JP5008948B2 - 無線通信端末及び無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、特に、マルチバンド対応の無線通信システムに用いて好適な、無線通信端末及び無線通信方法に関する。
CDMA(Code Division Multiple Access)通信に適用される無線通信端末は、発着信やデータ通信を行なう際に、チャネルの捕捉動作を開始する。そして、捕捉したチャネルの構成情報、タイミング情報を取得し、また、捕捉したチャネルのタイミングに同期させて位置登録情報等を取得する。
ところで、チャネルの受信電界強度は、無線通信端末の使用環境(地形や建物等)によっては著しく低下することがあり、チャネルの受信電界強度が低い場合には、チャネルの電波を受信したにもかかわらず、当該チャネルが捕捉できなかったものと判定され、圏内復帰処理に移行する。
この圏内復帰処理において、無線通信端末は所定の周期でチャネルの捕捉動作を行なうシステムスキャンを実行する。
無線通信端末が圏外にある場合、無線通信端末は、内部的に圏外であることを示すフラグ(圏外フラグ)をONする。このような状況にあって、ユーザが発信操作を行なっても圏外フラグがONしている間は発信できる可能性が低く、また、省電力のために発信処理を起動していなかった。
また、一旦、圏外と判定された場合、圏内復帰処理を所定周期で行うが、復帰のためのシステムスキャンを試行する通信方式が限定的であったりして、圏内復帰のために要する時間は無視できないものとなっている。
例えば、トンネルの出入り等、使用環境が極端に異なる場所では、トンネルから出てすぐに圏内復帰処理ができれば良いが、圏内復帰捕捉動作のタイミングにならない限りすぐには復帰できない。また、圏内復帰捕捉処理を行なってもすぐには圏内復帰につながるわけではない。
上記した問題を解決するために、圏外と判定された場合でも発信操作がなされればチャネルの捕捉動作を行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−23665号公報
上記した特許文献1に開示された技術によれば、圏内復帰処理において発呼成功率を向上させることができる。しかしながら、最近、1個の無線通信端末で複数の周波数帯(例えば、800MHz、2GHz)が使用可能になってきており、また、使用できる通信プロトコルについても複数(1x、EVDO)対応可能な無線通信端末が増加してきており、単一の通信システムについての複数チャネルの圏内復帰捕捉処理だけでは、ユーザが希望する通信方式での発信がなされるとは限らない。
本発明は上記した課題に基づいてなされたものであり、複数の通信方式に対応可能な無線通信端末において、圏外と判定された状態にあっても発信操作が行なわれたときに通信システムの捕捉を効率的に行い、極力、ユーザが希望する通信方式による接続を試行することのできる無線通信端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。
上記した課題を解決するために本発明の第1の観点の無線通信端末は、通信部と、複数の通信システムのうちいずれの通信システムも圏外である圏外状態において発信要求がなされると、前記通信部により複数の通信システムをスキャンさせる制御部と、を備える。
また、本発明の無線通信方法は、端末が、複数の通信システムのうちいずれの通信システムも圏外である圏外状態において発信要求がなされると、複数の通信システムをスキャンする。
本発明によれば、圏外と判定された状態にあっても、発信操作が行なわれたときに通信システムの捕捉を効率的に行い、極力、ユーザが希望する通信方式による接続を試行可能な無線通信端末及び無線通信方法を提供することができる。
本発明の実施の形態の説明に先立ち、無線通信端末10が適用可能な通信システムについての補足説明を行う。
近年、無線通信システムにおいて、使用する周波数帯の有効利用をはかるとともに、使用周波数を世界標準仕様に合わせるために周波数帯の再編が検討されている。例えば、CDMA2000 1x使用の無線通信システムにおいて、現在、日本国内では、日本仕様の800MHz帯(以下、旧800MHz帯)が用いられているが、この周波数帯が世界標準仕様である新800MHz帯へ再編される予定である
なお、旧800MHz帯と新800MHz帯とでは、使用する周波数帯のうち、上り、下りの周波数割り当て等が相違している。こうした背景から、現行の周波数帯(旧800MHz)、新たな周波数帯(新800MHz)、および高周波の周波数帯(2GHz)での通信が可能なマルチバンド対応の無線通信端末10が開発されている。
マルチバンド対応の無線通信端末10は、基地局30によって割当てられるチャネルを介して当該基地局30との間で無線通信を行なう。
このとき、無線通信端末10は、複数の周波数帯で無線信号の送受信が可能であり、具体的には、現行の周波数帯(旧800MHz)、新たな周波数帯(新800MHz)、および高周波の周波数帯(2GHz)を用いて無線信号の送受信が可能である。
