JP2009182764A - 広域移動通信エリアにおける屋内の通信品質値を収集する携帯端末、プログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】広域移動通信エリアにおける屋内の通信品質値を収集する携帯端末、プログラム及び方法を提供する。
【解決手段】携帯端末は、セルラ通信インタフェース手段における基地局からの電波の通信品質値を測定する通信品質測定手段と、通信品質値が下位閾値以下に減衰したか否かを判定する通信品質判定手段と、通信品質値が下位閾値以下に減衰した際に、測位手段を起動する測位起動制御手段と、測位手段が測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶部に通信品質値を記憶させ、測位手段が測位電波を捕捉できたとき、通信品質記憶部に既に記憶された通信品質値に、測位手段によって導出された位置情報を対応付けて記憶させる通信品質記憶制御手段とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、広域移動通信エリアにおける屋内の通信品質値を収集する携帯端末、プログラム及び方法に関する。

携帯電話通信に代表される広域移動体無線通信システムによれば、１つの基地局が、広い地域範囲をサービスエリアとする。しかしながら、一般に、無線通信によれば、基地局のアンテナと、携帯電話機のアンテナとの間に障害物が存在する。この障害物で生じる電波減衰の影響等によって、携帯電話機が、サービスエリア内に存在するにも関わらず、その基地局と通信することができなくなる。特に、屋根や壁等に包まれた屋内では、電波の浸透率が劣化し、通信品質が悪化しやすくなる。通信事業者としては、より良いサービスを提供するために、通信品質が劣化している箇所を特定し、エリア全体の通信品質を改善する必要がある。

従来技術によれば、ＧＰＳ(Global Positioning System)機能を有する携帯端末を搭載した特別な電波測定車両が、道路を走行して、通信品質が劣化している箇所を検出していた。しかしながら、この方法では、走行ルートという限定された地域しか検出できなかった。

そこで、ＧＰＳ機能を有する携帯端末を搭載した一般の自動車（例えば路線バスやタクシー等）を走行させて、通信品質が劣化している箇所を検出する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術に基づく携帯端末は、基地局のサービスエリアから外れたことを検出した際に、ＧＰＳ機能によって位置情報を取得し且つ記憶する。その後、携帯端末は、再び、基地局のサービスエリアに進入したことを検出した際に、記憶していた位置情報を、ネットワークに設置されたサーバへ送信する。これによって、そのサーバを運用する通信事業者は、通信品質が劣化している箇所の位置情報を収集することができる。

また、ＧＰＳ機能を有する携帯端末が、異なる複数の無線通信システムの電波エリア状態情報を、ＧＰＳによって取得した位置情報と共に測定する技術もある（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、携帯端末は、ネットワークに設置されたサーバへ、測定情報を送信する。これにより、サーバを運用する通信事業者は、携帯端末の位置に応じて、最適な無線通信システムを知ることができる。

更に、サービスエリア内の必要箇所に情報収集用の携帯端末を設置し、定期的又は随時、通信品質情報を収集する技術もある（例えば特許文献３参照）。この技術によれば、携帯端末は、ネットワークに接続されたパーソナルコンピュータへ、通信品質情報を送信する。パーソナルコンピュータは、携帯端末の位置情報に応じた通信品質情報をエリア状態表示装置へ通知する。これにより、エリア状態表示装置は、エリアに応じて通信品質状態を表示することができる。

更に、携帯端末が、正常に電波が到来していながら、通信異常となった通信状態（例えば時間情報、通信品質情報、位置情報等）を検出し且つ記憶する技術がある（例えば特許文献４参照）。この技術によれば、携帯端末は、その後、通信が正常に戻った際に、ネットワークに接続された管理サーバへ、通信異常状態を送信する。これによって、管理サーバは、常に電波が到来していながら通信異常となったエリアにおける必要チャネル数を、算出して且つ更新する。

特開２００５−２１０５３０号公報 特開２００６−０６０２９５号公報 特開２００３−０３２１７４号公報 特許第３５８８０５６号公報

特許文献２に記載された技術では、ＧＰＳによる位置情報の取得を前提としており、衛星からの測位電波を捕捉できない場合については全く検討されていない。

また、特許文献３に記載された技術によれば、情報収集用の携帯端末を設置する必要箇所の特定が困難である。例えば、全ユーザ宅内の通信品質値の測定を想定した場合、宅内毎に専用の情報収集用携帯端末を設置する必要がある。また、この場合、ＧＰＳによる位置情報は取得できないので、その携帯端末の設置場所を位置情報として予め記憶しておく必要がある。

更に、特許文献４に記載された技術によれば、ＧＰＳからの測位電波を捕捉できない場合、携帯端末は、位置情報を送信しないか、又は、測位電波を捕捉して最後に取得できた位置情報を送信する。位置情報を送信しなければ、当該エリアの把握ができない。また、定期的に位置情報を取得する場合、その間隔が狭くなればなるほど、携帯端末の電力を消費し、バッテリ容量の減少につながる。一方で、その間隔を広くすればするほど、通信異常となった測定対象エリアの位置と、事前に取得していた位置との乖離が大きくなり、通信異常となった位置の特定が困難となる。

