し、サブ通信パス用のデータ領域５１８は２個のタイムスロットを占有している。このように、異なる２つの通信パスを使用してビデオデータを伝送することにより、どちらか一方の通信パスのデータが受信できれば、ビデオデータの有効期間内にビデオを再生することが可能となる。

また、制御データ用のタイムスロット領域５２０は、ＡＣＫ／ＮＡＫ５２１、トレーニング信号５２２、通信品質情報５２３の３つの制御データから構成されている。ここで、ＡＣＫ／ＮＡＫ５２１は、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域５１５に含まれるメイン通信パス及びサブ通信パスのデータを宛先ノード１１０が正しく受信できたか否かを示し、宛先ノード１１０により送信される。トレーニング信号５２２は、通信パスの通信品質を測定するためにソースノード１００から送信される既知信号で、複数の短いパケットデータの集合から構成される。

本実施形態では、ソースノード１００及び宛先ノード１１０でアプリケーションデータの伝送に狭指向性モード４００を用いる。そのため、トレーニング信号５２２は狭指向性モード４００で指向角を切り替えながら送信される。更に、宛先ノード１１０は指向角を切り替えながらトレーニング信号５２２を受信することにより、送受信時の指向角の組み合わせにより形成される通信パスの通信品質を測定することが可能となる。通信品質情報５２３は、このトレーニング信号５２２を受信することによって測定された各通信パスの通信品質情報を含んでおり、宛先ノード１１０により送信される。

次に、タイムスロット割当情報の構成を、図６を用いて説明する。タイムスロット割当情報には、トレーニング用の割当情報、メイン通信パスの割当情報、サブ通信パスの割当情報、の３つに分類されるパラメータが含まれる。図６では、各分類におけるパラメータと、各パラメータの取り得る値を記述している。

まず、トレーニング用の割当情報に含まれるパラメータを説明する。トレーニング用の割当の有無は、スーパーフレーム内の制御データ用のタイムスロット領域にトレーニング信号を含むか否かを示している。このパラメータの値が“０”の場合は割当がないことを示し、ソースノード１００及び宛先ノード１１０は共に、トレーニング信号区間での動作を行わない。一方、このパラメータの値が“１”の場合は割当があることを示し、ソースノード１００はトレーニング信号を送信し、後続の通信品質情報のタイムスロットで宛先ノード１１０からの通信品質情報を受信する。宛先ノード１１０は、トレーニング信号を受信して通信品質を測定し、後続の通信品質情報のタイムスロットで測定した通信品質をソースノード１００へ送信する。

次に、メイン通信パスの割当情報に含まれるパラメータを説明する。タイムスロットの開始位置は、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域のどのタイムスロットからメイン通信パスのタイムスロットが開始するかを示している。図５の例では、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域は１０個のタイムスロットから構成されているため、“０”〜“９”の値が設定される。次のタイムスロット数はメイン通信パスで使用するタイムスロットの数を示しており、“０”〜“１０”の値が設定される。ここで“０”が設定される場合は、メイン通信パスではビデオデータが伝送されないことを示す。図５の領域５１７のメイン通信パスデータを例にとると、タイムスロットの開始位置は“０”、タイムスロット数は“８”が設定される。

次のビデオデータの圧縮率は、もともとデータソース１０５から受信したビデオデータに対して、ソースノード１００のエンコーダが施した圧縮処理の圧縮率を示し、“０”〜“１”の値が設定される。例えば、受信したビデオデータのサイズが５００ＭＢであり、メイン通信パスで伝送するビデオデータのサイズが４００ＭＢであった場合には、圧縮率は４００／５００＝０．８となる。宛先ノードは１１０はこのパラメータに基づきビデオデコーダで伸長処理を施す。

