JP4694034B2 - 携帯通信端末 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端末における基地局からの信号の受信状態に基づいて端末側で下りデータ通信速度を予測し、予測した下りデータ通信速度を基地局へ通知することにより、基地局が予測下りデータ通信速度でデータを通信するデータ通信方式を採用する携帯通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の高速無線通信方式としてcdma2000 1x-EV DO方式が開発されている。
上記cdma2000 1x-EV DO方式は、Qualcomm社によるcdma2000 1xの拡張方式であるHDR（High Data Rate）方式を標準化した方式として、電波産業会ARIBにおいてStd.T-64 1S-2000 C.S.0024“cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification"で標準化されているもので、現在国内ではKDDI社によりサービスされているcdmaOne方式（国内ではARIB T-53、北米、韓国等ではEIA/TIA/IS-95等）を拡張し、第３世代方式（３Ｇ）に対応させたcdma2000 1x方式を更にデータ通信に特化して通信速度を改善することを目的とした方式である。
なお、cdma2000 lx-EV DOにおいて、EVはEvolution、DOはData onlyの意である。
【０００３】
cdma2000 1x-EV DO方式では、携帯通信端末から受信した受信状態を通知する情報に基づいて、基地局が当該端末へ送信するデータの変調方式を切り替えることにより、当該端末の受信状態が良好な時は誤り耐性が低いが高速な通信レート、受信状態が悪いときは低速だが誤り耐性の高い通信レートを使用することが可能となっている。
この方式では、下りデータ通信速度は、従来のcdmaOne方式のように受信状態を示すＣＩＲ（搬送波対干渉比）の瞬時の値で単純に決定されるのではなく、予測や過去の下りデータ伝送の誤り率等の統計データによる補正等により変化する。すなわち、現在普及している通信方式であるＣＤＭＡでは、cdma2000 1x-EV DO方式のように、場所によるデータ通信速度の変化がそれほど顕著でないことから、受信状態等の判断も、基地局から受信するパイロット信号から求めたEc/Io（パイロット信号強度対全受信信号強度）、ＣＩＲ等の瞬時値に基づいて行う程度のものであった。
【０００４】
これに対し、cdma2000 1x-EV DO方式では、予測や過去の下りデータ伝送の誤り率等の統計データによる補正等を考慮して求められた極めて正確なデータ通信速度を直接的に示す予測下りデータ通信速度（ＤＲＣ；Data Rate Control Bit）をテーブルとして端末側が備え、このテーブルに基づいて、上記予測下りデータ通信速度を端末から前記基地局へ通知するようになっている。これにより、上記した種々の通信レートでのデータ通信が行われる。
【０００５】
また、cdma2000 1x-EV DO方式の下り方向（基地局から携帯通信端末への方向）では、時間を1/600秒単位で分割し、その時間内では一つの携帯通信端末だけとの通信を行い、通信相手の携帯通信端末を時間により切り替えることにより複数の携帯通信端末と通信を行う、時分割多重アクセス（TDMA；time division multiplex access）を採用している。これにより、常に、個々の携帯通信端末に対して最大の電力を持ってデータ送信を行うことが可能となり、携帯通信端末間で行うデータ通信を最速の通信速度で行うことができる。
【０００６】
このように、上述したcdma2000 1x-EV DO方式は、基地局から携帯通信端末への方向のデータ通信速度が携帯通信端末における受信状態（例えば受信電界強度、搬送波対干渉比=ＣＩＲ）によって、大きく変化するという特性を有している。
例えば、携帯通信端末が受信状態が最も良好なときであれば通信速度2.4Mbpsでのデータ通信が可能となるが、受信状態が悪いときでは数10kbps程度にまでデータ通信速度が低下することになる。
【０００７】
なお、cdma2000 1x-EV DO方式では、携帯通信端末のその時々の受信状態で常に誤り率が１％以下となるよう、上記データ通信速度が定められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように下りデータの誤り率が１％以下となるようデータ通信速度が設定される場合、下りデータの状態等に応じて最適な誤り率とデータ通信速度を選択できないという問題があった。
【０００９】
