JP2008113205A

JP2008113205A - 無線通信方法およびその装置

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Publication number: JP2008113205A
Application number: JP2006294667A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Tanigawa; 義行谷川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP4896667B2

Abstract

【課題】変調クラスの決定は自システム側（自端末側）の無線状態のみによって決定される。
【解決手段】ネットワークと通信するネットワーク側通信部(130,140)と、自装置内でネットワーク側のスループットを算出する、或いは、ネットワーク側に配置され、ネットワーク側通信部と接続されている上位通信装置(PDSN)からネットワーク側のスループットを取得するスループット取得手段(110)と、取得したスループットに基づき、端末との無線通信で用いる変調クラスを選択する変調クラス選択部(120)とを備える無線通信装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信方法およびその装置に関する。

無線通信システムにおいて、端末（ＵＴ）が使用する変調クラスはその無線状況によって変化する。現状システムでは、無線通信システムにおける基地局と端末との間で使用される変調方式を規定する変調クラスは、無線状況以外のパラメータで決定されるものではなく、一般的に、無線通信システムにおける変調クラスは、端末の受信信号の受信レベル（電力）によって決定されている。受信レベルによる変調クラスの決定は、アプリケーションのスループットやＷＡＮや相手側の通信状態の事情を考慮しない。無線状況のみによって変調クラスが決定された場合、対抗システム（即ち、端末がセッションを持つ相手側端末、基地局の上位回線、上位ネットワーク、中継システムなど）が十分なスループットが出せないにもかかわらず、高い変調クラスを用いて、ノイズに弱く切断しやすい変調クラスを使用してしまう恐れがある。

換言すれば、端末と基地局との間の無線状況以外の理由で、即ち、主として対抗システムがボトルネックとなり、低スループットしか実現不可能であるにもかかわらず、高い変調クラスを使用して基地局と端末間のアクセスを確立してしまうことがあり得る。例えば、対抗システムの相手側端末が無線通信で接続されている場合は、相手側端末が位置する場所の天候、相手側端末と基地局との距離、遮蔽物、無線通信方式の世代など様々な要因に依存して、対抗システムのスループットが大きく変化する。ここで対抗システムのスループットが低下した場合には、自端末側の無線通信状況が良好であっても、低スループットしか実現できない。

また、従来の無線通信システムのスループットは、有線通信システムのそれよりも格段に低いものであった。しかしながら、無線通信システムの高速化が進み、開発時期が古い有線通信システムの通信回線（例えば６４ｋｂｐｓのＩＳＤＮ、ダイヤルアップ接続のアナログモデム）の方が、顕著に低速な場合も多くなってきている。特に、ＩＳＤＮ通信回線は現在も数多く利用されており、ＩＳＤＮ通信回線で接続される相手側端末とセッションを持つ場合には、相手側端末がＩＳＤＮ通信回線の場合には、ＩＳＤＮ回線がボトルネックとなり、対抗システムのスループットが、無線通信システム側のそれよりも大幅に低速なものとなる。このような場合には、無線通信システム側で高スループットの変調方式を使用しても、相手側端末のＩＳＤＮ通信回線速度以下にスループットが抑えられてしまう。
特表2006-501765号公報、特表2006-501766号公報

上述したように、現行の無線通信システムにおいて、変調クラスの決定は自システム側（即ち、自端末側）の無線状態のみによって決定される。無線通信の変調クラスは、高いレートを出す変調クラスほどその無線によるノイズやひずみに対するエラーが多くなる。ひいては、無線端末のセッション自体が切れやすい状態になる。スループットを大きくするためには、高い変調クラス(mod class)でのセッションの確立が必要ではあるが、上位ネットワーク側（対抗システムを含む）のスループットが低い場合には、あえて高い変調クラスを用いてデータの送受信をしても効果がない。

そこで、本発明は、自端末側の無線状態以外のスループット（即ち、上位ネットワークや対抗システムのスループット）に基づき、変調クラスを選択する技法（方法および装置）を提供することを目的とする。

