JP2008092421A - 移動体通信システムのデータ通信品質制御方法、及び、移動体通信システムのデータ通信品質制御方式 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体通信端末の移動によって無線通信品質が変動することに起因する処理負担増を抑制する。
【解決手段】移動体通信端末１は、ＧＰＳ衛星２からの電波を受信し、測位データに基づいて所定期間における自端末の平均移動速度を検出している。移動体通信端末１は、更に、検出された平均移動速度に基づいて、無線基地局３との無線通信に使用する通信データフォーマットを決定する。平均移動速度が安定していれば、無線品質が短時間で変動しても通信データフォーマットの変更は少なくなり、移動体通信端末１及び無線基地局３の処理負担増が防止出来る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信システムのデータ通信品質制御方法、及び、移動体通信システムのデータ通信品質制御方式に関する。

まず、従来の移動体通信システムにおいて実行される、移動体通信端末と無線基地局間の無線通信品質を考慮したデータ通信方法を図面を参照して説明する。図８は、従来の移動体通信端末の構成を示す機能ブロックである。

移動体通信端末８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８１と、モデム８２と、無線制御部８３と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）８４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）８５とを有している。モデム８２と無線制御部８３は、無線プロトコルを用いて、ＣＰＵ８１と無線基地局３との間でデータ転送を中継する機能、及び、このデータ転送で使用する通信データフォーマットの種別を無線基地局３との間で決定する機能を実現する。無線基地局３は、モデム８２と無線制御部８３を介して、ＣＰＵ８１とデータの送受信を行う。

ＣＰＵ８１は、ワークエリアとしてＲＡＭ８５を使用し、ＲＯＭ８４内の各プログラムを実行する。又、ＣＰＵ８１は、モデム８２と無線制御部８３を介して、無線基地局３とデ−タの送受信を行う。ＲＯＭ８４には、各種プログラム、例えば、データ通信品質演算用プログラムと、データ構成用プログラムが格納されている。ＣＰＵ８１が、これらのプログラムを読み出して実行することで、データ通信品質演算機能（手段）と、データ構成機能（手段）が実現される。ここでは、便宜上、これらの機能を、ＲＯＭ８４内のデータ通信品質演算部８４１と、データ構成部８４２として示している。

データ通信品質演算部８４１は、モデム８２及び無線制御部８３を制御して、移動体通信端末８と無線基地局３間の実際の無線品質の劣化有無を測定し、測定結果に適した通信データフォーマットを無線基地局３の指示により再選択する。データ構成部８４２は、データ通信品質演算部８４１で選択された通信データフォーマットタイプに従ったデータを構成する。尚、データ通信においてはデータ誤りが許されない通信の特徴を持つため、送信側からのデータが完全に復元されない場合においてはデータの再送制御が多用される。

例えば、特開平８−１６２９７７号公報（特許文献１）には、測定された伝送品質情報によって通信方式（例えば、訂正符号化方式）を変更する技術が開示されている。

特開平８−１６２９７７号公報（第５頁、図１）

従来の移動体通信システムにおいては、データ通信品質を維持するためには、移動体通信端末が無線基地局との間の無線通信品質を頻繁に実測し、その測定結果を無線基地局へ報告することで、無線基地局がデータ通信品質を保持する為に適切な設定を移動体通信端末へ指示する方式が一般的であった。

しかしながら、このような方式では、移動体通信端末の移動中においては、無線通信品質が頻繁に変動することが多いので、無線基地局が移動体通信端末へ無線通信品質を補正するための設定変更指示が頻発する現象が発生する。その結果、移動体通信端末と無線基地局間ではデータ通信以外の通信が多く発生することとなり、本来の目的となるデータ通信を効率的に行なうための妨げになっていた。上述の特許文献１記載の通信方式においても、このような課題を含んでいる。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決した移動体通信システムのデータ通信品質制御方法、及び、移動体通信システムのデータ通信品質制御方式を提供することにある。

