JP5236149B2 - 放送装置、無線端末、通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ブロードキャスト／マルチキャストのデータを処理する放送装置、無線端末、通信システムに関する。

近年、携帯電話機に代表される無線端末は、通話のための音声データの無線通信を行う音声システムだけでなく、動画像データなどの大量のマルチメディアデータをパケットデータとして無線通信を行うパケットシステムを利用することができる。このパケットシステムでは、送信フレームに伝送効率の良い大容量フレームを採用し、物理層ではエラー訂正能力の高い符号化方式を採用し、音声システムで重要視していた伝送遅延の保証を行わないことによって、高速かつ低コストの無線システムを実現している。
また、下記特許文献１には、１つの無線チャネルを複数の端末で共有することによって、無線通信の伝送効率を高めつつ、高品質で大容量なマルチメディアデータを送信することができるパケットシステムとして、マルチキャスト／ブロードキャストサービスを行うシステムが提案されている。

上述した音声システムとパケットシステムの双方を利用できる無線端末として、いわゆるハイブリッド端末（適宜、端末と略記する）が提案されている。このハイブリッド端末では、音声システムまたはパケットシステムに対して、単一のＲＦ部を切り替えて送受信を行うか（シングル端末）、もしくは、データ送信の場合のみ送信部を切り替える（デュアル端末）。これによって、双方のシステムに対してそれぞれ独立のＲＦ部を設けずにすみ、端末の低コスト化を実現している。

図１に、音声システムおよびパケットシステムに対する上記ハイブリッド端末（端末Ａ）のＲＦ制御動作を示すタイミングチャートを示す。
音声システムでは、端末固有の端末識別情報に基づいて、各端末へ着信を通知するタイミングを割り当てる。たとえば、図１（ａ）に示すように、端末Ａの着信通知が周期Ｔｖｏｉｃｅごとに行われるように設定される。そして、端末は自分の位置を基地局に通知するため位置登録処理を行った後、音声システムからの着信待ち状態になる。一方パケットシステムでは、端末は一定期間ごとに通知される制御データの受信を行う。たとえば、図１（ｃ）に示すように、端末は制御データの受信を周期Ｔｐａｃｋｅｔごとに行う。
その結果、たとえば図１（ｂ）に示すタイミングで、端末Ａは音声システムおよびパケットシステムの双方の監視を行っている。

特表２００４−５３１９３７号公報

ところで、かかるハイブリッド端末では、パケットシステム上で送信されるブロードキャストデータ（放送データ）を受信することによって、音声着信を監視できない場合がある。
たとえば、図１において、端末Ａは、タイミングＳ０において、パケットシステムの制御データを受信するため、ＲＦ部をパケットシステムに切り替える。引き続き、端末Ａはパケットシステム上で送信されるブロードキャストデータを受信するため、ＲＦ部をパケットシステムに設定し、タイミングＳ０の次のタイミングＳ１，Ｓ２において、ブロードキャストデータを受信する。その後、端末Ａの音声着信の監視タイミング（タイミングＳ３）になると、端末ＡはＲＦ部を音声システムに切り換えて、音声着信の監視を行う。

このように、端末Ａは、パケットシステム上の制御データ、ブロードキャストデータの受信や音声システムの着信監視を繰り返して行うが、ブロードキャストデータは、パケットシステムの制御データと重ならないタイミングで送信されるため、音声システムの着信監視タイミングと重なる場合が起こりうる。
かかる場合、ハイブリッド端末である端末Ａは単一のＲＦ部のみを備えるため、音声着信の監視もしくはブロードキャストデータの受信のいずれかができなくなるという問題が生ずる。

また、音声システムおよびパケットシステムから個別にデータを受信する２つの受信部と、データ送信の場合のみシステムに応じて切り替える単一の送信部とを備えるデュアル端末においても、ブロードキャストデータの受信感度・品質の向上を図るためにダイバシチ受信を行っているときには、１つの受信部を音声着信の監視タイミングにおいて音声システムに割り振ることで、ブロードキャストデータの受信感度が下がり、電波状態によっては受信エラー率が高くなることが起こりうる。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、無線端末が、通話のための音声データおよび放送データの双方のデータに対して確実にアクセスできる通信システム、放送装置、および、そのための無線端末を提供することにある。