上記したそれぞれ異なる周波数帯の通信システムには、基地局30と無線通信端末10間で周波数帯を識別するための識別番号として、3GPP2(3rd Generation Partnership Project 2)で規定されたバンドクラスが付与されている。
例えば、基地局30から無線通信端末10に通知される情報の中の近隣基地局リスト等において、無線通信端末10の周辺に存在する通信システムを報知する等のためにこのバンドクラスが使用される。なお、現行の周波数帯(旧800MHz)はバンドクラス3、新たな周波数帯(新800MHz)はバンドクラス0、高周波の周波数帯(2GHz)はバンドクラス6にそれぞれ分類されている。
また、各バンドクラスには、プライマリチャンネルとセカンダリチャンネルが割当てられ(但し、バンドクラス6のEVDO通信においてはプライマリチャンネルのみ)、更に、プロトコルの違い(EVDO)を考慮すれば、合計で11パターンの通信システムが存在することになる。
以下、上記した11パターンの通信システムを有するマルチバンド対応の無線通信端末の圏外発信動作(1)について、図1に示す動作フローチャートを参照しながら説明する。
無線通信端末は、通信(捕捉)可能な通信システムが格納されたスキャンリストを備えている。図1に示されるように、無線通信端末は、圏外発信要求が検出されると、スキャンリストの先頭位置に格納されている通信システムから捕捉指示を出力し、以後、リストされた通信システムの捕捉が成功するまで通信システムの捕捉試行処理(以下、システムスキャンという)を実行する。
具体的に、図1に示すフローチャートにおいて、無線通信端末は、発信要求を検知すると(S101)、リトライタイマに固定の値を設定し(S102)、更に、通信を行なうことのできない圏外状態にあるか否かを判定する(S103)。ここで、圏内発信であると判定された場合は通常の発信処理を実行し(S110)、圏外発信であると判定された場合は以下に説明する圏外発信処理を実行する。
すなわち、無線通信端末は、システムスキャンを実行する対象となる通信システムを選択するために、スキャンリストの先頭位置に格納された通信システムを捕捉候補として取得し(S104)、まず、その通信システムのシステムスキャンを行う(S105)。
そして、その通信システムの捕捉に成功した場合は(S106“Yes”)、通常の発信処理を実行するが、失敗した場合は(S106“No”)、リトライタイマのタイムアウト監視を行い、タイマが満了していないことを確認したうえで(S107“No”)、スキャンリストの2番目の位置に格納された通信システムを取得し(S108)、この通信システムによるシステムスキャンを実行する(S105の処理に戻る)。
上記した通信システムのスキャンは、リトライタイマに一律に設定された、例えば4秒間だけ繰り返し実行され、ここで、4秒経過して複数の通信システムによる捕捉が失敗に終わったことが検出されると(S107“Yes”)、端末画面上に発信失敗のメッセージが表示され、無線通信端末は待ち受け状態に移行する(S109)。
上記した圏外発信動作(1)によれば、発信開始から発信失敗を通知するまでの時間が発信に成功する可能性を問わず一律に固定されるため、発信の機会を逸し、あるいは、無駄なシステムスキャンを繰り返し実行することにより電池の無駄な消費につながることがある。
このため、後述する圏外発信動作(2)では、通信を行なうことのできない圏外状態での経過時間(滞在時間)が短時間の場合は、圏内からはそれほど遠くは離れていないために発信に成功する確率は高いが、長時間の場合は遠く離れるため発信成功率が低いことに着目して、圏外状態に遷移したときの経過時間に応じて捕捉試行処理を継続する時間を変化させることにより、発信機会を確保しながらも電池消費量の抑制をはかることとした。
なお、ここで、「圏外状態」とは、後述するプロトコル実行部(EVDOプロトコル実行部83、および1xプロトコル実行部84のいずれか)において通信システムの捕捉ができない状態が生じ、捕捉指示機能実行部86により表示部6に対して圏外表示させている状態であって、通信部1による圏内復帰処理が実行される状態であることをいう。
図2は、本発明の実施の形態にかかわる無線通信端末の内部構成を示すブロック図である。ここでは、無線通信端末10として携帯電話が例示されており、この携帯電話は、通信部1と、操作部2と、音声処理部3と、スピーカ4と、マイク5と、表示部6と、記憶部7と、制御部8とを有する。
通信部1は、複数の通信システムを捕捉し、第1の通信プロトコル(例えば、EVDO)と第2の通信プロトコル(例えば、CDMA2000 1x、以降、単に1xと省略する)にしたがい、通信ネットワークに接続される不図示の基地局との間で無線通信を行う。なお、EVDO通信は、1x通信よりも高速であり、1x通信は、EVDO通信と異なり、データ通信の他に音声通信もサポートするといった特徴を有している。
本発明と関係するところでは、通信部1は、制御部8による制御の下、圏外状態にあると判定されてからの経過時間に応じて設定される、捕捉試行処理を継続する時間幅に基づき当該時間幅で捕捉試行処理を実行する機能を持つ。詳細は後述する。
