JP4687132B2 - 通信品質測定方法および携帯通信端末 - Google Patents

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Description

この発明は、携帯通信端末と基地局との間の通信品質を携帯通信端末側で周期的に測定する通信品質測定方法および携帯通信端末に関するものである。
近年、携帯通信端末として携帯電話機を用いる携帯電話システムは、PDCなどの第2世代のシステムからW−CDMAなどの第3世代のシステムへ移行して来ている。W−CDMAのシステムでは、PDCなどのシステムに比べ、一般的に携帯電話機における消費電力が高く、この消費電力を如何にして減らすかが課題の一つになっている。消費電力が高いと、通話時間や待受け時間が短くなってしまう。
携帯電話機では、通話やパケット通信を行っていない待ち受けの状態でも、ユーザへ通知するアンテナバー(アンテナピクト)を表示するため、現在その通信エリア内にある基地局との間の無線状態の品質(通信品質)を常に測定している。従来は、基地局との間の通品品質の測定を一定周期で行っており、この一定周期での通信品質の測定が携帯電話機での消費電力を増加させる一因となっている。
このため、例えば特許文献1では、基地局との間の通信品質の測定周期を制御することにより、携帯電話機での消費電力の節約を図るようにしている。すなわち、基地局との間の通信品質のレベルに応じ、通信品質のレベルが高い場合には通信品質の測定周期を長くし、通信品質のレベルが低い場合には通信品質の測定周期を短くするようにしている。
特開2001−169339号公報
しかしながら、上述した特許文献1に示された技術によると、携帯電話機を持つユーザが或る基地局の通信エリアに長時間留まり、ビルなどの影に隠れるなどして、基地局との間の通信品質のレベルが低い状態が長時間続いたような場合、通信品質の測定周期が短くなり続け、携帯電話機での消費電力が増大してしまう。例えば、ユーザが会社の自席で仕事をしていたり、自宅に居たり、就寝しているような場合、このような状態になる虞れがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、会社や自宅など携帯通信端末を持つユーザが長時間留まると思われる基地局の通信エリアでは、基地局との間の通信品質のレベルに拘わらず通信品質の測定周期を長くして、携帯通信端末での消費電力の増大を防ぐことが可能な通信品質測定方法および携帯通信端末を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明は、携帯通信端末と基地局との間の通信品質を携帯通信端末側で周期的に測定する通信品質測定方法において、基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M(M≧1)番目までの基地局の通信エリアに携帯通信端末が入った場合、通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するようにしたものである。
なお、基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M番目までの基地局の通信エリアに携帯通信端末が入った場合、通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するようにし、携帯通信端末が入った通信エリアが累積時間が長い上位M番目までの基地局の通信エリアでなかった場合、その通信エリアに携帯通信端末が入ってからの滞留時間を計測し、この滞留時間が予め定められた所定時間に達した場合、通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するようにしてもよい。
また、基地局の通信エリアに留まった携帯通信端末の累積時間をチェックし、予め定められた一定期間、その累積時間が更新されなかった場合、その累積時間と基地局との関係を示す基地局情報を削除するようにしてもよい。
また、本発明は、上述した通信品質測定方法を適用した携帯通信端末(携帯電話機、PHS、通信機能を有するPDAなどの携帯機器を含む)としても構成することができる。
本発明によれば、基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M番目までの基地局の通信エリアに携帯通信端末が入った場合、通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するようにしたので、会社や自宅など携帯通信端末を持つユーザが長時間留まると思われる基地局の通信エリアでは、基地局との間の通信品質のレベルに拘わらず通信品質の測定周期を長くして、携帯通信端末での消費電力の増大を防ぐことが可能となる。