次の送信角度は、メイン通信パスを使用してビデオデータを送信する際に、ソースノード１００で設定するアンテナの指向角を示している。これは図４に示すように、３０°〜１５０°の間の３０°ステップの値のうちの何れかが設定される。次の受信角度はメイン通信パスを使用してビデオデータを受信する際に、宛先ノード１１０で設定するアンテナの指向角を示している。これも送信角度と同様に、図４に示すように、３０°〜１５０°の間の３０°ステップの値のうちの何れかが設定される。例えば、図１に示すメイン通信パスにおける送信角度は９０°、受信角度は９０°である。

最後に、サブ通信パスの割当情報に含まれるパラメータは、メイン通信パスの割当情報に含まれるパラメータと同様の意味を有しているので、説明を省略する。図５の領域５１８のサブ通信パスデータを例にとると、タイムスロットの開始位置は“８”、タイムスロット数は“２”が設定される。また、図１に示すサブ通信パスにおける送信角度は６０°、受信角度は１２０°である。

このように、タイムスロット割当情報に含まれる各種パラメータを参照することにより、ソースノード１００と宛先ノード１１０とは所定のタイミングでアンテナ指向角を制御しながらアプリケーションデータと制御データとを送受信することが可能となる。

次に、本実施形態における全体的な動作を、シーケンス図を交えて説明する。ここでは、トレーニング処理の動作、ビデオデータ伝送時の動作、ビデオデータ伝送時にエラーが継続した場合の動作、通信パス再選択時の動作、の４つの動作をそれぞれ説明する。

まず、トレーニング処理の動作を説明する。ここでは、アプリケーションデータを伝送する前にトレーニング処理を行うことにより、各通信パスの通信品質を測定する。ソースノード１００は測定された通信品質情報を収集し、通信品質テーブルに基づいて使用するメイン通信パス及びサブ通信パスを選択し、ビデオデータの圧縮率を決定する。図７は、トレーニング処理の動作シーケンスを示す図である。

まず、Ｓ７００にて、ソースノード１００がトレーニング用割当を含むタイムスロット割当情報を宛先ノード１１０に対して送信し、トレーニング処理の開始を通知する。その後、ソースノード１００はＳ７０５にて、アンテナ指向角を所定のタイミングで切り替えながら、トレーニング信号を所定期間送信する。一方、トレーニング用割当を含むタイムスロット割当情報を受信した宛先ノード１１０はＳ７０６にて、アンテナ指向角を所定のタイミングで切り替えながらトレーニング信号を受信し通信品質を測定する。この処理により、宛先ノード１１０は、ソースノード１００の各送信指向角と自身の各受信指向角の組み合わせにおける通信パスの通信品質を測定することができる。全ての通信品質の測定を完了すると、宛先ノード１１０は、Ｓ７１０にて、通信品質の測定結果をソースノード１００に送信する。

次に、ソースノード１００は、Ｓ７１５にて、受信した通信品質の測定結果を通信品質テーブル２２０に保存して更新する。結果として、図１７の（ａ）に示すような通信品質テーブルが構築される。図１７に示す（ａ）の各セルはソースノード１００の所定の送信指向角と、宛先ノード１１０の所定の受信指向角との組み合わせにおける通信パスの通信品質レベルを示している。通信品質レベルは１〜３で示し、通信品質が良好である程数値が大きくなる。

尚、ＮＡ（Not Applicable）と記載されているセルは通信品質が悪く測定できなかったことを示す。例えば、ソースノード１００が１５０°の指向角で送信し、宛先ノード１１０が３０°の指向角で受信した場合の通信パスの通信品質レベルは１である。この例では、通信パスの候補として３つの通信パスが存在している。

次に、トレーニング処理を終了後、ビデオデータ伝送を行う際の動作の概要を、図１を用いて説明する。図１に示すように、ソースノード１００はメイン通信パス１４１とサブ通信パス１４０を使用して圧縮率の異なるビデオデータを伝送する。これにより、どちらか一方の通信パスのデータが受信できれば、ビデオデータの有効期間内にビデオを再生することが可能となる。

