JP2017183996A - 無線通信制御装置、無線通信制御プログラム、及び無線通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】妨害波が存在しても安定したデータ通信を行うこと。
【解決手段】第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する第１の電波強度取得部３８と、妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する第２の電波強度取得部３９と、第１の指標から第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する判断部４１と、この判断によって減算値が所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を第１の通信方式から第２の通信方式に切替える切換部４２とを有する無線通信制御装置による。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信制御装置、無線通信制御プログラム、及び無線通信制御方法に関する。

携帯電話やスマートフォン等の無線端末においては、データ通信のための通信方式が複数実装されることがある。この場合、無線端末が置かれている状況に応じてそれらの通信方式が切り替えられる。切換えの対象となる通信方式としては、例えば無線LAN(Local Area Network)とLTE(Long Term Evolution)がある。

このうち、LTEは、基地局のカバーエリアが無線LANよりも広いというメリットがあるものの、通信のスループットが無線LANよりも低い。

そのため、無線LANのアクセスポイントのカバーエリアに無線端末が在圏しているときは、無線LANを選択することによりデータ通信を高速化し、ユーザの利便性を向上させるのが好ましい。また、このように無線LANを選択することで、LTEを提供する携帯電話網のトラフィックが緩和されるというメリットもある。

但し、無線端末が接続していない他のアクセスポイントが送出する電波や、電子レンジから放出される電波等の妨害波の受信強度が強い状況では、上記のように無線LANを選択してもスループットが低下することがある。

これを防ぐためにIEEE802.11において標準化された機能としてCS/CCA(Carrier Sense/Clear Channel Assessment)とCCA-ED(Clear Channel Assessment - Energy Detection)があるが、いずれもスループットの向上には不十分である。

例えば、CS/CCAは、自装置の周囲の無線LANの電波を監視することで他の通信装置との間でパケットの衝突が起きないようにする機能であり、無線LANとは異なるフォーマットの妨害波を監視する機能はない。そのため、無線端末にCS/CCAを実装したのみでは、無線LANとは異なるフォーマットの妨害波が原因で、無線LANによる通信のスループットが低下するおそれがある。

また、CCA-EDは、信号のフォーマットに関わらず、無線LANと同一の周波数の妨害波の平均の受信電波強度を監視し、その受信電波強度が所定値以上の場合には無線LANによる通信を停止させる機能である。この機能では、妨害波よりも無線LANの受信電波強度が十分に高く、無線LANによる通信で高いスループットが見込まれる場合でも、妨害波の受信電波強度が所定値以上の場合には自動的に無線LANの通信が停止してしまう。

このように、CS/CCAやCCA-EDを無線端末に実装したのみでは、自装置の周囲に妨害波がある場合に無線LANの通信のスループットが低下したり、無線LANの通信が停止したりして、安定したデータ通信を行うことができなくなってしまう。

特開２０１３−０５１６１０号公報 特開２０１２−１４２８８３号公報 特開２０１２−１４７４８５号公報

一側面によれば、妨害波が存在しても安定したデータ通信を行うことを目的とする。

一側面によれば、第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する第１の電波強度取得部と、妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する第２の電波強度取得部と、前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する判断部と、前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える切換部とを有する無線通信制御装置が提供される。

妨害波が存在しても安定したデータ通信を行うことができる。

図１は、本実施形態に係る通信システムの構成図である。 図２は、本実施形態に係る無線端末のハードウェア構成図である。 図３は、本実施形態に係るDSPの機能構成図である。 図４は、本実施形態に係るプロセッサの機能構成図である。 図５は、本実施形態に係る無線通信制御方法のフローチャートである。

（本実施形態）
本実施形態では、妨害波が存在しても以下のようにしてデータ通信を安定化させる。

[通信システムの構成]
図１は、本実施形態に係る通信システムの構成図である。

この通信システム１は、無線端末２、基地局３、及びアクセスポイント４を有する。

このうち、無線端末２は、携帯電話やスマートフォン等の携帯無線端末であって、データ通信のための通信方式として無線LANとLTEの二つの方式が実装されており、これらの間で通信方式を切り替えることができる。