上記課題を克服するために、本発明の第１の観点は、複数の無線端末に対して放送データを送信する放送装置において、前記放送データを受信する各無線端末が着信を監視する第１のタイミングを把握し、前記放送データを送信する第２のタイミングを、各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならないタイミングにて割り当てるタイミング割当手段と、前記第２のタイミングで前記放送データを送信する送信手段と、を備える放送装置である。

好適には、前記放送データを受信する無線端末が複数ある場合に、前記各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならない第２のタイミングを割り当てることができない場合には、前記第１のタイミングの対象無線端末が少ないタイミングにて前記第２のタイミングを割り当てる。
ここで、「対象無線端末がタイミングにて割り当てる」とは、通常は、対象無線端末の数が最小であるタイミングに割り当てることを意味する。また、幾つかのタイミングに候補がある場合には、対象無線端末の数が少ない順にタイミングを割り当てることが好ましい。

好適には、前記放送データに対してエラー訂正のための符号化を行う符号化手段を備え、前記符号化手段は、前記第２のタイミングを前記第１のタイミング中に割り当てた場合には、第１のタイミングに割り当てない無線端末に比較して、エラー訂正能力の高い符号を付与する。

上記課題を克服するために、本発明の第２の観点は、放送装置から複数の無線端末に対して放送データを送信する通信システムにおいて、前記複数の無線端末のそれぞれは、第１のタイミングで着信を監視する手段を備え、前記放送装置は、前記放送データを受信する各無線端末が着信を監視する前記第１のタイミングを把握し、前記放送データを送信する第２のタイミングを、各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならないタイミングにて割り当てるタイミング割当手段と、前記第２のタイミングで前記放送データを送信する送信手段と、を備え、さらに、前記無線端末は、前記第１のタイミングで着信を監視し、前記放送装置が割り当てた前記第２のタイミングで前記放送データを受信するように制御する制御部と、を備える通信システムである。

本発明によれば、無線端末が、通話のための音声データおよび放送データの双方のデータに対して確実にアクセスできる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図２は、本発明の通信システムの一実施形態を示す図である。
実施形態に係る通信システムは、本発明の無線端末としての携帯電話機（以下、適宜、「端末」と略記する）２０と無線通信を行う２つのシステム、すなわち、音声システムとパケットシステムとから構成される。
音声システムでは、無線信号の送受信を行うＢＴＳ（以下、基地局）と、基地局をコントロールし、端末との制御データの交換を行うＢＳＣと、一般公衆網ＰＳＴＮとの接続に用いられるＭＧＷとから構成され、音声通話のための音声データを処理する。
パケットシステムは、無線信号の送受信を行うＡＰ（アクセスポイント１０；本発明の放送装置に対応）と、ＡＰをコントロールし、端末との制御データの交換を行うＰＣＦと、ＩＰネットワークとの接続に用いられるＰＤＳＮとから構成され、ブロードキャストデータ（本発明の放送データ）を携帯電話機２０に配信する。なお、以下では、パケットシステムとして、配信先を限定しないブロードキャストシステムを前提として説明を行うが、配信先を限定したマルチキャストシステムに対しても適用することができる。

以下、アクセスポイント１０と携帯電話機２０の構成および動作について説明する。
図３は、アクセスポイント１０の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、アクセスポイント１０は、アンテナ１１、ＲＦ受信部１２、復号部１３、着信周期解析部１４、着信監視データ保存部１５、ＲＦ送信部１６、符号化部１７、多重化部１８、制御部１９、を備えて構成される。

アクセスポイント１０では、自己が管理するエリア内の携帯電話機から送信された電波がアンテナ１１を介してＲＦ受信部１２に取り込まれる。ＲＦ受信部１２では、受信した電波を検波する。
復号部１３は、ＲＦ受信部１２によって処理されたデータを無線通信方式に応じた復調処理を行うとともに、デジタルデータに変換する。
着信周期解析部１４は、アクセスポイント１０が管理するエリア内の複数の携帯電話機から送信される端末識別情報を解析し、着信監視タイミングを着信監視データとして、着信監視データ保存部１５に記録する。着信監視タイミングは、音声システム内の基地局にて携帯電話機ごとに割り当てられるが、アクセスポイント１０では、端末識別情報に基づいて着信監視タイミングを把握できるようになされている。