図１は、建物の中を進行している携帯端末における通信品質劣化箇所の特定方法を表す説明図である。図１（ａ）〜（ｃ）は、地図として上空から見た位置を表している。

図１（ａ）は、測位の時間間隔を長くした、測位部の起動位置を表している。携帯端末における消費電力を考慮したものである。この場合、管理サーバにとっては、携帯端末から収集した通信品質劣化箇所と、実際の通信品質劣化箇所との間で、距離の乖離が大きくなる。

図１（ｂ）は、測位の時間間隔を短くした、測位部の起動位置を表している。この場合、管理サーバにとっては、携帯端末から収集した通信品質劣化箇所と、実際の通信品質劣化箇所との間で、距離の乖離は小さくなる。しかしながら、携帯端末の消費電力の浪費につながる。

特許文献４に記載された技術によれば、基本的に、屋内又は屋外を問わずに通信品質劣化箇所を検出するため、管理サーバ上では、通知された測位データが通信品質劣化箇所において測位されたものか、屋内等ＧＰＳによる測位が実施できないところにおける、別の場所で取得した測位データかの判別が出来ないため、通信品質劣化箇所が屋内である場合、その特定が困難である。

図１（ｃ）は、携帯端末から管理サーバへ通知された通信品質劣化箇所を集約して表示したものである。これによれば、通信品質劣化箇所が、屋外にあるのか又は屋内になるのかを判断することが難しい。

更に、特許文献１に記載された技術によれば、基地局と通信可能であって且つＧＰＳによって位置情報を取得できるエリアは、測定対象外としている。また、基地局と通信できず且つＧＰＳによって位置情報を取得できないエリアも、地下道又はトンネルのような閉塞エリアと判断し、測定対象外としている。これは、携帯端末を自動車に搭載しているために発生する判断である。

しかしながら、携帯端末を人間が所持して移動する場合は、その限りでない。例えば、屋内に位置する携帯端末は、ＧＰＳの衛星からの電波を捕捉することはできない。しかし、基地局からの電波は、その強度が弱くなりながらも受信することはできる。通信事業者としては、広域移動通信エリアについてそのような屋内の通信品質を検出することも重要である。しかし、特許文献１に記載された技術によれば、そのようなエリアの通信品質を測定するものではない。そもそも、携帯端末に搭載されたＧＰＳは、位置情報の取得のためのものであって、屋内か又は屋外かを判定するものではない。

前述したいずれの従来技術であっても、建物内の通信品質劣化箇所を特定するために、低い消費電力で、且つ、実際の通信品質劣化箇所との距離の乖離が短くなるようなピンポイントでの位置情報を取得することは困難であった。

そこで、本発明は、広域移動通信エリアにおける屋内の通信品質値を収集する携帯端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末において、
広域移動通信インタフェース手段における基地局からの電波の通信品質値を測定する通信品質測定手段と、
通信品質値を記憶することができる通信品質記憶手段と、
通信品質値が最下位閾値以下に減衰したか否かを判定する通信品質判定手段と、
通信品質値が最下位閾値以下に減衰した際に、測位手段を起動する測位起動制御手段と、
測位手段が測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶手段に通信品質値を記憶させ、測位手段が測位電波を捕捉できたとき、通信品質記憶手段に既に記憶された通信品質値に、測位手段によって導出された位置情報を対応付けて記憶させる通信品質記憶制御手段とを有することを特徴とする。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、下位閾値は、当該携帯端末が屋内に位置する際に検出される程度の通信品質値であることも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
通信品質判定手段は、通信品質値が下位閾値以下に減衰したか否かを更に判定し、
通信品質値が下位閾値以下に減衰した際に、減衰事実をセットする減衰記憶手段を更に有し、
測位起動制御手段は、減衰記憶手段に減衰事実がセットされ、且つ、通信品質値が最下位閾値以下に減衰した際に、測位手段を起動することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、最下位閾値は、基地局との通信が最低限可能な程度の通信品質値であることも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、減衰記憶手段は、通信品質値が下位閾値以下に減衰した後、第１の所定時間だけ継続して減衰した時、減衰事実をセットすることも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、測位起動制御手段は、通信品質値が最下位閾値以下に減衰した後、測位手段によって測位電波を捕捉できたとき、測位手段を停止し、その後、第３の所定時間が経過するまで測位手段を起動しないように制御することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
通信品質判定手段は、通信品質値が上位閾値以上に向上したか否かを更に判定し、
測位起動制御手段は、測位手段が測位電波を捕捉できなかったとき、測位手段を停止し、その後、通信品質値が上位閾値以上に向上した際に、測位手段を再起動するものであり、
上位閾値は、当該携帯端末が屋外に位置する際に検出される程度の通信品質値であることも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
測位起動制御手段は、通信品質値が上位閾値以上に第２の所定時間だけ継続して向上した際に、測位手段を起動するように制御し、
そのとき、減衰記憶手段は、減衰事実をリセットすることも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、測位起動制御手段は、通信品質値が上位閾値以上に向上した後、測位手段によって測位電波を捕捉できないとき、測位手段を停止し、その後、第４の所定時間が経過するまで測位手段を起動しないように制御することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
広域移動通信インタフェース手段を介してデータを送受信するデータ送受信手段を有しており、
データ送受信手段は、通信品質記憶部によって記憶された通信品質値及び位置情報を、無線リンクを介して所定の管理サーバへ送信することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
通信品質記憶制御手段は、通信品質値と共に、隣接セル又はセクタの識別情報及びその強度情報を、通信品質記憶手段に更に記憶し、
測位起動制御手段は、測位手段の起動の前に、通信品質記憶手段に記憶された識別情報及び強度情報と、次に記憶すべき現在の識別情報及び強度情報とを比較し、所定範囲で一致する場合、所定回数だけ記憶した後は、測位手段を起動しないように制御することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
移動速度を推定する移動速度推定手段を更に有し、
測位起動制御手段は、測位手段を起動しようとした際に、移動速度推定手段によって推定された移動速度が、所定速度以上である場合、測位手段を起動しないように制御することも好ましい。