なお、無線LANは第１の通信方式の一例であり、LTEは第２の通信方式の一例である。第１の通信方式が第２の通信方式よりも通信のスループットが高い方式であれば各通信方式はこれに限定されない。例えば、第２の通信方式は、無線LANよりも基地局のカバーエリアが広い携帯電話網を利用した通信方式とするのが好ましい。そのような通信方式としては、前述のLTEの他にW-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)もある。

第１の通信方式と第２の通信方式のどちらを優先するかはユーザや通信事業者のポリシによる。ここでは、高速なデータ通信をユーザに提供し、かつ通信事業者が管理する携帯電話網のトラフィックを緩和する目的で、LTEよりも無線LANを優先的に選択するものとする。

なお、基地局３は、LTEによる通信を行うための電波を送出する。その電波の周波数は3GPP(Third Generation Partnership Project)により規格化されており、例えば７００MHz〜３６００MHz程度である。

また、アクセスポイント４は、IEEE 801.11シリーズの無線LANの電波を送出する。その無線LANの周波数は、規格にもよるが、IEEE 801.11gにおいては２．４GHz〜２．５GHzである。

ここで、無線端末２の周囲には妨害波の発生源５が存在することがある。そのような妨害波としては、無線端末２が接続していない他のアクセスポイントが送出する電波や、電子レンジから放出される電波等がある。

これらの妨害波の周波数は無線LANの周波数と同じであるため、妨害波が存在している状況では無線LANのスループットが低下し、ひいてはデータ通信が不安定となる。そのため、妨害波が強い場合には後述のように無線端末２の通信方式を無線LANからLTEに切換えることによりデータ通信を安定させる。

[ハードウェア構成]
図２は、無線端末２のハードウェア構成図である。

図２に示すように、無線端末２は、第１及び第２のアンテナ１１、１２、無線LAN RF(Radio Frequency)処理部１３、LTE RF処理部１４、及び無線通信制御装置２０を有する。

このうち、第１のアンテナ１１は無線LANの電波の送受信を行い、第２のアンテナ１２はLTEの無線の送受信を行う。

また、無線LAN RF処理部１３は、無線通信制御装置２０から送出された無線LAN用のベースバンド信号を変調して第１のアンテナ１１に送出する。また、無線LAN RF処理部１３は、第１のアンテナ１１が受信した信号を復調してベースバンド信号にし、そのベースバンド信号を無線通信制御装置２０に送出する機能も有する。

一方、LTE RF処理部１４は、無線通信制御装置２０から送出されたLTE用のベースバンド信号を変調して第２のアンテナ１２に送出する。また、LTE RF処理部１４は、第２のアンテナ１２が受信した信号を復調してベースバンド信号にし、そのベースバンド信号を無線通信制御装置２０に送出する機能も有する。

無線通信制御装置２０は、無線端末２の通信方式を制御するものであり、DSP(Digital Signal Processor)１５、プロセッサ１６、RAM(Random Access Memory)１７、及びROM(Read Only Memory)１８を有する。

このうち、DSP１５は、ベースバンド信号に対して種々の処理を行い、処理後の信号を無線LAN RF処理部１３、LTE RF処理部１４、及びプロセッサ１６に送出する。

プロセッサ１６は、前述のDSP１５やRAM１７と協働して後述の無線通信制御プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)である。

また、RAM１７は、例えばDRAM(Dynamic RAM)であって、その上に後述の無線通信制御プログラムが展開される。

そして、ROM１８は、例えばフラッシュメモリであり、後述の無線通信制御プログラムを記憶する。

なお、その無線通信制御プログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体１９に記憶させておき、プロセッサ１６に記録媒体１９の無線通信制御プログラムを読み取らせるようにしてもよい。

そのような記録媒体１９としては、例えばCD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の物理的な可搬型記憶媒体がある。また、フラッシュメモリ等の半導体メモリやハードディスクドライブを記憶媒体１７として使用してもよい。これらの記憶媒体１７は、物理的な形態を持たない搬送波のような一時的な媒体ではない。

更に、公衆回線、インターネット、及びLAN(Local Area Network)等に接続された装置に無線通信制御プログラムを記憶させておき、プロセッサ１６が無線通信制御プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。