例えば、下りデータがＵＤＰ/ＩＰプロトコルによるストリーミングである場合、誤り率は１％以上であってもよいが、通信速度を高速にすることが求められる。又、下りデータがオンラインゲームに関わるデータである場合、通信速度は低くてもよいが誤り率を１％以下とし、データ再送による遅延を避けることが求められる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、下りデータの状態や下りデータ再生時における端末の状態に応じて、最適の誤り率とデータ通信速度でデータ通信を行うことができる携帯通信端末を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る携帯通信端末は、下りデータコンテンツの種別、下りデータを再生するアプリケーションの種別、下りデータの通信プロトコルの種別から少なくともいずれか１つの種別を取得する取得手段と、基地局からの信号の受信強度に予め関連付けられた下りデータ通信速度のテーブルと、前記取得手段が取得した種別と、前記基地局からの信号の受信強度に応じ、前記テーブルを参照して、次の受信タイミングにおける下りデータ通信速度を決定する決定手段と、前記決定手段が決定した次の受信タイミングにおける下りデータ通信速度を前記基地局へ通知する通知手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るcdma2000 1x-EV DO方式を採用した携帯通信端末の構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る携帯通信端末は、アンテナ１、共用器３、復調器５、変調器１９からなるＲＦ部と、復号器７、予測器１１、後述のテーブルを格納するＣＩＲ−ＤＲＣ変換部（選択手段、数値変動手段）１３、マルチプレクサ（ＭＵＸ；Multiplexer）１５からなるベースバンド処理部と、ＣＰＵ（状態取得手段、通知手段）９、後述するアプリケーションソフトを含む各種情報を格納するメモリ２１、液晶ディスプレイ等からなる表示部２３、キーパッド、キーボード等の操作部２５を備えている。
また、当該携帯通信端末を無線モデムとして使用できるように、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）２９との外部インターフェース（例えばシリアルポート、パラレルポート、ＵＳＢ、blue-tooth、赤外線通信、１０base-T LAN等）２７を備えている。
【００１５】
《cdma2000 1x-EV DO方式を採用した当該携帯通信端末の動作概要》
次に、上記構成からなる携帯通信端末について、cdma2000 1x-EV DO方式の動作概要を説明する。
携帯通信端末によって受信された基地局からの下りパイロット信号は、アンテナ１、共用器３を経由して復調器５により復調される。このとき、復調器５は、基地局から受信した受信信号の変調方式に対応する復調方式によって、ベースバンド帯域の受信信号から多重化信号を復調する。なお、本実施形態においては、ＱＰＳＫ（quadriphase phase shift keying）、８ＰＳＫ（８ phase shift keying）、１６ＱＡＭ（１６ amplitude modulation）の３種のいずれかの復調方式によって復調を行う。
【００１６】
復調器５によって復調された受信データは、復号器７へ出力され、復号器７によって復号処理される。即ち、スペクトル拡散されている受信多重化信号をスペクトル逆拡散する。
ここで、自局に割り当てられた受信データ（例えば、通話相手からの通話信号やダウンロードを希望したデータ等）があった場合には、受信データは復号器７からＣＰＵ９へ出力される。この受信データは、ＣＰＵ９内において処理されるか、又はＣＰＵ９及び外部インターフェース２７を経由して外部のＰＣ等２９へ送られる。
更に、復号器７は復号処理の過程において、Ec/Io（パイロット信号強度対全受信信号強度)を求め、以下に示す（１）式に基づいてＣＩＲ（搬送波対干渉比）を算出する。
ＣＩＲ=(Ec/lo)/(１-Ec/lo)…（１）
【００１７】
上述の式に基づいて求められたＣＩＲは、復号器７から予測器１１に出力され、予測器１１において、次の受信スロットタイミング(ここで、1スロットは1.66ms=1/600秒)におけるＣＩＲの値が予測される。
ここでの予測の方法については、特に限定しないが、線形予測等の方法が例として挙げられる。
また、上記予測器１１が何スロット後のＣＩＲを予測すればよいかを指示する情報は、当該携帯通信端末の電源オン時に基地局から送信されてくる種々の制御信号に含まれている。
そして、予測器１１によって求められた予測ＣＩＲは、続くＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３へ出力される。
【００１８】
ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、図２に示す（ＣＩＲ−ＤＲＣ変換）テーブルを備え、このテーブルに基づいて、予測ＣＩＲをＤＲＣに変換する。このＤＲＣとは、予測ＣＩＲから期待される、当該携帯通信端末において所定の誤り率以下で受信可能な最高通信速度である。
ここで、図２に示したように、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換テーブルには、基準ＣＩＲに対応するＤＲＣが定義されている。ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、入力された予測ＣＩＲが基準ＣＩＲであった場合には、そのＣＩＲに対応するＤＲＣをＣＰＵ９へ出力する。一方、予測器１１から入力された予測ＣＩＲが基準ＣＩＲでなかった場合には、入力された予測ＣＩＲに最も近い基準ＣＩＲに対応するＤＲＣを取得するか、又は、入力された予測ＣＩＲに最も近い２値のＣＩＲから補間することにより、補間したＣＩＲに対応するＤＲＣを取得する。
これにより、各予測ＣＩＲに応じたＤＲＣを取得することができ、より正確な受信状態を基地局に対して通知することが可能となる。
【００１９】
上述したように求められたＤＲＣは、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３からＣＰＵ９へ出力される。ＤＲＣが入力されると、ＣＰＵ９は、当該携帯通信端末において生成された、又は、外部のＰＣ等２９から外部インタフェース２７を経由して入力された送信データがあるか否かを判断する。そして、送信データがある場合には、ＣＰＵ９は、上述したＤＲＣと共にこの送信データをマルチプレクサ１５へ出力する。一方、送信データがない場合には、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３から入力されたＤＲＣをマルチプレクサ（ＭＵＸ；Multiplexer）１５へ出力する。
【００２０】
ＣＰＵ９から出力されたＤＲＣや送信データは、マルチプレクサ１５によって多重化され、符号化器１７によって更に符号化され、変調器１９によって特定の変調方式（例えば、ＱＰＳＫ）により変調され、共用器３及びアンテナ１を経由して基地局へ送信される。基地局では、各携帯通信端末から受信したＤＲＣに基づいて、次のスロットをどの携帯通信端末への送信に使用するか、及びその送信での通信速度(および変調方式)を決定する。
【００２１】
《第１の実施形態》
次に、本発明の第１の実施形態に係る携帯通信端末の動作について説明する。
本発明の第１の実施形態では、上述したＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３が予測ＣＩＲをＤＲＣに変換する際、図２に示す標準テーブルだけでなく、図３に示す別のテーブルを参照することが特徴になっている。以下、ＤＲＣへの変換処理を、フロー図４を参照して説明する。
【００２２】
図４において、まず、ＣＰＵ９は、下りデータの状態として、下りデータ（コンテンツ）の種別を取得する（ステップＳ１００）。取得方法としては、例えば、端末側でダウンロード希望するコンテンツを指定して基地局に送信する際、コンテンツの種別（カテゴリ等）を入力するようにすればよい。又、コンテンツヘッダ部分にコンテンツの属性情報を記録しておき、このコンテンツがダウンロードされ始める際、ヘッダ情報を端末側で取得するようにしてもよい。ＣＰＵ９は、取得した種別をＣＩＲ−ＤＲＣ変換手段１３へ出力する。
【００２３】
次に、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、上記種別に対応するテーブルを選択する（ステップＳ１１０）。ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、図２の標準テーブルの他、図３のテーブルを含む複数のテーブル１３ａを備えており、これらのテーブルの中から所望のテーブルを選択するようになっている。
【００２４】
ここで、図２の標準テーブルは、左欄の各ＣＩＲ値に対し、システム設計にも依存するが、通常１％以下の誤り率でデータ通信可能な通信速度をＤＲＣ値として定めている。そして、テーブルの上から下へ向かうにつれて値が大きくなるようになっている。
【００２５】
一方、図３のテーブルは、ストリーミングコンテンツの種別（カテゴリ）に応じて設けられており、例えば画像の動きの激しい種別のコンテンツ用のテーブル（図３（ａ））と、画像の動きの少ない種別のコンテンツ用のテーブル（図３（ｂ））とを含む。例えば、コンテンツのカテゴリが「サッカー」であれば、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３はこれを動きの激しいコンテンツと判断し、図３（ａ）のテーブルを選択するようになっている。