ここで、ソースノード１００と宛先ノード１１０との間でビデオデータを伝送する際の動作シーケンスを、図８を用いて詳述する。まず、ソースノード１００はＳ８００にて、通信品質テーブル２２０に基づいてビデオデータの伝送に使用するメイン通信パスとサブ通信パスを選択し、各通信パスで伝送するビデオデータの圧縮率を決定する。この処理の詳細は、図１６を用いて更に後述する。

この例では、複数の通信パスの候補の中から、メイン通信パスとしてパス１が選択され、サブ通信パスとしてパス２が選択される。図１３の（ａ）は、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域のタイムスロット割当であり、パス１のビデオデータ１３０５、パス２のビデオデータ１３１０を示している。

Ｓ８０１〜Ｓ８２０は、メイン通信パスとサブ通信パスにエラーが発生しなかった場合の処理である。ソースノード１００はＳ８０１にて選択された通信パスとビデオデータの圧縮率に従って、パス１とパス２のタイムスロット割当情報を生成し、宛先ノード１１０に通知する。その後、タイムスロット割当情報に従い、Ｓ８０２にてソースノード１００はメイン通信パスであるパス１を使用して、データサイズが４００ＭＢの低圧縮のビデオデータを送信する。続いてソースノード１００はＳ８０５にてサブ通信パスであるパス２を使用して、データサイズが１００ＭＢの高圧縮のビデオデータを送信する。

パス１とパス２のビデオデータを正常に受信した宛先ノード１１０はＳ８１０にてパス１のＡＣＫを、Ｓ８１５にてパス２のＡＣＫを送信する。両方の通信パスのビデオデータを正常に受信できた宛先ノード１１０は、Ｓ８２０にて高品質の４００ＭＢのビデオデータを選択し、再生する。

続いてＳ８２１〜Ｓ８４５は、メイン通信パスにエラーが発生した場合の処理である。まず、Ｓ８２１で、Ｓ８０１と同じタイムスロット割当情報をソースノード１００が送信する。Ｓ８２５、Ｓ８３０に示すように、パス１に受信エラーが発生し、パス２を正常に受信できた場合には、宛先ノードはＳ８３５、Ｓ８４０にてパス１のＮＡＫと、パス２のＡＣＫを送信し、正常に受信できた低品質の１００ＭＢのビデオデータを再生する。

ここで、上述のビデオデータ伝送の動作において、メイン通信パスでビデオデータ伝送時にエラーが継続した際の動作の概要を、図９を用いて説明する。図９に示すメイン通信パス１４１の間に遮蔽物１３０が出現した場合、エラーが継続することになる。その場合には、メイン通信パス１４１のデータ送信を停止し、サブ通信パス１４０のビデオデータの圧縮率を下げ、低圧縮ビデオデータを送信することにより、ビデオの品質の低下を防止する。この場合の動作シーケンスを、図１０を用いて詳述する。

Ｓ１０００〜Ｓ１０２５において、ソースノード１００から宛先ノード１１０へビデオデータを伝送し、宛先ノード１１０がパス１の受信に失敗してＮＡＫを送信する。その後、宛先ノード１１０がパス１の受信に失敗し続け、その間、宛先ノード１１０は１００ＭＢのビデオデータを再生している。一方、ソースノード１００は、所定期間ＮＡＫを受信するか、所定期間ＡＣＫを受信しないことにより、エラーが継続状態にあると判断する。ここで、Ｓ１０５０にて、ソースノード１００はパス１のビデオデータの送信を停止し、パス２の高圧縮のビデオデータの送信も停止する。そして、パス２のビデオデータの圧縮率を下げ、データサイズを１００ＭＢから４００ＭＢに変更する。図１３の（ｂ）は、エラーによりデータサイズを変更したアプリケーションデータ用のタイムスロット領域のタイムスロット割当を示す図である。