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施に用いる携帯電話システムの一例を示し、IMT−2000と呼ばれるW−CDMAの携帯電話システムのブロック構成図である。この携帯電話システム100において、1は携帯電話機、2は基地局、3は基地局2を統括制御するRNC(Radio Network Contoroller )、4は位置登録の制御や呼制御、ユーザ情報などを管理するCN(Core Netowork )であり、基地局2にRNC3が接続され、RNC3にCN4が接続されている。なお、Sは基地局2の通信エリア(以下、セルと呼ぶ)であり、図では1つしか示していないが基地局2はシステム中に多数存在する。
図2に携帯電話機1のハード構成の概略を示す。同図において、1−1はCPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)、1−2はRAM(Random Access Memory)、1−3はROM(Read Only Memory)、1−4は操作部、1−5は表示部、1−6,1−7はインターフェイスである。CPU1−1は、RAM1−2にアクセスしながら、ROM1−3に格納されたプログラムに従って動作する。ROM1−3には、本実施の形態特有のプログラムとして、通信品質測定周期変更プログラムが格納されている。
図3にW−CDMAの携帯電話システムで想定されている無線インターフェイスのプロトコルアーキテクチャを示す。このプロトコルアーキテクチャにおいて、無線リソースを制御するRRC(Radio Resource Control:Layer4)は、上位レイヤへデータ伝送サービスを提供するRLC(Radio Link Layer:Layer3)、RLCへ論理チャネルの伝送や無線リソースの割り当てを行うMAC(Medium Access Control:Layer2 )を介し、トランスポートチャネルによる無線伝送や無線品質等を測定するPHY(物理レイヤ:Layer1)へ接続される。このプロトコルアーキテクチャにおいて、通信品質測定の制御は、RRCがPHYに指示することで実現される。
携帯電話機1は、音声通話やテレビ電話、パケット通信を行っていない待ち受けの状態でも、ユーザへ通知するアンテナバー(アンテナピクト)を表示するため、現在その通信エリア内にある基地局2との無線状態の品質(通信品質)を常に測定する。この例では、図3に示したプロトコルアーキテクチャにおいて、RRCがPHYに定期的な通信品質の測定指示を行い、その測定結果をRRCがPHYから受信し、その結果をアプリケションへ転送し、アンテナバーという形でユーザへ通知する。
一般的に、携帯電話機が電力を消費する時間は携帯電話機のCPUが動作している時間であるため、通信品質の測定が周期的に実施された場合、通信品質の測定とアンテナバーの表示に電力を要し、その分消費電力が増えることになる。従来は、基地局との間の通信品質の測定を一定周期で行っていたため、この一定周期での通信品質の測定が携帯電話機での消費電力を増加させる一因となっていた。
これに対し、本実施の形態の携帯電話機1では、携帯電話機1を持つユーザが基地局2のセルSに長時間留まった場合、ユーザへの通信品質の通知要求が高くないと判断し、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLへ変更するようにする。すなわち、携帯電話機1を持つユーザが基地局2のセルSに長時間留まった場合、ユーザが会社の自席で仕事をしていたり、自宅に居たり、就寝しているものと判断し、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLへ変更するようにする。
具体的には、次のような条件1と条件2とを定め、条件1と条件2のどちらかが満たされれば、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLへと変更する。
(1)条件1
基地局2毎にその基地局2のセルSに留まった携帯電話機1の時間(滞留時間)を累積し、この累積時間(累積滞留時間)が長い上位M(M≧1)番目までの基地局2のセルSに携帯電話機1が入った場合。
(2)条件2
携帯電話機1が基地局2のセルSに入ってからの滞留時間を計測し、この滞留時間が予め定められた所定時間Tに達した場合。
図4は基地局2毎にその基地局2のセルSに留まった携帯電話機1の時間を累積したセル保存リストの一例を示す図である。このセル保存リストは携帯電話機1側で作成される。携帯電話機1は、基地局2のセルSをその基地局2から送られてくるスクランブリングコード(SRCD)と周波数(FID)との組合せとして管理し、セルS毎にそのセルSに留まった携帯電話機1の累積時間を記憶する。携帯電話機1の累積時間の算出については後述する。なお、スクランブリングコード(SRCD)とは、W−CDMAのシステムで使用される拡散コードで、基地局毎に異なる値が設定される。また、周波数(FID)とは、その基地局が定める携帯電話機との間の通信品質の測定周波数(f=1/TS)のことである。
このセル保存リストにおいて、1行毎の情報、すなわち「セル」,「スクランブリングコード」,「周波数」,「累積時間」の情報の塊をセル情報(基地局情報)と呼ぶ。本実施の形態では、N(N>M)個のセル情報を保存し管理することができるものとする。また、このセル保存リストは、携帯電話機1が他のセルSへ移動したタイミングで更新され、そのセル情報が累積時間の長い順に並べ替えられる。