本発明によれば、基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
広域移動通信インタフェース手段における基地局からの電波の通信品質値を測定する通信品質測定手段と、
通信品質値を記憶することができる通信品質記憶手段と、
通信品質値が最下位閾値以下に減衰したか否かを判定する通信品質判定手段と、
通信品質値が最下位閾値以下に減衰した際に、測位手段を起動する測位起動制御手段と、
測位手段が測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶手段に通信品質値を記憶させ、測位手段が測位電波を捕捉できたとき、通信品質記憶手段に既に記憶された通信品質値に、測位手段によって導出された位置情報を対応付けて記憶させる通信品質記憶制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末における通信品質収集方法であって、
広域移動通信インタフェース手段における基地局からの電波の通信品質値を測定する第１のステップと、
通信品質値が下位閾値以下に減衰した際に、測位手段を起動する第２のステップと、
測位手段が測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶手段に通信品質値を記憶させ、測位手段が測位電波を捕捉できたとき、通信品質記憶手段に既に記憶された通信品質値に、測位手段によって導出された位置情報を対応付けて記憶させる第３のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、広域移動通信エリアについて屋内にける通信品質値を収集することができる。これにより、ＧＰＳのような測位部の常時起動又は間欠起動を避けることができ、バッテリ容量に制限のある携帯端末にとっても低消費電力を実現することができる。また、どの建物に通信品質劣化箇所が存在するかを見積ることも容易となる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図２は、本発明における携帯端末の移動を表すシステム構成図である。

図２によれば、利用者が所持する携帯端末１は、携帯電話網８に接続された基地局３と無線リンクを介して通信する広域移動通信インタフェース部を有する。携帯端末１は、携帯電話網８及びインターネット７を介して、相手方通信装置５と通信することができる。広域移動通信インタフェース部は、例えばＣＤＭＡ方式のセルラ通信用のものである。携帯端末１は、見通しのきく屋外では、当然、基地局３と通信することができる。また、屋内であっても、電波浸透率は低下するものの、基地局３と通信可能な場合も多い。

また、携帯端末１は、ＧＰＳ(Global Positioning System)の衛星４からの測位電波を捕捉する測位部も備えている。測位電波には、衛星の時刻及び軌道の情報が含まれている。３つの衛星からの測位電波から、各衛星までの距離を算出し、結果的に地球上のその位置を特定することができる。携帯端末１は、見通しのきく屋外では、当然、衛星４からの測位電波を捕捉することができる。しかしながら、屋内では、基地局からの電波と異なって、測位電波を捕捉することはできない。

図２によれば、携帯端末１を所持する利用者は、屋外から屋内へ移動し、更に屋外へ移動しようとしている。携帯端末１は、屋外に位置するときは、衛星４からの測位電波を捕捉でき、屋内に位置するときは、有効な測位電波を捕捉することはできない。例えば、測位電波自体が受信できなかったり、測位電波の強度が弱いため有効な測位データを得られなかったりする。このように有効な測位電波が受信できなかったとき、屋内に位置すると判定することができる。

本発明によれば、携帯端末１が屋内に位置するか否かの判定に、測位部が測位電波を捕捉できたか否かの結果を用いようとしたものである。従来技術の測位部は、位置情報を導出するためにのみ備えられたものである。これに対し、本発明に測位部は、測位電波の捕捉の有無を屋内／屋外の判定に用いると共に、測位電波を捕捉できたときにはその位置情報を導出するものである。

有効な測位電波が受信できず、屋内に位置すると判定されたとき、携帯端末１は、セルラ通信インタフェース部における通信品質値を記憶する。逆に、測位電波を捕捉できる屋外にいるときに、通信品質値を記憶することについては、本発明の想定外である。即ち、本発明によれば、測位電波の受信の有無に応じて、通信品質値の記憶の有無を決定する。携帯端末が、測位電波を捕捉できないような例えば屋内に位置する場合に、その通信品質値を記憶する。

図２によれば、携帯電話網８に、管理サーバ６が更に接続されている。管理サーバ６は、携帯端末１から、屋内における通信品質値及び位置情報を収集する。管理サーバ６を運用する通信事業者としては、屋内における通信品質値を収集することができ、更なるサービスの向上を検討することもできる。

図３は、携帯端末が屋外と屋内との間で移動した場合における通信品質値の変化を表すグラフである。

図３におけるセルラ通信の通信品質値の変化は、具体的には、携帯端末１を保持した歩行者が、ドアから屋内に入って進行し、更に別のドアから屋外へ進行している場面を想定したものであって、その場合の通信品質値の変動を表したものである。