ここで、ソースノード１００はＳ１０５５にて、データレートを変更したパス２の割当と再トレーニングを宛先ノード１１０に要求するためのトレーニング用割当を含むタイムスロット割当情報を送信する。そして、Ｓ１０６０にて、パス２を使用して４００ＭＢのビデオデータを送信する。宛先ノード１１０がパス２のデータを正しく受信すると、宛先ノード１１０はＳ１０６５にて、ＡＣＫを送信し、Ｓ１０７０にて、４００ＭＢの高品質のビデオを再生する。

このように、メイン通信パスで伝送エラーが継続した場合にも、ソースノード１００がサブ通信パスのデータレートを変更してビデオデータを送信することにより、宛先ノード１１０で高品質なビデオの再生が可能となる。

次に、メイン通信パスで伝送エラーが継続した場合に、新たな通信パスを探索して使用する動作概要を、図１１を用いて説明する。使用していたメイン通信パスに伝送エラーが継続した場合に、トレーニング処理を再度行い、新たな通信パスを探索する。図１１では、図９に示す通信パス１４１で伝送エラーが継続したため、新たな通信パス１４２を使用する。これにより、再び２つの通信パスを使用してビデオデータの伝送を行うことが可能となり、通信の信頼性を向上させることができる。

ここで、新たな通信パスを再度選択する時の動作シーケンスを、図１２を用いて詳述する。ソースノード１００はパス１でエラーが継続したため、再トレーニングを宛先ノード１１０に要求するためのトレーニング用割当を含むタイムスロット割当情報を送信する（Ｓ１２００）。ビデオデータの送信に続いて、ソースノード１００はトレーニング信号を送信する（Ｓ１２１５）。一方、宛先ノード１１０は、アンテナの指向角を所定のタイミングで切り替えながらトレーニング信号を受信し、各通信パスの通信品質を測定する（Ｓ１２１６）。そして、通信品質情報を通知する（Ｓ１２２０）。通信品質情報を受信したソースノード１００は通信品質テーブルを更新する（Ｓ１２２５）。

図１７の（ｂ）は更新された通信品質テーブルを示す図である。図１７の（ａ）と比較し、パス１の間に遮蔽物が存在するため、送信角度９０°、受信角度９０°であるパス１の通信品質がＮＡとなっている。この通信品質テーブルに従って、メイン通信パスとしてパス２１４０が選択され、サブ通信パスとしてパス３１４２が選択される。

ソースノード１００は、通信パスとビデオデータの圧縮率とを選択し（Ｓ１２３０）、パス２とパス３のタイムスロット割当情報を生成し、宛先ノード１１０に通知する（Ｓ１２３５）。図１３の（ｃ）は、アプリケーションデータ用のタイムスロット領域のタイムスロット割当を示す図である。図示するように、パス２のビデオデータ１３２０とパス３のビデオデータ１３２５とが含まれる。

その後、ソースノード１００はタイムスロット割当情報に従ってメイン通信パスであるパス２を使用してデータサイズが４００ＭＢの低圧縮のビデオデータを送信する（Ｓ１２４０）。続いてソースノード１００はサブ通信パスであるパス３を使用してデータサイズが１００ＭＢの高圧縮のビデオデータを送信する（Ｓ１２４５）。一方、パス２とパス３のビデオデータを正常に受信した宛先ノード１１０はパス２のＡＣＫ、パス３のＡＣＫを送信する（Ｓ１２５０、Ｓ１２５５）。そして、両方の通信パスのビデオデータを正常に受信できた宛先ノード１１０は、高品質の４００ＭＢのビデオデータを選択し、再生する（Ｓ１２６０）。

次に、ソースノード１００と宛先ノード１１０の内部動作の詳細を、図１４乃至図１６を用いて説明する。図１４は、ソースノード１００のスーパーフレーム単位の処理を示すフローチャートである。