次に、図6に示すフローチャートを参照しながら、携帯電話機1におけるCPU1−1の通信品質測定周期変更プログラムに従う処理動作について説明する。なお、前提条件として、携帯電話機1内には既に図4に示した内容のセル保存リストが作成されているものとする。また、ここでは暫定的に、M=2個、T=3時間、TS=2秒、TL=20秒とする。また、携帯電話機1を持つユーザの行動として、図5に示すように、最初は基地局2−3のセルS3に居り、セルS3から基地局2−1のセルS1に移動し、その後4時間セルS1に留まった後、基地局2−2のセルS2へ移動し、セルS2に4時間留まった後、他の任意のセルへ移動する場合を想定する。また、参考として、この際のタイムチャートを図7に示す。
〔セルS3からS1への移動:移動1〕
ユーザがセルS3からセルS1へ移動すると、CPU1−1は、セルタイマ(ソフトタイマ)を起動する(ステップ601:図7の#1)。また、基地局2−3から送られてくるスクランブリングコードと周波数との組合せから、移動先のセルがセルS1であることを認識し、セル保存リスト(図4)内のセル情報をチェックする(ステップ602)。ここで、セルS1に滞留した携帯電話機1の累積時間が上位M番目までに入っていれば(ステップ603のYES)、ステップ604へ進み、上位M番目までに入っていなければ(ステップ603のNO)、ステップ609へ進む。
この場合、セルS1に滞留した携帯電話機1の累積時間は「100日」で、リスト中の最上位であり、上位M(M=2)番目までに入っているので、ステップ604へ進む。ステップ604において、CPU1−1は、通信品質の測定周期を通常の通信品質の測定周期である短周期TSから長周期TLに変更する(図7の#2)。これにより、ユーザがセルS1に留まっている間、通信品質の測定周期が長周期TLとされ、通信品質の測定回数が減少し、携帯電話機1での消費電力の増大が防がれる。
〔セルS1からS2への移動:移動2〕
その後、セルS1に4時間留まった後、セルS2へユーザが移動すると、CPU1−1は、このセル間の移動を検知し(ステップ605のYES)、ステップ601でその計時を開始したセルタイマをリセットすると共に(ステップ606)、セル保存リストを更新し(ステップ607:図7の#3)、通信品質の測定周期をそれまでの長周期TLから短周期TSへ変更する(ステップ608:図7の#4)。
図8にこの時の更新後のセル保存リストを示す。この場合、CPU1−1は、セルタイマのリセット直前の計時時間を読み取り、この計時時間をそれまでのセルS1における累積時間にプラスし、セルS1における新たなる累積時間とする。また、セル保存リストの更新に際し、そのセル情報を累積時間の長い順に並べ替える。この例では、ユーザがセルS1に4時間留まったので、セルS1における累積時間が「100日4時間」とされ、この累積時間は前回と同じくリスト中の最上位なので、セル情報の順番はそのままとなる。
次に、CPU1−1は、セルS3からセルS1への移動時と同様にして、セルタイマを起動し(ステップ601:図7の#5)、基地局2−2から送られてくるスクランブリングコードと周波数との組合せから、移動先のセルがセルS2であることを認識し、セル保存リスト(図8)内のセル情報をチェックする(ステップ602)。ここで、セルS2に滞留した携帯電話機1の累積時間が上位M番目までに入っていれば(ステップ603のYES)、ステップ604へ進み、上位M番目までに入っていなければ(ステップ603のNO)、ステップ609へ進む。
この場合、セルS2に滞留した携帯電話機1の累積時間は「1時間」で、リスト中の3番目であり、上位M(M=2)番目までに入っていないので、ステップ609へ進む。ステップ609において、CPU1−1は、ステップ601でその計時を開始したセルタイマの計時時間、すなわちセルS2における携帯電話機1の滞留時間をチェックし、この滞留時間が所定時間T(T=3時間)となれば(ステップ609のYES)、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLに変更する(ステップ610)。
この例において、ユーザはセルS2に4時間留まった後、他の任意のセルへ移動するので、セルS2に入ってから3時間が経過した時点で、通信品質の測定周期が短周期TSから長周期TLに変更される(図7の#6)。これにより、ユーザがセルS2から他の任意のセルに移動するまでの1時間の間、通信品質の測定周期が長周期TLとされ、通信品質の測定回数が減少し、携帯電話機1での消費電力の増大が防がれる。
〔セルS2から他の任意のセルへの移動:移動3〕
ユーザがセルS2に4時間留まった後、他の任意のセルへ移動すると、CPU1−1は、このセル間の移動を検知し(ステップ611のYES)、セルタイマをリセットすると共に(ステップ606)、セル保存リストを更新し(ステップ607:図7の#7)、通信品質の測定周期をそれまでの長周期TLから短周期TSへ変更する(ステップ608:図7の#8)。