アクセスポイント１０は、上位のＰＣＦから制御データ、ユーザデータ、ブロードキャストデータを受信すると、これらのデータを多重化部１８に供給する。
多重化部１８では、制御部１９による制御の下、供給された制御データ、ユーザデータ、ブロードキャストデータを多重化する。この多重化データは、符号化部１７にて符号化される。この符号化には、無線通信方式に応じた符号化のほか、エラー訂正のための符号化も含まれる。
ＲＦ送信部１６は、符号化部１７により生成された符号化データをアンテナ１１を介して、アクセスポイント１０が管理するエリア内の携帯電話機に送信する。

本実施形態において、制御部１９は、着信監視データ保存部１５に記録された複数の携帯電話機の着信監視データに基づいて、ブロードキャストデータの送信タイミングを割り当て、そのタイミングでブロードキャストデータが送信されるように、多重化部１８を制御する。

次に、携帯電話機２０の構成について説明する。
図４は、携帯電話機２０の構成を示すブロック図であって、（ａ）はダイバシチ受信を行わないシングル端末、（ｂ）はダイバシチ受信を行うデュアル端末、をそれぞれ示す。
図３（ａ）に示すように、携帯電話機２０は、アンテナ２１、ＲＦ送信部２２、パケットシステム無線処理部２３、ＲＦ受信部２４、音声システム無線処理部２５、マイク２６、スピーカ２７、表示部２８、入力部２９、端末情報保存部３０、制御部３１、を備えて構成される。

携帯電話機２０では、アンテナ２１で受信した電波がＲＦ受信部２４に取り込まれる。ＲＦ受信部２４では、受信した電波を検波してベースバンド信号（受信信号）を抽出する。
この受信信号は、通信対象のシステムに応じて、音声システム無線処理部２５またはパケットシステム無線処理部２３に供給される。すなわち、音声システムと通信を行っているときには、受信信号は音声システム無線処理部２５に供給され、パケットシステムと通信を行っているときには、受信信号はパケットシステム無線処理部２３に供給される。
たとえば、音声システム無線処理部２５では、受信信号として通話のための音声データに対してコーデック処理・フィルタ処理などの所定の処理を行った後、アナログデータに変換・増幅し、制御部３１を介してスピーカ２７に出力する。
パケットシステム無線処理部２３では、アクセスポイント１０から送信された多重化データを分離して、制御データ、ユーザデータ、ブロードキャストデータを抽出する。そして、ブロードキャストデータとしての画像データ、音声データは、それぞれ表示部２８、スピーカ２７に出力されて再生される。

また、データを送信する際には、制御部３１は、入力部２９によるユーザ操作もしくは外部機器からの制御信号に応じて、音声システム無線処理部２５およびパケットシステム無線処理部２３のいずれかを選択する。音声システム無線処理部２５およびパケットシステム無線処理部２３では、各無線システムに応じた送信処理が行われる。
たとえば、パケットシステム無線処理部２３では、入力部２９を介した操作等に応じて、所望のコンテンツのブロードキャストデータの要求（以下、放送要求）を、ＲＦ受信部２４を介してアクセスポイント１０に対して行う。
また、パケットシステム無線処理部２３では、端末情報保存部３０に記録された端末識別情報を参照し、その端末識別情報をＲＦ受信部２４を介してアクセスポイント１０に対して送出する。なお、端末識別情報としては、ＥＳＮ(Electronic Serial Number)やＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）、ＭＩＮ(mobile identification number)などがある。
音声システム無線処理部２５は、基地局により割り当てられた着信監視タイミングで、定期的に基地局に対して着信データの要求を行う。

図４（ｂ）に示すデュアル端末では、シングル端末と比較して、アンテナが相違する。すなわち、２つのアンテナからなるアンテナ２１ａを備え、たとえばブロードキャストデータを受信するときは、アンテナダイバシチ受信を行うことで、受信感度を向上させる。

次に、実施形態に係る通信システムの動作について、図５および図６に関連付けて説明する。
図５は、実施形態に係る通信システムの通信動作を示すフロー図である。図６は、アクセスポイント１０による放送タイミングの算出処理を示すフローチャートである。

まず、アクセスポイント１０は、配信可能なブロードキャストデータの一覧を含む「放送情報」をエリア内の携帯電話機に送信する（ステップＳＴ１）。携帯電話機２０は、この「放送情報」に基づいて、ブロードキャストデータの一覧を表示部２８に表示し、所望の放送サービスが入力部２９を介して選択される（ステップＳＴ２）。
そして、その選択結果として「放送要求」がアクセスポイント１０に送信されるとともに（ステップＳＴ３）、ＥＳＮ，ＭＩＮなどの端末識別情報が端末情報保存部３０から取り出されてアクセスポイント１０に対して送信される（ステップＳＴ４）。