本発明は、移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、移動体通信端末の移動速度を検出し、この検出された移動速度に基づいて、前記移動体通信端末と無線基地局とが無線通信を行う通信データフォーマットを決定する、ことを特徴とする。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、前記移動体通信端末の移動速度は、所定期間内の平均移動速度としても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、前記所定期間毎に前記平均速度の検出を繰り返し、その検出結果に基づき前記通信データフォーマットの再選択を行うようにしても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、前記移動通信端末は、ＧＰＳ受信機能を有し、ＧＰＳ測位データに基づき前記移動速度を検出するようにしても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、前記通信データフォーマットは、前記移動速度により、データと誤り訂正符号との比率が変更されるようにしても良い。

本発明は、移動体通信端末と無線基地局とを含む移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、前記移動体通信端末が、自端末の移動速度を検出する検出手段と、この検出された移動速度に基づいて、前記無線基地局と無線通信を行う通信データフォーマットを決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、前記検出手段は、所定期間内の平均移動速度を検出するようにしても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、前記検出手段は、前記所定期間毎に前記平均速度の検出を繰り返し、前記決定手段は、その検出結果に基づき前記通信データフォーマットの再選択を行う、ようにしても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、前記移動通信端末は、ＧＰＳ受信手段を有し、前記検出手段は、ＧＰＳ測位データに基づき前記移動速度を検出する、ようにしても良い。

又、本発明の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、前記通信データフォーマットは、前記移動速度により、データと誤り訂正符号との比率が変更されるようにしても良い。

本発明によれば、移動による短時間での無線通信品質の変動によって発生する移動体通信端末−無線基地局間の処理負担増を抑制することを可能とする。その理由は、移動体通信端末の移動速度を検出し、その検出結果に基づいて通信データフォーマットを決定しているからである。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本発明の原理は次の通りである。即ち、自端末の移動速度を測定する手段を有する移動体通信端末において、計測した移動速度を現状及び近い将来に予測される通信品質の基準とする。そして、移動速度に応じた通信品質を算出した結果から、予測される通信品質の劣化に耐えられるよう補正する誤り訂正符号等の情報を十分に備えた通信データフォーマットを選択する。この手順を適用することで、移動体通信端末における移動しながら使用するという特徴を持つ利用環境下において、頻繁に変動する通信品質の悪影響を抑制した効率的なデータ通信を可能とする。以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の構成を示す概念図である。図１を参照すると、本発明の一実施形態は、３機以上のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星２と、携帯電話機等の移動体通信端末１と、無線基地局３から構成されている。移動体通信端末１は、プログラム制御で動作し、測位手段としてＧＰＳ機能を有し、又、無線基地局３と無線接続する。

図２は、本発明の一実施形態における移動体通信端末１の構成を示す機能ブロック図である。図２を参照すると、移動体通信端末１は、ＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部１１と、ＣＰＵ１２と、モデム１３と、無線制御部１４と、ＲＯＭ１５と、ＲＡＭ１６とを有している。

ＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部１１は、ＧＰＳとのインターフェース機能を実行する機能ブロックで、ＧＰＳ衛星２の各衛星から送信される電波を受信し、これに基づいて測位データを算出し、その算出した測位データを一定周期毎にＣＰＵ１２へ送出する。

モデム１３と無線制御部１４は、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ）及びＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ）等の無線プロトコルを用いて、ＣＰＵ１２と無線基地局３との間でデータ転送を中継する機能、及び、このデータ転送で使用する通信データフォーマットの種別を無線基地局３との間で決定する機能を有する。無線基地局３は、モデム１３と無線制御部１４を介して、ＣＰＵ１２とデータの送受信を行う。

ＣＰＵ１２は、ワークエリアとしてＲＡＭ１６を使用し、ＲＯＭ１５内の各プログラム部を実行する。又、ＣＰＵ１２は、ＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部１１から測位データを取得する機能を有する。更に、ＣＰＵ１２は、モデム１３と無線制御部１４を介して、無線基地局３とデータの送受信を行う。

ＲＯＭ１５には、各種プログラム、例えば、移動速度演算用プログラムと、データ通信品質演算用プログラムと、データ構成用プログラムが格納されている。ＣＰＵ１２が、これらのプログラムを読み出して実行することで、移動速度演算機能（手段）と、データ通信品質演算機能（手段）と、データ構成機能（手段）が実現される。ここでは、便宜上、これらの機能を、ＲＯＭ１５内の移動速度演算部１５１と、データ通信品質演算部１５２と、データ構成部１５３として示している。