操作部は、例えば、電源キー、通話キー、数字キー、文字キー、方向キー、決定キー、発信キーなど、各種の機能が割り当てられたキーを有しており、これらのキーがユーザによって操作された場合に、その操作内容に対応する信号を発生し、これをユーザの指示として制御部8に入力する。
音声処理部3は、スピーカ4から出力される音声信号やマイク5において入力される音声信号の処理を行う。すなわち、マイク5から入力される音声を増幅し、アナログ−デジタル変換を行い、更に符号化等の信号処理を施し、デジタルの音声データに変換して制御部8に出力する。
また、音声処理部3は、制御部8から供給される音声データに復号化、デジタル−アナログ変換、増幅等の信号処理を施し、アナログの音声信号に変換してスピーカ4に出力する。
表示部6は、例えば、液晶表示パネルや有機EL(Electro-Luminescence)パネルなどの表示デバイスを用いて構成されており、制御部8から供給される映像信号に応じた画像を表示する。例えば、発信時における発信先の電話番号、着信時における着信相手の電話番号、受信メールや送信メールの内容、日付、時刻、バッテリ残量、発信成否、待ち受け画面などの各種の情報や画像を表示する。
記憶部7は、制御部8において処理に利用される各種のデータを記憶する。例えば、制御部8に備わるコンピュータのプログラム、通信相手の電話番号や電子メールアドレス等の個人情報を管理するアドレス帳、着信音やアラーム音を再生するための音声ファイル、待ち受け画面用の画像ファイル、各種の設定データ、プログラムの処理過程で利用される一時的なデータなどを保持する。
なお、上記した記憶部7は、例えば不揮発性の記憶デバイス(不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク装置など)やランダムアクセス可能な記憶デバイス(例えばSRAM、DRAM)などによって構成される。
制御部8は、携帯電話の全体的な動作を統括的に制御する。すなわち、携帯電話の各種の処理(回線交換網を介して行われる音声通話、電子メールの作成と送受信、インターネットのWeb(World Wide Web)サイトの閲覧など)が操作部2の操作に応じて適切な手順で実行されるように、上述した各ブロックの動作(通信部1における信号の送受信、音声処理部3における音声の入出力、表示部6における画像の表示など)を制御する。
制御部8は、記憶部7に格納されるプログラム(オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行するコンピュータ(マイクロプロセッサ)を備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した処理を実行する。すなわち、記憶部7に格納されるオペレーティングシステムやアプリケーションプログラム等のプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。
本発明と直接関係するところでは、制御部8は、携帯電話が通信を行なうことのできない圏外状態にあると判定された状態において通信開始の要求がなされると、通信部1に対して複数の通信システムのいずれかの捕捉を指示する捕捉指示を行う機能を有し、キー検出部81と、表示制御部82と、EVDOプロトコル実行部83と、1xプロトコル実行部84と、通信システム選択部85と、捕捉指示機能実行部86と、タイマ監視部87とにより構成される。
なお、これらのブロックが持つ機能は、記憶部7に記憶されるそれぞれのプログラムを制御部8で実行することにより達成されるものであって、制御部8内において実体的に他のブロックと区分され内蔵されるもののみを指すのではなく、あくまで説明の簡略化のために各処理部を分けて表現したものである。
キー検出部81は、操作部2からの発信操作を検出して捕捉指示機能実行部86による捕捉処理を起動する機能を持ち、また、表示制御部82は、捕捉指示機能実行部86を介して出力される発信の成否を表示部6に表示する機能を持つそれぞれユーザインタフェースとしての役割を果たす。
EVDOプロトコル実行部83は、通信部1に第1の通信プロトコル(EVDO)による捕捉を指示する第1プロトコル実行部として機能し、また、1xプロトコル実行部84は、通信部1に第2の通信プロトコル(1x)による捕捉を指示する第2プロトコル実行部として機能し、基地局との間でそれぞれ通信を実行する。
通信システム選択部85は、通信部1に対して捕捉させる通信システムを指示する機能を持ち、具体的には、捕捉指示機能実行部86から捕捉試行処理開始指示がなされ、当該捕捉試行処理を行う際に、前記圏外状態にあると判定されてから捕捉試行処理開始までの経過時間に応じて捕捉試行処理を継続する時間幅を設定し、当該時間幅で捕捉試行処理を実行する。
具体的には、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84に対し、不図示の基地局との間で捕捉試行処理を行なわせる。