上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による無線通信方法は、
（ネットワーク（ＰＤＳＮなどを介して接続される上位ネットワークであるインターネット、コアネットワークなど）と通信するネットワーク側通信ステップと、即ち、上位ネットワークを通じて相手端末、サーバ、ＰＣとパケットを送受信するステップと、）
演算手段（ＣＰＵ）を使用して、端末に関連するネットワーク側のスループットを算出するスループット算出ステップと、
前記算出したスループットに基づき、（変調クラス別に変調方式が規定されている所定の変調クラス群から）前記端末との無線通信で用いる変調クラスを選択する変調クラス選択ステップと、
（前記選択された変調クラスを用いて前記端末と無線で通信する無線通信ステップと、）
を有することを特徴とする。

また、第２の発明による無線通信方法は、
前記スループット算出ステップが、前記端末が確立しているセッション毎に前記スループットを算出し、
変調クラス選択ステップが、前記セッション毎に算出されたスループットに基づき、セッション毎に変調クラスを選択する（例えば、ダウンリンク側セッション、アップリンク側セッションなどのようにセッション毎に変調クラスを選択する）、
ことを特徴とする。

また、第３の発明による無線通信方法は、
前記スループット算出ステップが、所定時間間隔の間に前記スループットを算出し、
前記変調クラス選択ステップが、前記スループット算出ステップによって所定時間間隔の間に算出される前記スループットのうちの最大スループットに基づき、変調クラスを選択する、
ことを特徴とする。

また、第４の発明による無線通信方法は、
前記変調クラス選択ステップが、前記所定時間間隔毎に求められる最大スループットに基づき、変調クラスを選択する、
ことを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する装置、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を無線通信装置として実現させた第５の発明による無線通信装置（基地局装置、ＰＤＳＮなど）は、
（端末と無線で通信する無線通信部と、）
ネットワーク（ＰＤＳＮなどを介して接続される上位ネットワークであるインターネット、コアネットワークなど）と通信するネットワーク側通信部（即ち、上位ネットワークを通じて相手端末、サーバ、ＰＣなどとパケットを送受信する通信部）と、
自装置内にて或る端末に関する前記ネットワーク側のスループットを算出して取得する、或いは、前記ネットワーク側に配置され、前記ネットワーク側通信部と接続されている上位通信装置（例えばＰＤＳＮ）から前記或る端末に関する前記ネットワーク側のスループットを取得（受信）するスループット取得部、
前記取得したスループットを格納する格納部と、
前記取得したスループットに基づき、前記或る端末との無線通信で用いる変調クラスを選択する変調クラス選択部（或いは、選択するように無線通信部を制御する変調クラス制御部）と、
を備えることを特徴とする。
変調クラス選択部は、前記取得したスループットに基づき、前記或る端末との無線通信で用いる変調クラスを選択するように無線通信部を制御する変調クラス制御部として構成させてもよい。

本発明によれば、自端末と基地局との間の無線状況以外のスループット（即ち、対抗システム側の通信状況）に応じた適切な変調クラスを適宜選択して使用することにより、より安定した無線通信を行うことが可能となる。無線通信が安定することによって、例えば、無線のノイズによるセッション切断を防ぐことも可能となる。また、対抗システム側の通信状況に応じて、予め変調クラスをより低速で安定なものに制限することも可能であり、変調クラスの変化が少なくなり、基地局と端末のネゴシエーションも少なくなる。つまり処理の軽減が可能となる。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の実施態様によるネットワーク構成を示すネットワーク構成図である。図に示すように、基地局（ＢＳ）１００は、無線通信で端末（ＵＴ）ＵＴ１０と接続する。基地局１００は、ローカルサーバ（ローカルサイト：ルータ）ＬＳを介してＰＤＳＮ（パケットデータ交換ノード）２００と接続されている。端末ＵＴ１０、基地局（ＢＳ）１００、ローカルサーバＬＳ、およびＰＤＳＮ２００までを便宜上自システムを呼ぶこととする。