図9にこの時の更新後のセル保存リストを示す。この場合、CPU1−1は、セルタイマのリセット直前の計時時間を読み取り、この計時時間をそれまでのセルS2における累積時間にプラスし、セルS2における新たなる累積時間とする。なお、この場合も、上述と同様に、セル保存リストの更新に際し、そのセル情報を累積時間の長い順に並べ替える。この例では、ユーザがセルS2に4時間留まったので、セルS2における累積時間が「5時間」とされる。この累積時間はセルS3における累積時間(3時間)よりも長いので、セルS2のセル情報とセルS3のセル情報との順番が入れ替えられる。
なお、ユーザがセルS2に入った後、3時間経過する前に他の任意のセルに移動した場合(ステップ612のYES)、CPU1−1は、ステップ606,607と同様にして、セルタイマのリセット、セル保存リストの更新を行う(ステップ613,614)。
〔セル情報の削除〕
また、図6に示したフローチャートには示されていないが、CPU1−1は、セル保存リストを定期的にチェックし、その累積時間が一定期間(X日)更新されないセル情報については、そのセル情報をセル保存リストから削除する。例えば、図9に示したセル保存リストにおいて、セルS1における累積時間がX日間更新されなかった場合、すなわちX日間ユーザがセルS1に入らなかった場合、セル保存リストからセルS1のセル情報が削除される。この場合、セル保存リストでは、以降のセル情報が順次繰り上がるという形となる。
以上の説明から分かるように、本実施の形態の携帯電話システム100では、携帯電話機1において、基地局2との間の通信品質の測定周期が動的に変化するので、携帯電話機1での消費電力の節約が図られ、携帯電話機1での通話時間や待ち受け時間を長くすることができるようになる。また、会社や自宅など携帯電話機1を持つユーザが長時間留まると思われる基地局2のセルSでは、基地局2との間の通信品質のレベルに拘わらず通信品質の測定周期が長くなるので、すなわち基地局2との間の通信品質のレベルが低くても通信品質の測定周期が長くなるので、特許文献1に示された通信品質の測定周期の制御方法ではなし得なかった携帯電話機1での消費電力の増大を防ぐことができる。
参考として、図10に、携帯電話機1の要部の機能ブロック図を示す。携帯電話機1は、セル間移動検知手段11と、セルタイマ12と、セル保存リスト13と、上位M番内判定手段14と、T時間経過判定手段15と、通信品質測定周期変更手段16と、セル情報削除手段17とを備えている。
この機能ブロック図において、セル間移動検知手段11は、携帯電話機1のセル間移動を検知する。セルタイマ12は、セル間移動検知手段11によってセル間移動が検知されると、その計時動作を開始する。セル保存リスト13はセル情報を保持する。セル保存リスト13におけるセル情報は、セル間移動検知手段11によってセル間移動が検知されると、セルタイマ12における計時時間に基づいて更新される。
上位M番内判定手段14は、セル間移動検知手段11によってセル間移動が検知されると、セル保存リスト13にアクセスし、移動先のセルに滞留した累積時間が上位M番目までに入っているか否かを判定し、上位M番目までに入っていれば、通信品質測定周期変更手段16へ短周期TSから長周期TLへの変更命令を送る。上位M番目までに入っていなければ、T時間経過判定手段15へ、T時間経過判定指令を送る。
T時間経過判定手段15は、上位M番内判定手段14からのT時間経過判定指令を受け、セルタイマ12が計測する移動先のセルに入ってからの経過時間をチェックし、この経過時間が予め定められている所定時間Tに達すれば、通信品質測定周期変更手段16へ短周期TSから長周期TLへの変更命令を送る。
通信品質測定周期変更手段16は、上位M番内判定手段14からの短周期TSから長周期TLへの変更命令に応じ、またT時間経過判定手段15からの短周期TSから長周期TLへの変更命令に応じ、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLへ変更する。また、セル間移動検知手段11がセル間移動を検知すると、通信品質の測定周期を長周期TLから短周期TSへ戻す。
セル情報削除手段17は、セル保存リスト13を定期的にチェックし、累積時間がX日間更新されなかったセル情報をセル保存リスト13から削除する。
なお、上述においては、セル間移動時にセルタイマのリセット直前の計時時間を読み取り、セル保存リストにおける累積時間に加算するようにしたが、セルに入ってから所定時間が経過する毎に、そのセル情報の累積時間を更新するようにしてもよい。この場合、累積時間の単位は、累積時間の更新間隔を減らすために、秒や分ではなく、時間(Hour)とした方がよい。
また、上述においては、IMT−2000(W−CDMA)の携帯電話システムを例にとって説明したが、他のシステムにも同様にして適用することが可能である。但し、この場合、セルの識別方法は各々のシステムに適応させる必要がある。
また、上述においては、通信品質の測定周期を短周期TSから長周期TLへと変更する際、条件1と条件2とを組み合わせるようにしたが、条件1だけとしてもよい
また、上述においては、暫定的に、M=2個、T=3時間、TS=2秒、TL=20秒としたが、これらの値はあくまでも一例であり、必要に応じて任意に定められるものであることは言うまでもない。