なお、通信システム選択部85は、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84に対し捕捉させる通信システムを指示するにあたり、あらかじめ用意されたMRU(Most Recently Used)、もしくはPRL(Preferred Roaming List)等、捕捉可能な通信システムが所定の順序で格納されたスキャンリストを参照する。
MRUは直近に選択された通信システムを先頭位置に格納して優先的に選択されるように順序が定義づけられたデータである。また、PRLは、EVDOと1xのそれぞれに複数の通信システムを対応づけて格納され、EVDOと1xは、EVDOではEVDOが優先されるように、複数の通信システムの中では2GHz、新800MHz、旧800MHzの順に優先されるように、さらには、セカンダリチャネルよりもプライマリチャネルを優先的に選択されるように順序が定義づけられたデータである。ここで参照されるスキャンリストは、電源投入時、記憶部7にその記憶領域が確保され、システムスキャンが行なわれる都度、逐次、書き込まれるものとする。
捕捉指示機能実行部86は、通信システム選択部85に、通信システムの捕捉試行処理開始指示を行う機能を有し、具体的には、通信を行なうことのできない圏外状態にあると判定された状態において通信開始の要求がなされると、通信システム選択部85に対し、複数の通信システムのいずれかの捕捉を指示する捕捉試行処理開始指示を行い、当該捕捉試行処理開始指示に対して捕捉成功が通知される前に所定時間が経過した場合には、通信システム選択部85に対して、再度、捕捉試行処理開始指示を行う。
また、捕捉指示機能実行部86は、当該捕捉試行処理開始指示に対して捕捉成功が通知された場合には、捕捉が成功した通信システムによる通信開始の処理を行う。
捕捉指示機能実行部86はまた、タイマ監視部87によるタイマ監視によって圏外状態に遷移したときの経過時間を監視し、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84に対して捕捉処理を行わせるとき、例えば、40秒、12秒、4秒のように、経過時間の長さに応じてリトライタイマによる捕捉試行処理を継続する時間幅を、順次、短く設定する。
タイマ監視部87は、捕捉指示機能実行部86によって制御され、上記したリトライタイマの他に、圏外滞在時間を計時する経過時間タイマTnsが用意され、それぞれで時間監視を行うものとする。したがって通信のできない圏外状態に遷移した場合、捕捉指示機能実行部86によりタイマ監視部87が起動され、タイマTnsによる計時を開始する。なお、タイマTnsは、無線通信端末が圏内に遷移した場合、“0”にリセットされる。
なお、ここで、圏外状態とは、EVDOプロトコル実行部83、および1xプロトコル実行部84のいずれにおいても通信システムの捕捉ができない状態が生じ、捕捉指示機能実行部86により表示部6に対して圏外表示させている状態であって、通信部1による圏内復帰処理が実行される状態であることをいう。
以下、図3に示すフローチャートを参照しながら図2に示す本発明の実施の形態にかかわる無線通信端末の圏外からの発信動作(2)について詳細に説明する。
まず、ユーザが操作部2を介して発信キーを操作することにより、あるいは無線通信端末のアプリケーションから発信要求が生成される(S301)。発信要求を受けた捕捉指示機能実行部86は、携帯通信端末が、現在、圏内状態にあるか圏外状態にあるかを判別し(S302)、圏内にあると判定された場合(S302“No”)、通常発信時のリトライタイマにタイマ値を設定のうえ、実行時の通常の発信処理を実行する(S311、S312)。
一方、圏外にあると判定された場合(S302“Yes”)、捕捉指示機能実行部86はタイマ監視部87を起動して圏外滞在時間に応じたリトライタイマTrtの値設定処理を実行する(S303)。リトライタイマTrtの値設定処理は、図4にその詳細な手順がフローチャートで示されている。
図4のフローチャートにおいて、捕捉指示機能実行部86は、タイマ監視部87を介して圏外に遷移してからの経過時間(圏外滞在時間)を計時している経過時間タイマTnsを参照し(S331)、圏外滞在時間A、B、C(但し、A>B>C)に応じて決まる発信のリトライタイマ値Ta、Tb、Tcを決定し、タイマ監視部87を介してリトライタイマTrtに設定する(S332〜S334)。
捕捉試行処理を継続する時間幅であるリトライタイマ値Ta、Tb、Tcを設定するにあたり、圏外継続時間が短ければTc(例えば、40秒)、長ければTb(例えば、12秒、更に長ければTa(例えば、4秒)のように、時間経過に応じて捕捉試行処理のための時間幅が短くなるように設定する。これは、圏外に遷移してから短時間しか経過していない場合には圏外エリアから遠く離れていないため発信に成功する確率が高く、長時間経過すると圏外エリアから遠くに離れるため発信成功率は低くなることに基づく。
説明を図3のフローチャートに戻す。圏外滞在時間に応じたリトライタイマ値の設定処理後(S304)、捕捉指示機能実行部86は、通信システム選択部85に対して捕捉試行処理を指示し、これを受けた通信システム選択部85は、スキャンリストを参照して通信システムを選択し(S305)、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84に対してシステムスキャンを実行させる(S306)。