（Ｓ３０１）携帯端末１は、屋外に位置しており、屋内に入る直前である。このとき、セルラ通信の通信品質値は、上位閾値ＴＨhigh以上となっている。

（Ｓ３０２）携帯端末１がドアから屋内に入ると、セルラ通信の通信品質値が急激に低下する。携帯端末１が屋内に入ると、基地局３からの電波は、障害物の遮蔽によって生じる電波減衰の影響を受ける。このとき、携帯端末１は、基地局３からの電波の通信品質の減衰を検出する。即ち、携帯端末が屋内に入ったとき、携帯端末１によって受信される基地局３からの電波は、屋内の外壁等によってその浸透率が下がる。

セルラ通信の通信品質値としては、例えば、Ｃ／Ｉがある。図３のグラフは、縦軸にＣ／Ｉを表し、横軸に経過時間（秒）を表す。また、縦軸のＣ／Ｉ値には、下位閾値ＴＨlowも表されている。

セルラ通信の通信品質値としては、Ｃ／Ｉ値以外に、以下のような値を用いることもできる。勿論、これら値を組み合わせたものであってもよい。
（１）受信電力ＲｘＰｏｗｅｒ
（２）受信信号強度ＲＳＳ(Received Signal Strength)
（３）信号対干渉信号比ＳＩＮＲ(Signal to Interference Ratio)
（４）Ｅｃ／Ｉｏ（パイロット受信電力／全受信電力(RSSI)）
（５）パケット損失率ＰＥＲ(Packet Error Rate)
（６）フレーム損失率ＦＥＲ(Frame Error Rate)

携帯端末１は、通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下になった際に、タイマを起動し、第１の所定時間Ｔ１が経過するまで計測する。下位閾値ＴＨlowは、当該携帯端末が屋内に位置する際に検出される程度の通信品質値である。

（Ｓ３０３）第１の所定時間Ｔ１が経過した際に、通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下に減衰しているとき、通信品質値が下位閾値以下に減衰したことを意味する「減衰事実」フラグを、記憶部に記憶する。

また、減衰事実フラグが記憶部に記憶されている場合、通信品質値が最下位閾値ＴＨbottom以下に減衰した時、その測位部を起動する。測位部は、ＧＰＳの衛星から配信される測位電波の捕捉を開始する。

ここで、第１の所定時間Ｔ１＝０とするものであってもよい。その場合、通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下に減衰した際に、「減衰事実」フラグが記憶され、その後、通信品質値が最下位閾値ＴＨbottom以下に減衰した時、その測位部が起動される。

尚、既存のＧＰＳ受信部は、現在位置を測位するものであって、少なくとも３つの衛星からの測位電波を捕捉する必要がある。３つの測位電波を捕捉することによって、初めて、自らの位置（緯度・経度）を特定することができるからである。

これに対し、Ｓ３０３における携帯端末の測位部は、現在位置を測位することまでは要しない。あくまで測位電波を捕捉できなかったかどうかを判断する。１つの測位電波を捕捉できた段階、又は所定数（例えば２つ）の測位電波を捕捉できた段階で、測位部は停止する。その時点で、携帯端末が、見通しのきく屋外に位置していると判定できるからである。ここで、測位電波が微弱であり、所定の受信強度を下回る衛星を、前述の所定数（例えば２つ）から外してもよい。

（Ｓ３０４）携帯端末が屋内に位置する場合、通常、ＧＰＳの衛星からのいずれか１つの測位電波も捕捉できない。このような見通し不可となっている場合、携帯端末は、屋内に位置すると判定し、セルラ通信インタフェース部における通信品質値の記憶を開始する。測定された通信品質値は、メモリのような通信品質記憶部に記憶される。通信品質値は、所定時間間隔で記憶されてもよいし、統計情報として記憶されてもよい。また、最も品質の悪い値のみを記憶し、更新してもよい。逆に、ＧＰＳの衛星からのいずれか１つの測位電波が捕捉できた場合、携帯端末は、屋外に位置すると判定し、測位部を停止する。尚、通信品質値の監視は、継続される。通信品質値の監視自体は、データ通信の有無に関係なく常に実行されているものであって、これによって特別に消費電力が上昇するというわけではない。

（Ｓ３１１）その後、携帯端末１が、屋外へ出る直前に位置し、セルラ通信の通信品質値が、上位閾値ＴＨhigh以上に向上したとする。このとき、携帯端末の測位部が再起動される。その測位部は、ＧＰＳの衛星から配信される測位電波の受信を開始する。

（Ｓ３１２）携帯端末が見通しのきく屋外に位置する場合、ＧＰＳの衛星からのいずれか１つの測位電波を捕捉できる。このとき、携帯端末は、屋外に位置すると判定し、セルラ通信インタフェース部における通信品質値の記憶を終了する。同時に、記憶部の減衰事実フラグをリセットする。