ＰＤＳＮ２００は、対抗システム３００のコアネットワーク（上位ネットワーク）ＣＮＥＴと接続している。対抗システム３００は、コアネットワークＣＮＥＴ、サーバＴＳＶ、サーバＴＳＶに接続されるＩＳＤＮネットワークＩＳＮＥＴ、ＩＳＤＮネットワークＩＳＮＥＴに有線通信で接続される相手側端末Ｔ１０、対抗システム側基地局ＴＢＳ、これに無線通信で接続される相手側端末Ｔ２０から構成される。自システム側の端末ＵＴ１０が、間に介在する様々なライン、ネットワーク、サーバなどを介して対抗システム側の相手側端末Ｔ１０、Ｔ２０とセッションを確立する。このとき、端末ＵＴ１０と相手側端末Ｔ１０とのセッションが確立されている場合、相手側端末Ｔ１０とＩＳＤＮネットワークＩＳＮＥＴとの有線接続は１チャンネルあたり６４ｋｂｐｓのスループットしか出せない。従って、この対抗システム側の有線接続のスループットが、自システム側の無線接続のスループットと比べて非常に小さく、ボトルネックとなる。対抗システム側の基地局ＴＢＳと相手側端末Ｔ２０との間の無線接続の通信状況が悪い場合も同様にボトルネックとなる。本発明は、このような対抗システム側のスループットを考慮して、自システム側の無線通信方式を最適なものに選択する技法を提供するものである。

図２は、図１に示した基地局１００の機能ブロック図である。図に示すように、基地局１００は、測定値受信部１１０、変調クラス制御部１２０、無線−ネットワーク間インターフェイス１３０、ＰＤＳＮ側プロトコル処理部１４０、および、無線プロトコル処理部１５０を備える。ＰＤＳＮ側プロトコル処理部１４０は、Ｒ−Ｐネットワーク（図示せず）に存在するローカルサーバＬＳ（即ち、ＰＤＳＮ２００）と自装置との間で送受信されるパケットのプロトコル変換処理を行う。また、無線プロトコル処理部１５０は、端末ＵＴ１０と自装置との間で送受信されるデータのプロトコル変換処理を行う。無線−ネットワーク間インターフェイス１３０は、ＰＤＳＮ側プロトコル処理部１４０および無線プロトコル処理部１５０を制御する。測定値受信部１１０は、ＰＤＳＮ２００で測定されたトラフィック値、即ちスループット（図３を参照して後で詳述する）をローカルサーバＬＳ、ＰＤＳＮ側プロトコル処理部１４０、無線−ネットワーク間インターフェイス１３０を介して受信する。受信したデータは、記憶部（メモリ、図示せず）に格納する。変調クラス制御部は、受信したトラフィック値（スループット）に基づき、変調クラスを選択する。図４に、変調クラス、データレート、およびノイズ耐性の関係を示す特性図を示す。変調クラスに対するデータレートとノイズ耐性はトレードオフの関係にあり、データレートがよい変調方式ほど、ノイズに対してデータ誤りが発生する確率が高くなる。例えば、ＰＤＳＮから受信したトラフィック値が、図４の変調クラス６（変調方式１２ＱＡＭ）のデータレートに該当する場合は、変調クラス６以下のクラスからなる変調クラス群からそのときの自システムの無線状況に応じて変調クラスを選択する。即ち、通常の変調クラス群（ｎ＝０，１，２，．．．８）から、高いデータレートの変調クラス７、８を除外した、「制限された変調クラス群（ｍ＝０，１，２，．．．，６）」のうち、当該端末の無線状況に適応する変調クラスを選択する。

図３は、図１に示したＰＤＳＮの機能ブロック図である。図に示すように、ＰＤＳＮ２００は、ＩＰ側プロトコル処理部２１０、トラフィック測定部２２０、測定値送信部２３０、および、ＢＳ側プロトコル処理部２４０を備える。ＩＰ側プロトコル処理部２１０は、自装置とコアネットワークＣＮＥＴとの間で送受信されるパケットのプロトコル変換処理を行う。また、ＢＳ側プロトコル処理部２４０は、自装置とローカルサーバＬＳ（即ち、基地局１００）の間で送受信されるパケットのプロトコル変換処理を行う。そして、トラフィック測定部２２０は、ＩＰ側プロトコル処理部２１０にて送受信されるパケットの流量からセッション毎のトラフィック値（即ち、スループット）を測定する。測定値送信部２３０は、測定されたトラフィック値をＢＳ側プロトコル処理部２４０を介して基地局１００に送信する。このように、本発明では、ＰＤＳＮ側でコアネットワーク側のスループットを測定した上で、ＰＤＳＮとＰＣＦ（本明細書ではＰＤＳＮ側プロトコル処理部に相当する）のインターフェイスを用いて、その情報を基地局側に伝えることにより、適切なスループットを出せる変調クラスを選択できるようになる。これにより、スループットを十分に確保した上でノイズに対する耐性もある通信が確立できる。