次に、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84が不図示の基地局との間で選択された通信システムによるシステムスキャンの結果、捕捉に成功した場合(S307“Yes”)、通信システム選択部85を介して捕捉指示機能実行部86へ通知し、これを受けた捕捉指示機能実行部86は、通常発信時のリトライタイマ設定後、通常の発信処理を実行する(S311、S312)。
一方、捕捉に失敗した場合(S307“No”)、通信システム選択部85は、タイマ監視部87を介してリトライタイマを参照し、タイムアウトが検出されなかった場合に(S308“No”)、スキャンリストを参照し、次に捕捉試行処理を行うべき通信システムを選択する(S309)。そして、EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84に対し、基地局との間で当該選択した通信システムによるシステムスキャンを実行させる(S306)。
EVDOプロトコル実行部83あるいは1xプロトコル実行部84は、上記したシステムスキャンを、リトライタイマに設定された時間分繰り返し実行し、タイムアウトが検出されたタイミングで(S308“Yes”)、発信の失敗通知を行う(S310)。発信の失敗は、通信システム選択部85から捕捉失敗通知を受けた捕捉指示機能実行部86が、表示制御部82を介して表示部6に表示する。
上記したように、圏外に遷移してからの経過時間に関係なく捕捉試行処理時間が一律のため、ともすれば安定した圏外であると予想されるエリアでも、長い捕捉試行処理を繰り返した後に発信失敗とし、ユーザのストレスとなっていた発信処理1(図1)に比較して、発信処理2(図3)では、圏外エリアに滞在する時間が短いほど、発信成功から発信失敗を認識までの時間を長く、また、圏外エリアに滞在する時間が長いほど、発信成功から発信失敗を認識するまでの時間を短く設定することにより、適切と考えられる時間でユーザへ発信成功/失敗を通知することで上記したストレスを解消し、ユーザビリティの向上を期待することができる。
また、圏外に長時間いるような場合は発信試行時間を短くすることで、捕捉試行処理時間が短くなるため、消費電流を削減することが期待でき、このことにより、電池の延命化もはかることができる。
なお、上記した本発明の実施の形態によれば、無線通信端末10として携帯電話を例示したが、他に、PDA(Personal Digital Assistants)、PC(Personal Computer)、ゲーム機に適用しても同様の効果が得られる。
また、本発明の無線通信端末の各構成ブロックの機能は、全てをソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウエアで実現してもよい。例えば、制御部8における処理や、通信部1、音声処理部3におけるデータ処理は、1または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウエアで実現してもよい。
なお、通信プロトコルは、EVDO、1xの例のみ示したが、これに限定されるものではない。
マルチバンド対応の無線通信端末の圏外からの発信動作1を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかわる無線通信端末の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態にかかわる無線通信端末の動作を説明するために引用したフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかわる無線通信端末の動作を説明するために引用したフローチャートである。
符号の説明
1…通信部、2…操作部、3…音声処理部、4…スピーカ、5…マイク、6…表示部、7…記憶部、8…制御部、10…携帯電話、30…基地局、81…キー検出部、82…表示制御部、83…EVDOプロトコル実行部(第1プロトコル実行部)、84…1xプロトコル実行部(第2プロトコル実行部)、85…通信システム選択部、86…捕捉指示機能実行部、87:タイマ監視部、Tns…経過時間タイマ、Trt…リトライタイマ。

Claims (2)

  1. 通信部と、
    複数の通信システムのうちいずれの通信システムも圏外である圏外状態において発信要
    求がなされると、前記通信部により複数の通信システムをスキャンさせる制御部と、を備
    える
    ことを特徴とする無線通信端末。
  2. 端末が、複数の通信システムのうちいずれの通信システムも圏外である圏外状態において発信要求がなされると、複数の通信システムをスキャンする
    ことを特徴とする無線通信方法。
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