更に、携帯端末１の測位部は、捕捉できた測位電波を用いて、位置情報を導出する。そして、携帯端末１は、その通信品質記憶部に記憶された通信品質値に、導出された位置情報を対応付けて記憶する。これによって、屋内からの出口を表すその位置情報と、その屋内における通信品質値とが対応付けられる。そして、携帯端末１は、セルラ通信インタフェース部を用いて、記憶されていた通信品質値及び位置情報を管理サーバ６へ送信する。図３のシーケンスを用いることによって、屋内における通信品質劣化箇所の通信品質値が記憶される可能性が高まり、屋外における通信品質劣化箇所の通信品質値と混同される恐れが低くなる。

図４は、図１に対照して、本発明について、建物の中を進行している携帯端末における通信品質劣化箇所の特定方法を表す説明図である。

図４（ａ）は、本発明における測位部の起動位置を表している。本発明によれば、携帯端末は、通信品質劣化箇所で測位部を起動する。このとき、ＧＰＳの衛星からのいずれか１つの測位電波も捕捉できないため、セルラ通信インタフェース部における通信品質値が記憶される。その後、屋外へ出た直後に、携帯端末の測位部が再び起動される。そして、その測位位置と、通信品質劣化箇所について記憶された通信品質値とが、対応付けられる。測位位置は、屋外への移動した直後に取得されるので、通信品質劣化箇所との乖離が小さくなる。また、これら情報は、管理サーバへ通知される。管理サーバとしては、その測位位置が、通信品質劣化箇所が存在する屋内における出入口として蓄積される。更に、図４ａ）によれば、携帯端末の測位部の起動頻度が２回だけであり、低消費電力化にも寄与する。

図４（ｂ）は、本発明について通信品質劣化箇所を集約して表示したものである。明らかなように、通信品質劣化箇所の集約データが、建物の出入口付近に固まっている。これは、屋内における通信品質値の取得がなされたことを意味し、管理サーバ６を運営する通信事業者は、その建物内に通信品質劣化箇所が存在することを容易に推測できる。この結果を用いて、通信事業者は、通信品質劣化の疑いが高い建物内を、効率的に調査することができる。

図５は、本発明における携帯端末の機能構成図である。

図５によれば、携帯端末１は、セルラ通信インタフェース部１０１と、測位部１０２と、通信品質測定部１０３と、通信品質判定部１０４と、測位起動制御部１０５と、通信品質記憶制御部１０６と、通信品質記憶部１０７と、データ送受信部１０８と、減衰記憶部１０９とを有する。セルラ通信インタフェース部１０１及び測位部１０２以外の機能構成部は、携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現できる。

セルラ通信インタフェース部１０１は、携帯電話網に接続されたセルラ用の基地局３と通信する。

測位部１０２は、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する。例えば、既存のＧＰＳ受信部である。

通信品質測定部１０３は、セルラ通信インタフェース部１０１における基地局３からの電波の通信品質値を測定する。測定された通信品質値は、通信品質判定部１０４へ出力される。

通信品質判定部１０４は、通信品質値が、下位閾値及び最下位閾値以下に減衰したか否かを判定する。下位閾値は、当該携帯端末が屋内に位置する際に検出される程度の通信品質値であり、最下位閾値は、基地局との通信が最低限可能な程度の通信品質値である。また、通信品質判定部１０４は、通信品質値が上位閾値以上に向上したか否かも更に判定する。上位閾値は、当該携帯端末が屋外に位置する際に検出される程度の通信品質値である。判定された結果は、測位起動制御部１０５と、通信品質記憶制御部１０６と、減衰記憶部１０９とへ出力される。

当該携帯端末が屋外に位置する際に検出される程度の通信品質値である上位閾値ＴＨhighは、例えば１．０ｄＢ（ＳＩＮＲ：信号対干渉雑音比、以下同じ）である。また、当該携帯端末が屋内に位置する際に検出される程度の通信品質値である下位閾値ＴＨlowは、例えば−４．０ｄＢである。更に、基地局との通信が最低限可能な程度の通信品質値である最下位閾値ＴＨbottomは、例えば−１２．０ｄＢである。これら数値例は、例えばY. Choi, et al., “A Channel-based Scheduling Algorithm for cdma2000 1xEV-DO system,” PIMRC2002に記載のＳＩＮＲとデータレートとの関係表を参照して得られた。また、屋外におけるペネトレーション損失について、Tang, R., “Indoor propagation in cellular/PCS System design,” Wireless Communications and Systems, 1999 Emerging Technologies Symposium, Apr. 1999”によれば、５−２５ｄＢと言及されている。

減衰記憶部１０９は、通信品質判定部１０４によって通信品質値が下位閾値以下に減衰したと判定された際に、「減衰事実」フラグをセットする。また、減衰記憶部１０９は、測位部１０２が測位電波を捕捉できた際には、「減衰事実」フラグをリセットする。

測位起動制御部１０５は、通信品質値が最下位閾値以下に減衰し、且つ、減衰記憶部１０９に減衰事実がセットされている際、測位部１０２を起動する。起動した測位部１０２が測位電波を捕捉できなかったとき、測位起動制御部１０５は、測位部１０２を停止する。また、測位起動制御部１０５は、上位閾値以上に向上した際にも、測位部１０２を起動する。当該携帯端末が、屋内から屋外へ移動し、通信品質値が上位閾値以上に向上した際に、測位起動制御部１０５は、測位部１０２を再起動する。