[機能構成]
次に、各部の機能構成について説明する。

＜DSP１５の機能構成＞
図３は、DSP１５の機能構成図である。

図３に示すように、DSP１５は、無線LANベースバンド処理部３２、無線LAN制御部３３、LTEベースバンド処理部３５、及びLTE制御部３６を有する。

このうち、無線LANベースバンド処理部３２は、無線LAN用のベースバンド信号に対してデジタル変調や復調を行う。デジタル変調の方式は、IEEE802.11シリーズに準拠した無線LANの場合にはOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)である。

そして、無線LAN制御部３３は、無線LANベースバンド処理部３２に対してベースバンド信号のデジタル変調や復調を指示する。この他に、無線LAN制御部３３は、ベースバンド信号をプロセッサ１６に送出したり、プロセッサ１６から受けたベースバンド信号を無線LANベースバンド処理部３２に送出したりする。

更に、無線LAN制御部３３は、第１の電波強度取得部３８と第２の電波強度取得部３９とを有する。

このうち、第１の電波強度取得部３８は、第１のアンテナ１１（図２参照）が受信した無線LANのRSSI(Received Signal Strength Indicator)を取得し、そのRSSIの値を示す第１の強度信号S1を後段のプロセッサ１６に送出する。以下では、無線LANのRSSIをWLAN-RSSIと書く。

WLAN-RSSIは、無線LANの受信電波強度を示す第１の指標の一例であって、WLAN-RSSIが大きいほど無線LANの受信電波強度が強いことになる。

また、第２の電波強度取得部３９は、無線LANと同一周波数の妨害波のRSSIを取得する機能を有しており、無線LAN制御部３３に実装されたCCA-ED機能により実現される。CCA-ED機能は、妨害波の受信電波強度をそのフォーマットに関わらず取得する機能であるため、電子レンジ等から送出される妨害波の受信電波強度も取得できる。

以下では、このように取得した妨害波のRSSIをED-RSSIと書く。このED-RSSIは、妨害波の受信電波強度を示す第２の指標の一例である。そして、第２の電波強度取得部３９は、そのED-RSSIの値を示す第２の強度信号S2を後段のプロセッサ１６に送出する。

一方、LTEベースバンド処理部３５は、LTE用のベースバンド信号に対してデジタル変調や復調を行う。そのデジタル変調の方式は、LTEの場合もOFDMである。

そして、LTE制御部３６は、LTEベースバンド処理部３５に対してベースバンド信号のデジタル変調や復調を指示する。この他に、LTE制御部３６は、ベースバンド信号をプロセッサ１６に送出したり、プロセッサ１６から受けたベースバンド信号をLTEベースバンド処理部３５に送出したりする。

＜プロセッサ１６の機能構成＞
図４は、プロセッサ１６の機能構成図である。

図４に示すように、プロセッサ１６は、判断部４１と切換部４２とを有する。

このうち、判断部４１は、前述の第１の強度信号S1からWLAN-RSSIの値を求めると共に、前述の第２の強度信号S2からED-RSSIの値を求める。そして、判断部４１は、WLAN-RSSIの値からED-RSSIの値を減算した減算値DN-RSSI（＝WLAN-RSSI−ED-RSSI）を算出し、その減算値DN-RSSIが予め定められた所定値DNよりも低いか否かを判断する。

なお、その判断に使用する所定値DNは、例えばROM１８に格納されている。

一方、切換部４２は、判断部４１の判断によって減算値DN-RSSIが所定値DNよりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を無線LANからLTEに切替える。

[無線通信制御方法]
次に、本実施形態に係る無線通信制御方法について説明する。

図５は、本実施形態に係る無線通信制御方法のフローチャートである。

この無線通信制御方法は、DSP１５、プロセッサ１６、及びRAM１７の各々が協働して本実施形態に係る無線通信制御プログラムを実行することで行われる。

また、このフローチャートは、最初に無線端末２が無線LANでデータ通信を行っている場合を想定している。

この場合は、まずステップＳ２１において、無線LAN制御部３３が、第１の電波強度取得部３８が前回WLAN-RSSIを取得してから所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間は特に限定されないが、この例では所定時間を１秒とする。