移動速度演算部１５１は、周期的にＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部１１から送出された新たな測位データと前回の測位データとの差から、移動体通信端末１の移動距離を算出し、更に、測位データの送出周期時間から移動体通信端末１の移動速度を算出する機能を有する。

データ通信品質演算部１５２は、移動速度演算部１５１で算出した移動体通信端末１の移動速度に応じて、通信環境上発生しうる干渉によるデータ通信の悪影響を最小限に防ぐために適切な配分のデータ部と誤り訂正符号部からなる通信データフォーマットタイプを選択する機能を有する。

データ構成部１５３は、データ通信品質演算部１５２で選択された通信データフォーマットタイプに従い、ＣＰＵ１２と無線基地局３との間で送受するデータのデータ部と誤り訂正符号部を構成する機能を有する。

次に、本発明を実施するための最良の形態の動作について図面を参照して説明する。図３（ａ）−（ｃ）は、移動速度演算部１５１の動作を説明するフローチャートである。図３（ａ）は、移動速度演算部１５１の全体動作を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の速度計算処理（ステップＳ３０２）の詳細動作を示している。図３（ｃ）は、図３（ａ）の平均速度計算処理（ステップＳ３０６）の詳細動作を示している。

図３（ａ）において、移動速度演算部１５１は、移動体通信端末１の移動速度を算出し、５回分の速度データを平均化し、平均移動速度を算出している。以下、これらの図面を参照して詳細に説明する。図３（ａ）において、ＣＰＵ１２上で、一定周期毎にＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部１１から新たな測位データが入力されたことを契機として、移動速度演算部１５１の演算が開始される（ステップＳ３０１）。

次に、その時の移動体通信端末１の速度を計算する（ステップＳ３０２）。具体的には、図３（ｂ）に示すように、まず前回測位データをＲＡＭ１６から読み出す（ステップＳ３１１）。次に、新測位データと前回測位データの差分から移動距離を算出し、更に、測位データ送出周期時間から移動体通信端末１の新速度データを算出する（ステップＳ３１２）。最後に、次回の速度計算の際に前回測位データとして使用出来るように、今回得られた新測位データをＲＡＭ１６へ書き出す（ステップＳ３１３）。このようにして、速度計算処理が実行され、図３（ａ）に戻り、ステップＳ３０２が終了する。

次に、速度カウンタに「１」を加算し（ステップＳ３０３）、ステップＳ３０２で得られた新速度データをＲＡＭ１６へ書き出す（ステップＳ３０４）。この速度カウンタは、プログラムにより設定されるカウンタで、平均速度を計算する為の速度データの計測回数を示している。速度カウンタが「５」以上であるかを判定し（ステップＳ３０５）、速度カウンタが５未満の場合は（ステップＳ３０５で「Ｎｏ」）、移動速度演算部１５１の動作を終了する。次の周期の新測位データ入力により、図３（ａ）の処理が再開される。

一方、速度カウンタが「５」以上の場合は（ステップＳ３０５で「Ｙｅｓ」）、平均移動速度の計算を行なう（ステップＳ３０６）。具体的には、図３（ｃ）に示すように、過去５回分の速度データをＲＡＭ１６から読み出し（ステップＳ３２１）、これらの速度データから新たな平均速度データを算出する（ステップＳ３２２）。最後に、次回の平均移動速度の算出処理の為に、過去５回分の速度データをクリアする（ステップＳ３２３）。このようにして、平均速度計算処理が実行され、図３（ａ）に戻り、ステップＳ３０６が終了する。

次に、算出した平均移動速度が、新平均速度としてＲＡＭ１６へ書き出される（ステップＳ３０７）。最後に、速度カウンタの数値を「０」にリセットして（ステップＳ３０８）、移動速度演算処理を終了する。

次に、移動体通信端末１が無線基地局３とデータ通信を行なう際の動作を説明する。図４（ａ）は、データ通信品質演算部１５２の動作を示すフローチャートである。図４（ｂ）は、移動体通信端末１−無線基地局３間の通信データフォーマットを示す図である。図５は、本発明の一実施形態における平均速度と通信データフォーマットとの対応関係を示す図である。図６は、本発明の一実施形態におけるデータ構成部１５３の動作を示すフローチャートである。