通信品質記憶制御部１０６は、測位部１０２が測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶部１０７に通信品質値を記憶させる。その後、通信品質値は、継続して測定される。逆に、測位部１０２が測位電波を捕捉できたとき、通信品質記憶部１０７に既に記憶された通信品質値に、測位部１０２によって導出された位置情報を対応付けて記憶させる。これは、測位部１０２による前回の測位が失敗していた場合にのみ、通信品質値と位置情報とを対応付けて記憶させるのが好ましい。即ち、前回の測位が成功していた場合には、記憶させる必要はない。その後、通信品質値は、通信品質判定部１０４によって監視されるけれども、通信品質記憶部１０７に記憶することはない。通信品質記憶部１０７に記憶される通信品質値は、あくまで屋内で測定されたものである。

また、通信品質記憶制御部１０６は、通信品質記憶部１０７に記憶させる通信品質値を、通信品質値が劣化する毎に記憶するように、通信品質値を上書き更新するように制御するものであってもよい。これによって、通信事業者は、その位置情報が表す屋内の中で、最も劣化した通信品質値を知ることができる。また、通信品質記憶制御部１０６は、通信品質記憶部１０７に記憶させる通信品質値を、所定時間間隔で記憶してもよいし、統計情報として記憶してもよい。これによって、通信事業者は、その周辺の通信品質値を満遍なく知ることができる。

データ送受信部１０８は、セルラ通信インタフェース部１０１を介してデータを送受信する。そして、データ送受信部１０８は、通信品質記憶部１０７によって記憶された通信品質値及び位置情報を、無線リンクを介して所定の管理サーバへ送信する。

通信品質記憶部１０７は、通信品質値を記憶し、測位電波が捕捉された際の位置情報を紐付けして記憶する。通信品質値及び位置情報は、ネットワーク内に設置された管理サーバへ、逐次送信してもよいし、所定量蓄積してから送信してもよい。また、利用者によってデータ通信が実行されたときに、管理サーバへ送信されるものであってもよい。更に、携帯端末が充電中であるときに、管理サーバへ送信されるものであってもよい。

他の実施形態として、通信品質記憶制御部１０６は、通信品質値と共に、隣接セル又はセクタの識別情報及びその強度情報を、通信品質記憶部１０７に記憶する。測位起動制御部１０５は、測位部１０２の起動の前に、通信品質記憶部１０７に記憶された識別情報及び強度情報と、次に記憶すべき現在の識別情報及び強度情報とを比較する。これらが、所定範囲で一致する場合、所定回数だけ記憶した後は、測位部１０２を起動しないように制御する。

例えば自宅や会社など、頻繁に出入りを繰り返す場所では、それら通信品質劣化箇所の情報が重複して取得される。これを回避するために、通信品質値を取得する際に、隣接セクタ又は隣接セルにおけるチャネル番号や基地局番号等、更に各チャネルにおける電波強度も、通信品質記憶部１０７に記憶する。記憶済みのチャネル番号及び電波強度の組を、現在取得した通信品質値のチャネル番号及び電波強度と比較し、チャネル番号の組が一致し、且つ、電波強度が所定範囲での差である場合、同一地点と見なす。これら同一地点とみなして記憶した回数が所定回数以上となった場合、識別情報及び強度情報が所定範囲で一致する場合、その後、又は、その後の所定期間、測位部１０２を起動しない。これにより、携帯端末の低消費電力化に寄与すると共に、ネットワークや無線リソースの負荷を軽減できる。

更に、建物が密集している地域において、どの建物で通信品質劣化が発生したかを調べるために、携帯端末が、３軸加速度センサを備えることも好ましい。通信品質値を取得している際に（図３におけるＳ３０４〜Ｓ３１２の期間）、３軸加速度センサを起動し、それら情報も通信品質記憶部１０７に記憶し、管理サーバ６へ送信する。管理サーバは、その３軸加速度情報を解析することによって、通信品質劣化箇所を高い確率で見積もることができる。これは、建物が密集していなくても、建物内のどの辺りで通信品質劣化が発生したかを特定する場合にも有効である。

他の実施形態として、携帯端末１が、移動速度を推定する移動速度推定部１１０を更に有する。測位起動制御部１０５は、測位部１０２を起動しようとした際に、移動速度推定部１１０によって推定された移動速度が、所定速度以上である場合、測位部１０２を起動しないように制御する。

例えば、携帯端末を所持した利用者が、車や電車などに乗車している際に、ビルや自宅などの屋内へ入ることは稀である。移動速度推定部１１０は、例えばセルラ通信インタフェース部１０１で観測されるセルラ電波に生じたドップラーシフト量から、端末の移動速度を推測する。移動速度が、所定速度以上である場合、測位部１０２を起動しないことによって、更なる携帯端末の低消費電力化を期待できる。

図６は、通信品質値の変動に、測位部の起動を完全に追従させないように制御したグラフである。

図６によれば、図３の通信品質値の変動（破線）と同じである。通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下になった後、第１の所定時間Ｔ１を経過するまでは、減衰事実フラグが減衰記憶部１０９に記憶されない（Ｓ６０３）。第１の所定時間Ｔ１の間、継続して、通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下となった後、減衰事実フラグが減衰記憶部１０９に記憶される。これによって、通信品質値が、一時的に最下位閾値ＴＨbottom以下となるように変動しても、測位部を起動しないようにする。