まず、Ｓ１４００において、ソースノード１００はタイムスロット割当情報を生成する。この処理の詳細は図１６を用いて後述する。次に、Ｓ１４０５において、ソースノード１００は生成したタイムスロット割当情報を宛先ノード１１０に送信する。次に、Ｓ１４１０において、タイムスロット内にメイン通信パス用の割当があるか否かを判断し、割当がない場合にはＳ１４２０へ分岐し、割当がある場合にはＳ１４１５へ分岐する。このＳ１４１５では、タイムスロット割当情報に設定した所定の圧縮率でビデオデータを圧縮し、メイン通信パスの送信タイミングとアンテナ指向角の条件に従ってビデオデータを送信する。

次に、Ｓ１４２０において、タイムスロット内にサブ通信パス用のタイムスロットの割当がある否かを判断し、割当がない場合にはＳ１４３０へ分岐し、割当がある場合にはＳ１４２５へ分岐する。このＳ１４２５では、タイムスロット割当情報に設定した圧縮率でビデオデータを圧縮し、サブ通信パスの送信タイミングとアンテナ指向角の条件に従ってビデオデータを送信する。次に、Ｓ１４３０において、宛先ノードからのＡＣＫ／ＮＡＫを受信する。そして、Ｓ１４３５において、タイムスロット内にトレーニング信号用のタイムスロットを割当があるかどうかを判断し、割当がない場合にはスーパーフレーム単位の処理を終了する。一方、割当がある場合には、Ｓ１４４０において、アンテナ指向角を所定のタイミングで切り替えながらトレーニング信号を送信する。そして、Ｓ１４４５において、通信品質情報を宛先ノード１１０から受信し、自身の通信品質テーブルを更新し、スーパーフレーム単位の処理を終了する。

次に、宛先ノード１１０のスーパーフレーム単位の処理を、図１５を用いて説明する。まず宛先ノード１１０は、Ｓ１５００において、タイムスロット割当情報をソースノード１００から受信する。Ｓ１５０５において、タイムスロット割当情報を参照してサブ通信パス用の割当があるか否かを判断し、割当がない場合はＳ１５１５へ分岐し、割当がある場合にはＳ１５１０へ分岐する。Ｓ１５１０では、タイムスロット割当情報に設定されたメイン通信パスの受信タイミングとアンテナ指向角の条件に従って、ビデオデータを受信する。次に、Ｓ１５１５において、タイムスロット割当情報を参照してサブ通信パス用の割当があるか否かを判断し、割当がない場合はＳ１５２５へ分岐し、割当がある場合にはＳ１５２０へ分岐する。Ｓ１５２０では、タイムスロット割当情報に設定されたサブ通信パスの受信タイミングとアンテナ指向角の条件に従って、ビデオデータを受信する。

次に、Ｓ１５２５において、メイン通信パスのビデオデータの受信が成功したか否かを判断する。成功した場合にはＳ１５３０において、メイン通信パスで伝送される高品質の低圧縮ビデオデータを、タイムスロット割当情報に含まれる圧縮率情報に基づいて伸長し再生する。一方、失敗した場合には、Ｓ１５３５へ分岐し、サブ通信パスのビデオデータの受信が成功したか否かを判断する。成功した場合はＳ１５４０において、サブ通信パスで伝送されるビデオデータを、タイムスロット割当情報に含まれる圧縮率情報に基づいて伸長し再生する。一方、失敗した場合はＳ１５４５へ分岐し、メイン通信パスとサブ通信パスの受信結果をＡＣＫ／ＮＡＫとしてソースノード１００へ通知する。

次に、Ｓ１５５０において、タイムスロット割当情報を参照してトレーニング用の割当があるか否かを判断し、割当がない場合はスーパーフレーム単位の処理を終了する。割当がある場合はＳ１５５５において、アンテナの指向角を所定のタイミングで切り替えながらトレーニング信号を受信し、各通信パスの通信品質を測定する。そして、Ｓ１５６０において、測定された通信品質を通信品質情報としてソースノード１００に通知し、スーパーフレーム単位の処理を終了する。