なお、この段階では、第２の電波強度取得部３９を実現するためのCCA-ED機能はオフの状態となっている。

ここでＮＯと判断された場合には再びステップＳ２１を行う。

一方、ＹＥＳと判断された場合にはステップＳ２２に移る。

ステップＳ２２においては、第１の電波強度取得部３８がWLAN-RSSIを取得し、そのWLAN-RSSIの値を示す第１の強度信号S1をプロセッサ１６に送出する。

前述のように、WLAN-RSSIは、無線端末２が受信している無線LANの受信電波強度を示す指標である。

次に、ステップＳ２３に移り、無線LAN制御部３３が、第２の電波強度取得部３９が前回ED-RSSIを取得してから所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間は例えば１秒である。

ここでＮＯと判断された場合には再びステップＳ２１に戻る。

一方、ＹＥＳと判断された場合にはステップＳ２４に移る。

ステップＳ２４においては、無線LAN制御部３３がCCA-ED機能をオンし、第２の電波強度取得部３９がED-RSSIを取得する。前述のように、ED-RSSIは、妨害波のフォーマットに関わらず、無線LANと同一周波数の妨害波の受信電波強度を示す指標である。

そして、第２の電波強度取得部３９が、そのED-RSSIの値を示す第２の強度信号S2をプロセッサ１６に送出する。

次に、ステップＳ２５に移り、無線LAN制御部３３がCCA-ED機能をオフする。

このようにCCA-ED機能をオフすることで、第２の電波強度取得部３９は前述のステップＳ２４において一時にED-RSSIを取得することになるため、第２の電波強度取得部３９の機能を維持するための消費電力を削減でき、無線端末２の省電力化が可能となる。

次いで、ステップＳ２６に移り、判断部４１が、WLAN-RSSIの値からED-RSSIの値を減算した減算値DN-RSSI（＝WLAN-RSSI−ED-RSSI）を算出する。なお、WLAN-RSSIの値は第１の強度信号S1から求められ、ED-RSSIの値は第２の強度信号S2から求められる。

ここで、減算値DN-RSSIは、無線LANの受信電波強度（WLAN-RSSI）が妨害波の受信電波強度（ED-RSSI）よりもどの程度高いか否かを表す。そのため、減算値DN-RSSIの値が十分に大きければ、妨害波の受信電波強度（ED-RSSI）がある程度高くても、無線LANによる通信のスループットを高い状態に維持できると見込まれる。

このように、減算値DN-RSSIは、無線LANによる通信を維持するか否かを判断する目安となる。

そこで、次のステップＳ２７においては、判断部４１が、減算値DN-RSSIが所定値DNよりも低いか否かを判断する。

所定値DNは、無線端末２が妨害波を受信していても、無線LANによる通信のスループットを高い状態に維持できるか否かの基準であり、この例では２０dB〜３０dB程度とする。

そして、本ステップＳ２７においてＮＯと判断された場合には、無線LANによる通信を継続しても通信のスループットを維持できることになる。そのため、この場合には無線LANによる通信を継続すると共に、再びステップＳ２１に戻る。

一方、ステップＳ２７においてＹＥＳと判断された場合には、無線LANによる通信を継続したのでは、無線LANと同一周波数の妨害波によって通信のスループットが低下することになる。

そこで、この場合にはステップＳ２８に移り、切換部４２が自装置の通信方式を無線LANからLTEに切替える。

この例では、妨害波の周波数がLTEのそれとは異なることを想定しているため、このようにLTEに切り替えることで、妨害波が存在していても安定したデータ通信を継続して行うことが可能となる。

次に、ステップＳ２９に移り、前述のステップＳ２１〜Ｓ２７を繰り返す。

その後、ステップＳ３０に移り、判断部４１が、ステップＳ２７と同様にして減算値DN-RSSIが所定値DNよりも低いか否かを判断する。

ここで、ＹＥＳと判断された場合には、無線LANと同一周波数の妨害波の受信電波強度（ED-RSSI）が依然として高く、無線LANに切り替えたのでは妨害波によって通信のスループットが確保できない可能性がある。

そのため、この場合には切換部４２がLTEによる通信を継続すると共に、ステップＳ２９に戻る。

一方、本ステップでＮＯと判断された場合には、妨害波の受信電波強度（ED-RSSI）が低くなり、無線LANに切り替えても通信のスループットが低下しない可能性がある。