また、通信品質値が上位閾値ＴＨhigh以上になった後、第２の所定時間Ｔ２を経過するまでは、測位部を再起動しない（Ｓ６０４）。第２の所定時間Ｔ２の間、継続して、通信品質値が上位閾値ＴＨhigh以上となった後、測位部を再起動する。これによって、通信品質値が、一時的に上位閾値ＴＨhigh以上となるように変動しても、測位部を再起動しないようにする。

図６によれば、携帯端末が基地局との見通し外に入った場合における通信品質値の変化（実線）も表している。図６によれば、携帯端末が、基地局から見て、ビルの陰になるような見通し外に入った場合、セルラ通信の品質は一時的に劣化する。図６のような第１の所定時間Ｔ１を用いることによって、通信品質値が、一時的に最下位閾値ＴＨbottom以下となるように変動しても、測位部を起動しない。

図７は、測位部の起動を一時的に保留させるシーケンスを表すグラフである。

図７について、図３と相違するシーケンス部分のみを、以下で説明する。尚、図７では、第１の所定時間Ｔ１＝０として、簡略化して説明する。

（Ｓ３０２）通信品質値が下位閾値ＴＨlow以下に減衰し、第１の所定時間Ｔ１＝０として、直ぐに「減衰事実」フラグが減衰記憶部にセットされる。
（Ｓ３０３）減衰事実フラグが減衰記憶部にセットされた後、通信品質値が最下位閾値ＴＨbottom以下に減衰した時、測位部が起動される。
（Ｓ３０４）このとき、測位部が、測位電波を捕捉できたとする。通信品質値が減衰したけれども、携帯端末自体は屋外に位置すると判定できる。このとき、測位部を停止する。その後、第３の所定時間Ｔ３が経過するまで測位部を起動しないように制御する。

（Ｓ７０５）そして、第３の所定時間Ｔ３が経過したとき、通信品質部が最下位閾値以下であるので、再度、測位部を起動する。
（Ｓ７０６）測位部が、衛星からの１つの測位電波も捕捉できなかった場合、携帯端末は、屋内に位置すると判定し、セルラ通信インタフェース部における通信品質値の記憶を開始する。測定された通信品質値は、メモリのような通信品質記憶部に記憶される。

（Ｓ３１２）通信品質値が上位閾値以上に向上した後、測位部によって測位電波を捕捉できないとする。このとき、携帯端末は、屋内に位置すると判定できる。従って、測位部を停止する。その後、第４の所定時間Ｔ４が経過するまで測位部を起動しないように制御する。

（Ｓ７１３）そして、第４の所定時間Ｔ４が経過したとき、再度、測位部を起動する。
（Ｓ７１４）測位部が、衛星からの１つの測位電波でも捕捉できた場合、携帯端末は、屋外に位置すると判定し、その測位電波から位置情報を導出する。その位置情報は、既に記憶された通信品質値に対応付けられる。そして、通信品質値及び位置情報は、セルラ通信インタフェース部によって、ネットワークを介して管理サーバへ送信される。同時に減衰記憶部１０９の情報がリセットされる。

以上、詳細に説明したように、本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、広域移動通信エリアについて屋内にける通信品質値を収集することができる。これにより、ＧＰＳのような測位部の常時起動又は間欠起動を避けることができ、バッテリ容量に制限のある携帯端末にとっても低消費電力を実現することができる。また、どの建物に通信品質劣化箇所が存在するかを見積ることも容易となる。

前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

建物の中を進行している携帯端末における通信品質劣化箇所の特定方法を表す説明図である。 本発明における携帯端末の移動を表すシステム構成図である。 携帯端末が屋外と屋内との間で移動した場合における通信品質値の変化を表すグラフである。 図１に対照して、本発明について、建物の中を進行している携帯端末における通信品質劣化箇所の特定方法を表す説明図である。 本発明における携帯端末の機能構成図である。 通信品質値の変動に、測位部の起動を完全に追従させないように制御したグラフである。 測位部の起動を一時的に保留させるシーケンスを表すグラフである。

符号の説明

１ 携帯端末
１０１ セルラ通信インタフェース部
１０２ 測位部
１０３ 通信品質測定部
１０４ 通信品質判定部
１０５ 測位起動制御部
１０６ 通信品質記憶制御部
１０７ 通信品質記憶部
１０８ データ送受信部
１０９ 減衰記憶部
１１０ 移動速度推定部
２ 建物
３ 基地局
４ 衛星
５ 相手方通信装置
６ 管理サーバ
７ インターネット
８ 携帯電話網

Claims (14)