アクセスポイント１０では、受信した端末識別情報に基づいて、音声通話のための着信監視タイミングを抽出し、着信監視データとして着信監視データ保存部１５に記録する（ステップＳＴ５）。さらに、アクセスポイント１０では、着信監視データ保存部１５に記録された、エリア内のすべての携帯電話機の着信監視データ（着信監視タイミング）を考慮して、ブロードキャストデータの放送タイミングを算出し（ステップＳＴ６）、その算出された放送タイミングにブロードキャストデータを携帯電話機２０に配信する（ステップＳＴ７）。

図５のステップＳＴ６における放送タイミングの算出は、図６のフローチャートに沿って行われる。
先ず、アクセスポイント１０では、制御部１９は、「放送要求」がなされたコンテンツから必要なデータレートを取得する（ステップＳＴ１０）。そして、着信監視データ保存部１５に記録されるすべての携帯電話機（端末）の着信監視データ（着信監視タイミングのデータ）に基づいて、各端末が音声監視を行わない放送タイミングを算出し、割り当てる（ステップＳＴ１１）。
なお、ブロードキャストデータではなく、送信対象が限定されたマルチキャストデータを扱う場合には、その送信対象の端末の着信監視データのみが、放送タイミング算出に当って考慮される。

次に、ステップＳＴ１１で算出された放送タイミングで、要求されたコンテンツのデータレートを満足できるかを判断する（ステップＳＴ１２）。すなわち、要求されたコンテンツのデータ量と取得したデータレートとから、コンテンツの送信時間を算出し、すべての端末が音声監視を行わない期間内にコンテンツの送信が終了するか否かを判断する。
その結果、すべての端末が音声監視を行わない期間内にコンテンツの送信が可能であれば（ステップＳＴ１３）、ステップＳＴ１１で算出した通りに放送タイミングが割り当てられる。

すべての端末が音声監視を行わない期間内にコンテンツの送信が可能でない場合には（ステップＳＴ１３）、着信監視を行う端末の数が少ないタイミング（時間帯）から順次ブロードキャストデータの放送タイミングとして割り当てる（ステップＳＴ１４）。これによって、ブロードキャストデータの受信のためにダイバシチ受信を行うデュアル端末が、音声着信監視のためダイバシチ受信を中断し、受信感度が低下する状況の発生を最小限に抑制することができる。また、ブロードキャストデータの受信のために、単一のＲＦ部を切り替えるハイブリッド端末では、受信エラーの発生を最小限に抑制することができる。

また、このように、着信監視タイミングと放送タイミングとが重なった場合には、制御部１９は、その重なったタイミングにおけるブロードキャストデータに対して、エラー訂正能力が高いフレームを使用する（ステップＳＴ１５）。これにより、デュアル端末において、受信感度の低下に伴うエラー訂正能力が向上し、ダイバシチ受信の中断に伴う受信エラー率の増加を抑制することができる。また、ハイブリッド端末においても、発生した受信エラーの訂正能力を向上させることができる。
ブロードキャストデータの送信では、受信エラーが発生した場合でも、ＡＲＱ(Automatic Repeat Request)方式などのデータ再送制御によるエラー訂正方式を行うことができないため、ＦＥＣ方式によるエラー訂正符号付きのパケット送信を行っており、たとえばステップＳＴ１５では、このエラー訂正符号のパリティシンボル長を増加させる。

次に、図７を参照して、放送タイミングの算出方法の具体例について説明する。
図７において、（ａ）は、１５台の端末Ａ〜Ｏに対して音声システム上で割り当てられた、周期的に行われる着信監視タイミングを示す。（ｂ）〜（ｅ）は、端末Ａ〜ＯのＲＦ状態を示し、下向きのパルスはパケットシステムからの制御情報の監視タイミング、上向きのパルスは音声システムに対する着信監視タイミング、を示す。
図７において、（ｆ）は、パケットシステムで割り当てられた制御情報の監視タイミングを示す。この監視タイミングは、周期Ｔｐａｃｋｅｔ内のスロット番号０〜９（タイミングＳ０〜Ｓ９）に、たとえば図８に示すように端末ごとに割り当てられている。
図７において、（ｇ）は最終的に算出された放送タイミングを示す。