そこで、この場合にはステップＳ３１に移り、切換部４２が通信方式をLTEから無線LANに切り替えて、無線LANによる高速な通信を開始する。

この後は、再びステップＳ２１に戻ることで、前述のように減算値DN-RSSIの値に応じて切換部４２が通信方式を無線LANとLTEとの間で切り替える。

以上により、本実施形態に係る無線通信制御方法の基本ステップを終了する。

上記した本実施形態によれば、妨害波の受信電波強度が強い場合には通信方式を無線LANからLTEに切り替えるため、妨害波が存在していてもLTEにより安定した通信を行うことができる。

また、通信方式を無線LANからLTEに切り替えるときの判断基準として、妨害波のED-RSSIを単独で使用せずに、無線LANのWLAN-RSSIから妨害波のED-RSSIを減算した減算値DN-RSSIを採用する。

減算値DN-RSSIは、無線LANと妨害波のそれぞれの受信電波強度の相対的な強度差を表す。よって、妨害波の受信電波強度が高くても、無線LANの受信電波強度がそれよりも十分に高い場合には減算値DN-RSSIが所定値DN以上となり、無線LANによる通信を継続して高いスループットを維持できる。

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する第１の電波強度取得部と、
妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する第２の電波強度取得部と、
前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する判断部と、
前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える切換部と、
を有する無線通信制御装置。

（付記２） 前記切換部は、前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低くはないと判断された場合に、前記切換えを行わずに、前記第１の通信方式による通信を継続させることを特徴とする付記１に記載の無線通信制御装置。

（付記３） 前記第２の電波強度取得部は、前記第２の指標の取得を一時に行うことを特徴とする付記１又は付記２に記載の無線通信制御装置。

（付記４） 前記第１の通信方式による通信のスループットは、前記第２の通信方式による通信のスループットよりも速いことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれかに記載の無線通信制御装置。

（付記５） 前記第２の通信方式は、携帯電話網を利用した通信方式であることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の無線通信制御装置。

（付記６） 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する第１の電波強度取得部と、
妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する第２の電波強度取得部と、
前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する判断部と、
前記第１の通信方式と第２の通信方式との間で自装置の通信方式を切替える切換部とを有し、
前記切換部は、前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低くはないと判断された場合に、前記第１の通信方式による通信を継続させることを特徴とする無線通信制御装置。

（付記７） 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する処理と、
妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する処理と、
前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する処理と、
前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える処理と、
をコンピュータに実行させる無線通信制御プログラム。

（付記８） 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得し、
妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得し、
前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断し、
前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える、
無線通信制御方法。

１…通信システム、２…無線端末、３…基地局、４…アクセスポイント、５…発生源、１１…第１のアンテナ、１２…第２のアンテナ、１３…無線LAN RF処理部、１４…LTE RF処理部、１５…DSP、１６…プロセッサ、１７…RAM、１８…ROM、１９…記録媒体、２０…無線通信制御装置、３２…無線LANベースバンド処理部、３３…無線LAN制御部、３５…LTEベースバンド処理部、３６…LTE制御部、３８…第１の電波強度取得部、３９…第２の電波強度取得部、４１…判断部、４２…切換部。

Claims (5)

1. 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する第１の電波強度取得部と、
   妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する第２の電波強度取得部と、
   前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する判断部と、
   前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える切換部と、
   を有する無線通信制御装置。
2. 前記切換部は、前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低くはないと判断された場合に、前記切換えを行わずに、前記第１の通信方式による通信を継続させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御装置。
3. 前記第２の電波強度取得部は、前記第２の指標の取得を一時に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信制御装置。
4. 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得する処理と、
   妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得する処理と、
   前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断する処理と、
   前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える処理と、
   をコンピュータに実行させる無線通信制御プログラム。
5. 第１の通信方式の受信電波強度を示す第１の指標を取得し、
   妨害波の受信電波強度を示す第２の指標を取得し、
   前記第１の指標から前記第２の指標を減算した減算値が所定値よりも低いか否かを判断し、
   前記判断によって前記減算値が前記所定値よりも低いと判断された場合に、自装置の通信方式を前記第１の通信方式から第２の通信方式に切替える、
   無線通信制御方法。

Images