移動体通信端末１が、無線基地局３へデータ送信する場合、又は、無線基地局３からのデータを受信する前に、ＣＰＵ１２上で、図４（ａ）に示すデータ通信品質演算部１５２の演算が実行され、図４（ｂ）に示す適切な通信データフォーマット４０が選択される。選択された通信データフォーマット４０は、モデム１３及び無線制御部１４を介し無線基地局３へ伝えられ、データ転送で使用する通信データフォーマットとして決定される。図４（ａ）により詳細に説明する。

データ通信品質演算部１５２は、想定されるデータ通信品質に適合した通信データフォーマットの選択を行う。具体的には、まずＲＡＭ１６に書き込まれた新平均速度データを読み出す（ステップＳ４０１）。次に、読み出した新平均速度データ値（例えば、時速値）に対応する適切な通信品質の通信データフォーマットを、図５に示す対応表のＮｏ．１−５の中から選択する（ステップＳ４０２）。最後に、選択された通信データフォーマット番号をＲＡＭ１６へ書き出す（ステップＳ４０３）。図５の対応表は、例えば、ＲＯＭ１５内に格納されているが、変更の可能性がある場合にはＲＡＭ１６に格納されていても良い。

以上のように、通信データフォーマットが決定された後、ＣＰＵ１２上で、図６に示すデータ構成部１５３の処理が実行される。ここでは、送信データの構成、及び、受信データの誤りチェックとデータ部の抽出が行われる。図６を参照して詳細に説明する。データ構成部１５３は、選択された通信データフォーマットをＲＡＭ１６から読み出す（ステップＳ６０１）。データ送信する場合は、選択された通信データフォーマット番号に従い、送信データをデータ部に設定し、誤り訂正符号部を生成し、送信用データフォーマットを完成させて、モデム１３及び無線制御部１４を介して無線基地局３へ送信する（ステップＳ６０２、Ｓ６０３、Ｓ６０４）。一方、データ受信する場合は、無線制御部１４及びモデム１３を介して無線基地局３からデータを受信し、選択された通信データフォーマット番号に従い、誤り訂正符号部のデータから誤りチェック及び必要な訂正を行ない、データをデータ部から抽出する（ステップＳ６０２、Ｓ６０５、Ｓ６０６）。

以上説明したように、本発明の実施形態においては、移動体通信端末１と無線基地局３間で想定されるデータ通信品質と移動体通信端末１の移動速度を結びつけた基準を用いている。それにより、移動体通信端末１における、移動しながら使用するという特徴を持つ利用環境下において発生する無線通信上の品質劣化に捕らわれない一定効率を保つと共に、移動体通信端末１と無線基地局３間のデータ転送時の処理負荷を軽減する効果がある。

図７は、本発明と従来技術との効果の差異を説明する図であり、移動体通信端末１が４つの無線基地局３の各エリアを所定の移動速度で横断する例を示す。

移動体通信端末１が４つの無線基地局３のエリア上を移動した際の無線品質の状態を軌跡７１で示す。横軸は時間の推移、縦軸は無線品質の良さ（高いほど良好）を表すものとする。同図において、従来方式における通信データフォーマットの選択及び設定の状況を軌跡７２で示す。横軸は時間の推移、縦軸は選択した通信データフォーマットの転送効率の高さ（高いほど高効率）を表している。又、軌跡７２上の白丸印は、通信データフォーマットの選択／設定（再選択／再設定を含む）の実行時点を表す。一方、本発明の一実施形態における通信データフォーマットの選択及び設定の状況を軌跡７３で示す。横軸は時間の推移、縦軸は選択した通信データフォーマットの転送効率の高さ（高いほど高効率）を表している。又、軌跡７３上の黒丸印は、通信データフォーマットの選択及び設定を表す。

両者を比較すると、従来方式（軌跡７２）では、無線品質が高い時に高効率、無線品質が低い場合は低効率な通信データフォーマットを都度再選択する動作の特徴を持つ。一方、本発明（軌跡７３）では、短時間の無線品質の高さにとらわれずに最初の一度のみ通信データフォーマットを選択し一定の転送効率を保つ動作の特徴を持つ。