図５は、本発明におけるスループット算出とその送信タイミングを表したシーケンス図である。図に示すように、ＰＤＳＮ側でセッション毎のアップリンク及びダウンリンクのスループットを計測する。規定する時間が経過したときに、そこまでの最大スループットを基地局側に送信する。その後は、スループットの最大値が更新される毎に基地局側にその値を送信する。これにより、上位ネットワーク（即ち対抗システム側）側で使用されている帯域を逐次測定し、基地局側に反映させることが可能となる。即ち、最も接続性の高い変調クラスを用いることが可能となる。

図６は、変調クラスごとのデータレートとＰＤＳＮ側から送信されたスループットとの関係を示す図である。図中の（ａ）は、ＰＤＳＮからダウンリンクが300kbsp、（ｂ）はアップリンクが200kbpsの最大スループットであった場合を示す。この場合、ダウンリンクでは変調クラス３を、アップリンクでは変調クラス５を基地局側で選択しさえすれば、十分なスループットを得ることができる。基地局側ではこの変調クラス以下の変調クラスのみを使用することにより、不必要に高い変調クラスを使用せずに済み、エラー耐性のある変調方式で通信することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

本発明の実施態様によるネットワーク構成を示すネットワーク構成図である。図１に示した基地局１００の機能ブロック図である。図１に示したＰＤＳＮの機能ブロック図である。変調クラス、データレート、およびノイズ耐性の関係を示す特性図である。本発明におけるスループット算出とその送信タイミングを表したシーケンス図である。変調クラスごとのデータレートとＰＤＳＮ側から送信されたスループットとの関係を示す図である。

符号の説明

１００基地局
１１０測定値受信部
１２０変調クラス制御部
１３０無線−ネットワーク間インターフェイス
１４０ＰＤＳＮ側プロトコル処理部
１５０無線プロトコル処理部
ＵＴ１０端末
ＬＳローカルサーバ
２００ＰＤＳＮ
２１０ＩＰ側プロトコル処理部
２２０トラフィック測定部
２３０測定値送信部
２４０ＢＳ側プロトコル処理部
３００対抗システム
ＣＮＥＴコアネットワーク
ＩＳＮＥＴＩＳＤＮネットワーク
Ｔ１０、Ｔ２０相手側端末
ＴＢＳ対抗システム側基地局
ＴＳＶサーバ

Claims

端末に関連するネットワーク側のスループットを算出するスループット算出ステップと、
前記算出したスループットに基づき、前記端末との無線通信で用いる変調クラスを選択する変調クラス選択ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。
請求項１に記載の無線通信方法において、
前記スループット算出ステップが、前記端末が確立しているセッション毎に前記スループットを算出し、
変調クラス選択ステップが、前記セッション毎に算出されたスループットに基づき、セッション毎に変調クラスを選択する、
ことを特徴とする無線通信方法。
請求項１または２に記載の無線通信方法において、
前記スループット算出ステップが、所定時間間隔の間に前記スループットを算出し、
前記変調クラス選択ステップが、前記スループット算出ステップによって所定時間間隔の間に算出される前記スループットのうちの最大スループットに基づき、変調クラスを選択する、
ことを特徴とする無線通信方法。
請求項３に記載の無線通信方法において、
前記変調クラス選択ステップが、前記所定時間間隔毎に求められる前記最大スループットに基づき、変調クラスを選択する、
ことを特徴とする無線通信方法。
ネットワークと通信するネットワーク側通信部と、
自装置内にて或る端末に関する前記ネットワーク側のスループットを算出して取得する、或いは、前記ネットワーク側に配置され、前記ネットワーク側通信部と接続されている上位通信装置から前記或る端末に関する前記ネットワーク側のスループットを取得するスループット取得部、
前記取得したスループットに基づき、前記或る端末との無線通信で用いる変調クラスを選択する変調クラス選択部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。