次に、ソースノード１００におけるタイムスロット割当情報の生成処理の詳細（図１４のＳ１４００）を、図１６を用いて説明する。まず、Ｓ１６００において、ソースノード１００内に通信品質テーブルが生成されているか否かを判断する。生成されていない場合は、ビデオデータ伝送に使用する通信パスを選択するためのトレーニング処理が必要となるので、Ｓ１６４５へ分岐する。一方、生成されている場合には、Ｓ１６０５へ分岐し、通信品質テーブルが更新されているか、つまり、前回のスーパーフレームまでにトレーニング処理を行ったか否かを判断する。ここで、更新されていない場合はＳ１６１５へ分岐し、メイン通信パスとサブ通信パスのタイムスロット割当情報は変更せず、前回スーパーフレームで使用したものと同様のものを使用する。更新されている場合には、Ｓ１６１０へ分岐し、新しい通信品質テーブルに従って、メイン通信パスとサブ通信パスを選択し、各通信パスのビデオの圧縮率を決定する。そして、Ｓ１６２０において、選択された通信パスとビデオの圧縮率に従ってメイン通信パスとサブ通信パスのタイムスロット割当情報を生成する。

次に、Ｓ１６２５において、メイン通信パス或いはサブ通信パスでエラーが所定期間継続しているか否かを判断する。どちらにもエラーが発生していない場合にはタイムスロット割当情報の生成処理を終了し、どちらかにエラーが継続している場合にはＳ１６３０へ分岐する。Ｓ１６３０では、エラーの継続している通信パスのデータ送信を停止するために、Ｓ１６２０で生成したタイムスロットの割当情報のうち、エラーの継続している通信パスの割当情報を削除する。次に、Ｓ１６３５において、エラーの継続している通信パスがメイン通信パスであるか否かを判断する。ここでメイン通信パスである場合には、サブ通信パスのビデオデータの圧縮率を低減し、サブ通信パスのタイムスロット割当情報を更新する。通信品質テーブルが生成されていない場合、或いは通信パスでエラーが継続しているため、通信品質テーブルの更新が必要な場合は、Ｓ１６４５において、トレーニング処理を宛先ノード１１０へ要求するためにトレーニング用の割当情報を生成する。

ここで、メイン及びサブの通信パスの選択とビデオ圧縮率とを決定する処理（図１６のＳ１６１０）を、図１６の（ｂ）及び図１７を用いて説明する。例として、サブ通信パスに最低限必要なタイムスロット数を２とし、１タイムスロットあたりに送信できるビデオデータサイズを５０ＭＢとする。また、データソース１０５から１スーパーフレーム時間当たりに受信する非圧縮ビデオのデータサイズを５００ＭＢとし、図１７に示す（ａ）の通信品質テーブルを使用した場合を例に挙げて説明する。

まずＳ１６５０において、通信品質テーブルを参照し、１番目に通信品質の良好な通信パスをメイン通信パスとして選択し、２番目に通信品質の良好な通信パスをサブ通信パスとして選択する。結果として、メイン通信パスとして送信角度９０°、受信角度９０°の通信パスが選択され、サブ通信パスとして送信角度６０°、受信角度１２０°の通信パスが選択される。そして、Ｓ１６５５において、サブ通信パスに最低限必要な２個のタイムスロットを割り当てる。この時点で残りのタイムスロット数は８個である。次に、Ｓ１６６０において、メイン通信パスに最大限のタイムスロットを割り当てる。ここで、残りのタイムスロット数は８個なので、５０＊８＝４００ＭＢのデータ伝送が可能であり、圧縮前のデータサイズが５００ＭＢであることから、８個のタイムスロット全てをメイン通信パスに割り当てる。