【００２６】
又、図３（ａ）のテーブルでは、左欄のＣＩＲ値において、図２の標準テーブルでのＣＩＲ値（Ｃｉ１）より値の小さいＣＩＲ値（Ｃｉ０）から順にデータが配列するようになっている。一方、右欄のＤＲＣ値は図の標準テーブルと同一である。つまり、標準テーブルの場合よりＣＩＲ値が小さくとも、これと同等のＤＲＣ値が出力されるようになっている。従って、図３（ａ）のテーブルでは、受信状態が悪くても高速で通信するような設定がされるので、サッカーの試合のストリーミングのように、動きが激しいために高い通信速度が要求される一方で、動きの激しさのゆえに多少のノイズが問題とならないような場合に、誤り率を大きく（例えば３％）して通信速度を高くすることができる。
【００２７】
一方、図３（ｂ）のテーブルでは、左欄のＣＩＲ値において、図２の標準テーブルでのＣＩＲ値（Ｃｉ１）より値の大きいＣＩＲ値（Ｃｉ２）から順にデータが配列するようになっており、最も値の大きいＣＩＲ値としてＣｉ１１が採用されている。一方、右欄のＤＲＣ値は図の標準テーブルと同一である。つまり、標準テーブルの場合に比べてＣＩＲ値が大きくとも、これと同等のＤＲＣ値が出力されるようになっている。従って、図３（ｂ）のテーブルでは、受信状態を良好にして比較的低速で通信するような設定がされるので、ニュース番組のストリーミングのように、動きが少ないために通信速度が高い必要がない一方で、動きが少ないゆえにノイズが目立つ場合に、誤り率を小さく（例えば０．５％）して通信速度を比較的低くすることができる。
【００２８】
以上のようにしてテーブルを選択した後、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、このテーブルを参照して所定のＣＩＲ値におけるＤＲＣを上述の方法で取得する（ステップＳ１２０）。そして、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は、取得したＤＲＣをＣＰＵ９へ出力する。
【００２９】
ＤＲＣが入力されると、ＣＰＵ９は、上述の方法で適宜送信データとＤＲＣとをマルチプレクサ１５へ出力し、これらの情報はマルチプレクサ１５、符号化器１７、変調器１９を介して、共用器３及びアンテナ１を経由して基地局へ送信（通知）される（ステップＳ１３０）。基地局は、このＤＲＣに基づいて通信速度を決定し、端末は最適な誤り率及び通信速度で下りデータ（コンテンツ）を受信する（ステップＳ１４０）。
【００３０】
このように、コンテンツの種別など、下りデータの状態に応じたテーブルを用意しておき、このテーブルに基づいて通信速度が決定されるので、ユーザは下りデータの状態に応じた最適な受信環境（誤り率、通信速度）で受信をすることができる。
【００３１】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る携帯通信端末の動作について説明する。第２の実施形態では、上述したＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３が図２に示す標準テーブルを用いて、予測ＣＩＲをＤＲＣに変換する際、所定のオフセットをかけて数値を変更することが特徴になっている。以下、ＤＲＣへの変換処理を、フロー図５を参照して説明する。
【００３２】
図５において、ステップＳ２００、２３０、２４０は上記図４におけるステップＳ１００、１３０、１４０とそれぞれ同様であるので説明を省略する。そして、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３は上記種別に応じ、図２の標準テーブルを参照するための予測ＣＩＲ値に所定のオフセットをかけ（ステップＳ２１０）、この予測ＣＩＲ値によりテーブルを参照してＤＲＣを上述の方法で取得する（ステップＳ２２０）。
【００３３】
図６は、予測ＣＩＲ値にオフセットをかけてテーブルを参照する態様を示している。例えば予測ＣＩＲ値がＣｉ５の場合、通常はそれに対応するＤｒ５がＤＲＣ値として取得される。一方、例えばコンテンツのカテゴリが「サッカー」であれば、上記第１の実施形態と同様、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３はこれを動きの激しいコンテンツと判断し、Ｃｉ５に正のオフセット量をかけるようになっている。これにより、ＣＩＲ値はＣｉ４と同等の値となるので、取得されるＤＲＣ値はＤｒ６となり、誤り率が大きいものの通信速度を高くして通信することができる。
【００３４】