1. 基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末において、
   前記広域移動通信インタフェース手段における前記基地局からの電波の通信品質値を測定する通信品質測定手段と、
   前記通信品質値を記憶することができる通信品質記憶手段と、
   前記通信品質値が最下位閾値以下に減衰したか否かを判定する通信品質判定手段と、
   前記通信品質値が前記最下位閾値以下に減衰した際に、前記測位手段を起動する測位起動制御手段と、
   前記測位手段が前記測位電波を捕捉できなかったとき、前記通信品質記憶手段に前記通信品質値を記憶させ、前記測位手段が前記測位電波を捕捉できたとき、前記通信品質記憶手段に既に記憶された前記通信品質値に、前記測位手段によって導出された前記位置情報を対応付けて記憶させる通信品質記憶制御手段と
   を有することを特徴とする携帯端末。
2. 前記下位閾値は、当該携帯端末が屋内に位置する際に検出される程度の通信品質値であることを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記通信品質判定手段は、前記通信品質値が下位閾値以下に減衰したか否かを更に判定し、
   前記通信品質値が前記下位閾値以下に減衰した際に、減衰事実をセットする減衰記憶手段を更に有し、
   前記測位起動制御手段は、前記減衰記憶手段に前記減衰事実がセットされ、且つ、前記通信品質値が前記最下位閾値以下に減衰した際に、前記測位手段を起動する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。
4. 前記最下位閾値は、前記基地局との通信が最低限可能な程度の通信品質値であることを特徴とする請求項３に記載の携帯端末。
5. 前記減衰記憶手段は、前記通信品質値が前記下位閾値以下に減衰した後、第１の所定時間だけ継続して減衰した時、前記減衰事実をセットすることを特徴とする請求項３又は４に記載の携帯端末。
6. 前記測位起動制御手段は、前記通信品質値が前記最下位閾値以下に減衰した後、前記測位手段によって前記測位電波を捕捉できたとき、前記測位手段を停止し、その後、第３の所定時間が経過するまで前記測位手段を起動しないように制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の携帯端末。
7. 前記通信品質判定手段は、前記通信品質値が上位閾値以上に向上したか否かを更に判定し、
   前記測位起動制御手段は、前記測位手段が前記測位電波を捕捉できなかったとき、前記測位手段を停止し、その後、前記通信品質値が前記上位閾値以上に向上した際に、前記測位手段を再起動するものであり、
   前記上位閾値は、当該携帯端末が屋外に位置する際に検出される程度の通信品質値であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の携帯端末。
8. 前記測位起動制御手段は、前記通信品質値が上位閾値以上に第２の所定時間だけ継続して向上した際に、前記測位手段を起動するように制御し、
   そのとき、前記減衰記憶手段は、前記減衰事実をリセットする
   ことを特徴とする請求項７に記載の携帯端末。
9. 前記測位起動制御手段は、前記通信品質値が前記上位閾値以上に向上した後、前記測位手段によって前記測位電波を捕捉できないとき、前記測位手段を停止し、その後、第４の所定時間が経過するまで前記測位手段を起動しないように制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の携帯端末。
10. 前記広域移動通信インタフェース手段を介してデータを送受信するデータ送受信手段を有しており、
    前記データ送受信手段は、前記通信品質記憶部によって記憶された前記通信品質値及び前記位置情報を、無線リンクを介して所定の管理サーバへ送信することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の携帯端末。
11. 前記通信品質記憶制御手段は、前記通信品質値と共に、隣接セル又はセクタの識別情報及びその強度情報を、前記通信品質記憶手段に更に記憶し、
    前記測位起動制御手段は、前記測位手段の起動の前に、前記通信品質記憶手段に記憶された前記識別情報及び強度情報と、次に記憶すべき現在の識別情報及び強度情報とを比較し、所定範囲で一致する場合、所定回数だけ記憶した後は、前記測位手段を起動しないように制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の携帯端末。
12. 移動速度を推定する移動速度推定手段を更に有し、
    前記測位起動制御手段は、前記測位手段を起動しようとした際に、前記移動速度推定手段によって推定された移動速度が、所定速度以上である場合、前記測位手段を起動しないように制御することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の携帯端末。
13. 基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記広域移動通信インタフェース手段における前記基地局からの電波の通信品質値を測定する通信品質測定手段と、
    前記通信品質値を記憶することができる通信品質記憶手段と、
    前記通信品質値が最下位閾値以下に減衰したか否かを判定する通信品質判定手段と、
    前記通信品質値が前記最下位閾値以下に減衰した際に、前記測位手段を起動する測位起動制御手段と、
    前記測位手段が前記測位電波を捕捉できなかったとき、前記通信品質記憶手段に前記通信品質値を記憶させ、前記測位手段が前記測位電波を捕捉できたとき、前記通信品質記憶手段に既に記憶された前記通信品質値に、前記測位手段によって導出された前記位置情報を対応付けて記憶させる通信品質記憶制御手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とする携帯端末用のプログラム。
14. 基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段と、衛星の測位電波を捕捉し且つ位置情報を導出する測位手段とを有する携帯端末における通信品質収集方法であって、
    前記広域移動通信インタフェース手段における前記基地局からの電波の通信品質値を測定する第１のステップと、
    前記通信品質値が下位閾値以下に減衰した際に、前記測位手段を起動する第２のステップと、
    前記測位手段が前記測位電波を捕捉できなかったとき、通信品質記憶手段に前記通信品質値を記憶させ、前記測位手段が前記測位電波を捕捉できたとき、前記通信品質記憶手段に既に記憶された前記通信品質値に、前記測位手段によって導出された前記位置情報を対応付けて記憶させる第３のステップと
    を有することを特徴とする携帯端末における通信品質収集方法。

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