次に、Ｓ１６６５において、残りのタイムスロットがあるか否かを判断し、この時点で残りのタイムスロット数がゼロであれば、Ｓ１６７５へ分岐する。しかし、残りのタイムスロット数がゼロでない場合には、Ｓ１６７０へ分岐し、メイン通信パスで使用しきれなかった分のタイムスロットをサブ通信パスに割り当てる。そして、Ｓ１６７５において、メイン通信パスとサブ通信パスの割当タイムスロット数と圧縮前のビデオデータサイズからビデオデータの圧縮率を算出する。この例では、メイン通信パスで４００ＭＢのデータを伝送するため、圧縮率は４００／５００＝０．８となり、サブ通信パスでは１００ＭＢのデータを伝送するため、圧縮率は１００／５００＝０．２となる。以上の処理により、選択された通信パスのアンテナ指向角の条件及び圧縮率の情報はタイムスロット割当情報に格納される。

尚、以上の説明は、本発明の実施形態の一例であり、本発明がこれに限定されるわけでないことは言うまでもない。また本実施形態では、扱うアプリケーションデータをビデオデータとしているが、これに限定されるものではなく、例えばオーディオデータであってもよい。

［他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (10)

1. 複数の通信パスを用いてソースノードから宛先ノードへデータを送信する無線通信システムにおけるソースノードであって、
   送信すべきデータについての所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータを第１の通信パスで送信すると共に前記送信すべきデータを前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮したデータを前記第１の通信パスとは異なる第２の通信パスで送信する送信手段と、
   前記第１の通信パスで所定期間継続してエラーが発生し、前記第２の通信パスでエラーが発生しなかった場合、前記第２の通信パスで送信するデータを前記所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータに変更する変更手段と、
   を有することを特徴とするソースノード。
2. 前記変更手段により前記第２の通信パスで送信するデータを前記所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータに変更した場合、前記第１及び第２の通信パスとは異なる新たな通信パスを探索する探索手段を更に備え、
   前記送信手段は、前記探索された新たな通信パスで前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮したデータを送信することを特徴とする請求項１に記載のソースノード。
3. 前記ソースノード及び前記宛先ノードの少なくとも一方は、アンテナ指向角を制御して前記データを送受信することを特徴とする請求項１又は２に記載のソースノード。
4. 前記送信手段は、前記アンテナ指向角が互いに異なる複数の通信パスを用いて送信することを特徴とする請求項３に記載のソースノード。
5. 前記送信手段は、前記送信すべきデータについての所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータを第１のタイムスロットにおいて送信し、前記送信すべきデータを前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮したデータを第２のタイムスロットにおいて送信することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のソースノード。
6. 宛先ノードから送信されるＡＣＫを受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信されたＡＣＫに基づいて、通信パスにエラーが発生しているか否か判定する判定手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のソースノード。
7. 前記送信すべきデータはビデオデータ又はオーディオデータであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のソースノード。
8. 複数の通信パスを用いてソースノードから宛先ノードへデータを送信する無線通信システムにおけるソースノードの送信方法であって、
   前記ソースノードは、送信すべきデータについての所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータを第１の通信パスで送信すると共に前記送信すべきデータを前記所定の圧縮率よりも高い圧縮率で圧縮したデータを前記第１の通信パスとは異なる第２の通信パスで送信している際に、前記第１の通信パスで所定期間継続してエラーが発生し、前記第２の通信パスでエラーが発生しなかった場合、前記第２の通信パスで送信するデータを前記所定の圧縮率で圧縮したデータ又は非圧縮のデータに変更することを特徴とするソースノードの送信方法。
9. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のソースノードと当該ソースノードからのデータを受信する宛先ノードとを有することを特徴とする無線通信システム。
10. コンピュータを請求項１乃至７の何れか１項に記載のソースノードの各手段として機能させるためのプログラム。

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