尚、本発明がこのような特徴を持つ理由としては以下の理由が挙げられる。
（１）移動体通信端末１における通常の移動形態を想定すると、速度が長時間かつ変動が大きくなることは考えにくいこと。
（２）図３（ａ）−（ｃ）で示すように、数回に渡り速度データをサンプリングし平均化した平均速度データを採用することにより、現状及び近い将来に渡って、ある一定時間の間は柔軟に適応でき、かつ、変動が比較的緩やかであることから、通信データフォーマットの選択処理の頻発が抑制できること。

従って、本発明では従来方式と比べて、一定の期間における総合的なデータ転送効率は同等レベルを維持しつつ、通信データフォーマットの再選択回数が少なくなる。よって、本発明によれば、通信データフォーマットの再選択によって発生する移動体通信端末１と無線基地局３間の処理負荷を軽減する効果がある。

尚、本発明は上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。

本発明の一実施形態の構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態における移動体通信端末の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態における動作を説明する図であり、（ａ）は移動速度演算部の全体動作を、（ｂ）は速度計算処理の詳細動作を、（ｃ）は平均速度計算処理の詳細動作を、それぞれ示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における動作を説明する図であり、（ａ）はデータ通信品質演算部の動作を示すフローチャート、（ｂ）は移動体通信端末１−無線基地局３間の通信データフォーマットを示す図である。 本発明の一実施形態における平均速度と通信データフォーマットとの対応関係を示す図である。 本発明の一実施形態におけるデータ構成部の動作を示すフローチャートである。 本発明と従来技術との効果の差異を説明する図である。 従来の移動体通信端末の構成を示す機能ブロックである。

符号の説明

１ 移動体通信端末
２ ＧＰＳ衛星
３ 無線基地局
１１ ＧＰＳ測位Ｉ／Ｆ部
１２ ＣＰＵ
１３ モデム
１４ 無線制御部
１５ ＲＯＭ
１６ ＲＡＭ
１５１ 移動速度演算部
１５２ データ通信品質演算部
１５３ データ構成部

Claims (10)

1. 移動体通信システムのデータ通信品質制御方法において、
   移動体通信端末の移動速度を検出し、
   この検出された移動速度に基づいて、前記移動体通信端末と無線基地局とが無線通信を行う通信データフォーマットを決定する、
   ことを特徴とする移動体通信システムのデータ通信品質制御方法。
2. 前記移動体通信端末の移動速度は、所定期間内の平均移動速度であることを特徴とする請求項１記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法。
3. 前記所定期間毎に前記平均速度の検出を繰り返し、その検出結果に基づき前記通信データフォーマットの再選択を行うことを特徴とする請求項２記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法。
4. 前記移動通信端末は、ＧＰＳ受信機能を有し、ＧＰＳ測位データに基づき前記移動速度を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法。
5. 前記通信データフォーマットは、前記移動速度により、データと誤り訂正符号との比率が変更されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１つに記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方法。
6. 移動体通信端末と無線基地局とを含む移動体通信システムのデータ通信品質制御方式において、
   前記移動体通信端末が、
   自端末の移動速度を検出する検出手段と、
   この検出された移動速度に基づいて、前記無線基地局と無線通信を行う通信データフォーマットを決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする移動体通信システムのデータ通信品質制御方式。
7. 前記検出手段は、所定期間内の平均移動速度を検出することを特徴とする請求項６記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式。
8. 前記検出手段は、前記所定期間毎に前記平均速度の検出を繰り返し、
   前記決定手段は、その検出結果に基づき前記通信データフォーマットの再選択を行う、
   ことを特徴とする請求項７記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式。
9. 前記移動通信端末は、ＧＰＳ受信手段を有し、
   前記検出手段は、ＧＰＳ測位データに基づき前記移動速度を検出する、
   ことを特徴とする請求項６乃至８の何れか１つに記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式。
10. 前記通信データフォーマットは、前記移動速度により、データと誤り訂正符号との比率が変更されることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１つに記載の移動体通信システムのデータ通信品質制御方式。

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