また、通信携帯端末も携帯電話機に限られるものではなく、PHS、通信機能を有するPDAなどの携帯機器などへも同様にして適用することができる。
本発明の実施に用いる携帯電話システムの一例を示すブロック構成図である。 この携帯電話システムにおける携帯電話機のハード構成の概略を示す図である。 W−CDMAの携帯電話システムで想定されている無線インターフェイスのプロトコルアーキテクチャを示す図である。 基地局毎にその基地局のセルに留まった携帯電話機の時間を累積したセル保存リストの一例を示す図である。 携帯電話機を持つユーザの行動の一例を示す図である。 携帯電話機におけるCPUの通信品質測定周期変更プログラムに従う処理動作を説明するフローチャートである。 図5に示したユーザの行動に伴う通信品質の測定周期の変更状況を示すタイムチャートである。 ユーザがセルS1からS2へ移動した時の更新後のセル保存リストを示す図である。 ユーザがセルS2から他の任意のセルへ移動した時の更新後のセル保存リストを示す図である。 携帯電話機の要部の機能ブロック図である。
符号の説明
100…携帯電話システム、1…携帯電話機、2…基地局、3…RNC、4…CN、S…通信エリア(セル)、1−1…CPU、1−2…RAM、1−3…ROM、1−4…操作部、1−5…表示部、1−6,1−7…インターフェイス、11…セル間移動検知手段、12…セルタイマ、13…セル保存リスト、14…上位M番内判定手段、15…T時間経過判定手段、16…通信品質測定周期変更手段、17…セル情報削除手段。

Claims (6)

  1. 携帯通信端末と基地局との間の通信品質を前記携帯通信端末側で周期的に測定する通信品質測定方法において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M(M≧1)番目までの基地局の通信エリアに前記携帯通信端末が入った場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するステップ
    を有することを特徴とする通信品質測定方法。
  2. 携帯通信端末と基地局との間の通信品質を前記携帯通信端末側で周期的に測定する通信品質測定方法において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M(M≧1)番目までの基地局の通信エリアに前記携帯通信端末が入った場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するステップと、
    前記携帯通信端末が入った通信エリアが前記累積時間が長い上位M番目までの基地局の通信エリアでなかった場合、その通信エリアに前記携帯通信端末が入ってからの滞留時間を計測し、この滞留時間が予め定められた所定時間に達した場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更するステップと
    を有することを特徴とする通信品質測定方法。
  3. 請求項1又は2に記載された通信品質測定方法において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の累積時間をチェックし、予め定められた一定期間、その累積時間が更新されなかった場合、その累積時間と基地局との関係を示す基地局情報を削除するステップ
    を有することを特徴とする通信品質測定方法。
  4. 基地局との間の通信品質を周期的に測定する通信品質測定手段を有する携帯通信端末において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M(M≧1)番目までの基地局の通信エリアに前記携帯通信端末が入った場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更する手段
    を有することを特徴とする携帯通信端末
  5. 基地局との間の通信品質を周期的に測定する通信品質測定手段を有する携帯通信端末において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の時間を累積し、この累積時間が長い上位M(M≧1)番目までの基地局の通信エリアに前記携帯通信端末が入った場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更する手段と、
    前記携帯通信端末が入った通信エリアが前記累積時間が長い上位M番目までの基地局の通信エリアでなかった場合、その通信エリアに前記携帯通信端末が入ってからの滞留時間を計測し、この滞留時間が予め定められた所定時間に達した場合、前記通信品質の測定周期を短周期から長周期へ変更する手段と
    を有することを特徴とする携帯通信端末
  6. 請求項4又は5に記載された携帯通信端末において、
    前記基地局毎にその基地局の通信エリアに留まった前記携帯通信端末の累積時間をチェックし、予め定められた一定期間、その累積時間が更新されなかった場合、その累積時間と基地局との関係を示す基地局情報を削除する手段
    を有することを特徴とする携帯通信端末
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