図７に示す例では、アクセスポイント１０は、先ず、１５台の端末Ａ〜Ｏが着信監視を行わないタイミングとして、タイミングＳ０およびＳ４を放送タイミングとして割り当てる。そして、要求されたコンテンツのデータレートを考慮して、このタイミングＳ０およびＳ４にコンテンツのすべてのデータを送信できれば、タイミングＳ０およびＳ４を放送タイミングとして決定する。
タイミングＳ０およびＳ４にコンテンツのすべてのデータを送信できない場合には、着信監視を行う端末の数が少ないタイミングＳ５およびＳ９を、さらに放送タイミングとして割り当てる。そして、このタイミングＳ５およびＳ９におけるブロードキャストデータのエラー訂正のパリティシンボル長を、タイミングＳ０およびＳ４におけるブロードキャストデータよりも長くする。
以上のようにして算出した放送タイミングで、周期的にブロードキャストデータが送信される。

以上説明したように、実施形態に係る通信システムによれば、アクセスポイントにおいて、自己が管理するすべて（またはいくつか）の携帯電話機の端末識別情報に基づいて着信監視タイミングを抽出し、その着信監視タイミングと重ならないタイミングを放送タイミングとして割り当てるので、各携帯電話機は、パケットシステムからのブロードキャストデータの受信を途切れさせることなく、音声システムにおける音声着信を監視することが可能となる。
アクセスポイントからのブロードキャストデータの送信タイミングと、基地局に対する音声着信の監視タイミングが重なる場合には、携帯電話機に送信されるブロードキャストデータに強力なエラー訂正符号化を行うことで、携帯電話機における受信エラー率が低減される。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

音声システムおよびパケットシステムに対する従来のハイブリッド端末のＲＦ制御動作を示すタイミングチャートである。 本発明の通信システムの一実施形態を示す図である。 実施形態におけるアクセスポイントの構成を示すブロック図である。 実施形態における携帯電話機の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る通信システムの通信動作を示すフロー図である。 実施形態におけるアクセスポイントの動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る通信システムの動作を示すタイミングチャートである。 端末ごとに割り当てられた着信監視のタイミングの一例である。

符号の説明

１０…アクセスポイント
１１…アンテナ
１２…ＲＦ受信部
１３…復号部
１４…着信周期解析部
１５…着信監視データ保存部
１６…ＲＦ送信部
１７…符号化部
１８…多重化部
１９…制御部
２０…携帯電話機
２１，２１ａ…アンテナ
２２…ＲＦ送信部
２３…パケットシステム無線処理部
２４…ＲＦ受信部
２５…音声システム無線処理部
２６…マイク
２７…スピーカ
２８…表示部
２９…入力部
３０…端末情報保存部
３１…制御部

Claims (4)

1. 複数の無線端末に対して放送データを送信する放送装置において、
   前記放送データを受信する各無線端末が着信を監視する第１のタイミングを把握し、前記放送データを送信する第２のタイミングを、各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならないタイミングにて割り当てるタイミング割当手段と、
   前記第２のタイミングで前記放送データを送信する送信手段と、
   を備える放送装置。
2. 前記各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならない第２のタイミングを割り当てることができない場合には、前記第１のタイミングの対象無線端末が少ないタイミングにて前記第２のタイミングを割り当てることを特徴とする
   請求項１記載の放送装置。
3. 前記放送データに対してエラー訂正のための符号化を行う符号化手段を備え、
   前記符号化手段は、前記第２のタイミングを前記第１のタイミング中に割り当てた場合には、第１のタイミングに割り当てない無線端末に比較して、エラー訂正能力の高い符号を付与することを特徴とする
   請求項２記載の放送装置。
4. 放送装置から複数の無線端末に対して放送データを送信する通信システムにおいて、
   前記複数の無線端末のそれぞれは、
   第１のタイミングで着信を監視する手段を備え、
   前記放送装置は、
   前記放送データを受信する各無線端末が着信を監視する前記第１のタイミングを把握し、前記放送データを送信する第２のタイミングを、各無線端末の前記第１のタイミングのいずれとも重ならないタイミングにて割り当てるタイミング割当手段と、
   前記第２のタイミングで前記放送データを送信する送信手段と、を備え、
   さらに、前記無線端末は、
   前記第１のタイミングで着信を監視し、前記放送装置が割り当てた前記第２のタイミングで前記放送データを受信するように制御する制御部と、
   を備える通信システム。

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