又、コンテンツが「ニュース番組」であれば、上記第１の実施形態と同様、ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部１３はこれを動きの少ないコンテンツと判断し、Ｃｉ５に負のオフセット量をかけるようになっている。これにより、ＣＩＲ値はＣｉ６と同等の値となるので、取得されるＤＲＣ値はＤｒ４となり、通信速度は低いが誤り率を小さくして通信することができる。
【００３５】
このように、コンテンツの種別など、下りデータの状態に応じ、テーブルを参照するための予測ＣＩＲ値（信号の受信状態）の値を変動させることで、変動後の値に応じて通信速度が決定されるので、ユーザは下りデータの状態に応じた最適な受信環境（誤り率、通信速度）で受信をすることができる。
【００３６】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
例えば、上記各実施形態ではステップＳ１００、Ｓ２００で下りデータの種別（サッカー、ニュース番組等のカテゴリ）を取得したが、下りデータを端末側で再生する際のアプリケーションの種別を取得するようにしてもよい。例えば、下りデータが動画であるストリーミングであれば、これを再生するアプリケーションとして動画再生プレイヤが起動され、静止画であれば所定の静止画再生プレイヤが起動されるので、その起動状態を取得することができる。そして、アプリケーションに応じて、図３と同様にテーブルを換えたり、図６に示すように所定のオフセットをかければよい。
【００３７】
また、下りデータの通信プロトコルを取得してもよい。例えばＵＤＰ/ＩＰプロトコルはコネクションレス型であり、このプロトコルで通信される下りデータは比較的高い誤り率を許容する傾向がある。そこで、下りデータの通信プロトコルがＵＤＰ/ＩＰであれば、誤り率が大きいが通信速度の高くなるテーブルを選んだり、予測ＣＩＲ値に正のオフセットをかけるようにすればよい。一方、ＴＣＰ/ＩＰプロトコルの場合、これと逆の操作を行えばよい。
【００３８】
通信プロトコルの取得方法としては、端末がダウンロード希望するコンテンツを指定する際のアドレス情報、例えば「http：//www.×××」から、端末自身が「http」を読取り、これに基づいて通信方法（この場合はＴＣＰ/ＩＰプロトコルに相当）を取得すればよい。また、下りデータのヘッダ等の所定領域にプロトコル情報を記録しておき、この情報をダウンロード時に端末側で取得してもよい。
さらには、上記第２の実施形態では、予測ＣＩＲ値に所定のオフセットをかけた値から標準テーブルを参照してＤＲＣを取得したが、予測ＣＩＲ値にはオフセットをかけずに標準テーブルを参照してＤＲＣを取得し、取得したＤＲＣ値にオフセットをかけるようにしてもよい。又、上記第１の実施形態で用いたテーブルでは、標準テーブルの予測ＣＩＲ値を変えたが、ＤＲＣ値を変えるようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コンテンツの種別などの下りデータの状態、あるいは下りデータ再生時における前記端末の状態に応じたテーブルを用意しておき、このテーブルに基づいて通信速度が決定されるので、ユーザは下りデータの状態等に応じた最適な受信環境（誤り率、通信速度）で受信をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る携帯通信端末の概略構成を示すブロック図である。
【図２】 ＣＩＲ−ＤＲＣ変換テーブル（標準テーブル）の一例を示す図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係るＣＩＲ−ＤＲＣ変換テーブルの一例を示す図である。
【図４】 予測ＣＩＲをＤＲＣに変換する処理フローを示した図である。
【図５】 予測ＣＩＲをＤＲＣに変換する処理フローを示した別の図である。
【図６】 予測ＣＩＲ値にオフセットをかけてテーブルを参照する態様を示す図である。
【符号の説明】
１…アンテナ、３…共用器、５…復調器、７…復号器、９…ＣＰＵ（状態取得手段、通知手段）、１１…予測器、１３…ＣＩＲ−ＤＲＣ変換部（選択手段、数値変動手段）、１３ａ…テーブル、１５…ＭＵＸ（マルチプレクサ）、１７…符号化器、１９…変調器、２１…メモリ、２３…表示部、２５…操作部、２７…外部Ｉ／Ｆ（インターフェース）、２９…ＰＣ等

Claims (1)

1. 下りデータコンテンツの種別、下りデータを再生するアプリケーションの種別、下りデータの通信プロトコルの種別から少なくともいずれか１つの種別を取得する取得手段と、
   基地局からの信号の受信強度に予め関連付けられた下りデータ通信速度のテーブルと、
   前記取得手段が取得した種別と、前記基地局からの信号の受信強度に応じ、前記テーブルを参照して、次の受信タイミングにおける下りデータ通信速度を決定する決定手段と、
   前記決定手段が決定した次の受信タイミングにおける下りデータ通信速度を前記基地局へ通知する通知手段と、
   を具備することを特徴とする携帯通信端末。

Images