JP5411537B2

JP5411537B2 - 無線通信装置および無線通信制御方法

Info

Publication number: JP5411537B2
Application number: JP2009061433A
Authority: JP
Inventors: 良記西岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010219660A

Description

本発明は、複数の変調方式を用いる無線通信装置および無線通信制御方法に関する。

携帯電話機やＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）等の無線通信装置においては、データレートが異なる複数の変調方式が採用されているものがある。そして、これらは、無線通信装置と基地局との間の無線状態に応じて、所定時間毎に、いずれの変調方式を用いるかを決定する適応変調方式を採用することが多い。通常、適応変調方式では、データレートが高いほど、誤り耐性が低くなるため、無線状態が良好であるほど、データレートが高い変調方式を用いるよう決定される。

また、この適応変調方式において、さらに通信の安定性を向上させる技術も提案されている。例えば、特許文献１では、無線状態のみならず、送信するデータ量に応じて、送信単位であるフレーム（タイムスロット）毎に変調方式を決定する方法が示されている。

特開２００８−１１１０７号公報

しかしながら、特許文献１で示されている方法は、全フレームを均等に、あるいは最終フレームのデータレートを低くする。すると、いずれかのフレームにて送信エラーが発生した場合、このエラーの発生箇所が送信データの先頭に近いほど、再送されるフレーム数は多くなる。したがって、データレートを低く、すなわち誤り耐性を高くして送信した後方のフレームについても再送することとなっていた。

本発明は、送信エラーが発生した場合にも、再送するデータ量を低減できる無線通信装置および無線通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る無線通信装置は、１フレームに収納可能なデータサイズがそれぞれ異なり、当該データサイズが大きいほど誤り耐性が低い複数の変調方式を用いて通信を行う無線通信装置であって、送信データの総量に基づいて、必要な最少フレーム数および、各フレームに使用できる最小データサイズの変調方式を決定し、当該送信データを当該決定したフレーム数に分割する制御部と、前記制御部により決定された変調方式を用いてデータ送信を行う通信部と、を備え、前記制御部は、前記送信データを変調方式が異なる複数のフレームで送信する場合、前記データサイズが少ないフレームほど、前記送信データの先頭に配置する。

また、前記制御部は、予め基地局から指定された変調方式と、当該指定された変調方式よりも前記データサイズが小さい変調方式と、の中から使用する変調方式を決定することが好ましい。

また、前記複数の変調方式は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかを含むことが好ましい。

また、前記１フレームは、ＴＤＭＡ通信における１送信タイムスロットで送信可能なデータ列であり、前記通信部は、複数のフレームで送信する場合には、複数の送信タイムスロットを占有することが好ましい。

本発明に係る無線通信制御方法は、１フレームに収納可能なデータサイズがそれぞれ異なり、当該データサイズが大きいほど誤り耐性が低い複数の変調方式を用いて通信を行う無線通信制御方法であって、送信データの総量に基づいて、必要なフレーム数および、各フレームに使用する変調方式を決定し、当該送信データを当該決定したフレーム数に分割する分割ステップと、前記分割ステップにより決定された変調方式を用いてデータ送信を行う通信ステップと、を含み、前記分割ステップは、前記送信データを変調方式が異なる複数のフレームで送信する場合、前記データサイズが少ないフレームほど、前記送信データの先頭に配置する。

本発明によれば、送信エラーが発生した場合にも、再送するデータ量を低減することができる。

本発明の実施形態に係る携帯電話機の外観斜視図である。本発明の実施形態に係る携帯電話機の機能を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る変調方式テーブルを示す図である。本発明の実施形態に係る送信データをフレームに分割する処理の概要を示す図である。本発明の実施形態に係る制御部の処理を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係る変調方式として８ＰＳＫが指定された場合の、送信データのサイズと変調方式との組合せ例を示す図である。本発明の実施形態に係る変調方式としてＱＰＳＫが指定された場合の、送信データのサイズと変調方式との組合せ例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。なお、本実施形態では、無線通信装置の一例として、携帯電話機１を説明する。なお、本発明の無線通信装置はこれには限られず、例えば、ＰＨＳやＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）の他、通信機能を備えたナビゲーション装置やパーソナルコンピュータ、さらには、これらに接続される通信モジュール等、様々な無線通信装置に適用可能である。

図１は、本実施形態に係る携帯電話機１（無線通信装置）の外観斜視図である。なお、図１は、いわゆる折り畳み型の携帯電話機の形態を示しているが、本発明に係る携帯電話機の形態はこれに限られない。例えば、両筐体を重ね合わせた状態から一方の筐体を一方向にスライドさせるようにしたスライド式や、重ね合せ方向に沿う軸線を中心に一方の筐体を回転させるようにした回転式（ターンタイプ）や、操作部と表示部とが１つの筐体に配置され、連結部を有さない形式（ストレートタイプ）でもよい。

携帯電話機１は、操作部側筐体２と、表示部側筐体３と、を備えて構成される。操作部側筐体２は、表面部１０に、操作部１１と、携帯電話機１の使用者が通話時に発した音声が入力されるマイク１２と、を備えて構成される。操作部１１は、各種設定機能や電話帳機能やメール機能等の各種機能を作動させるための機能設定操作ボタン１３と、電話番号の数字やメールの文字等を入力するための入力操作ボタン１４と、各種操作における決定やスクロール等を行う決定操作ボタン１５と、から構成されている。

また、表示部側筐体３は、表面部２０に、各種情報を表示するための表示部２１と、通話の相手側の音声を出力するレシーバ２２と、を備えて構成されている。

また、操作部側筐体２の上端部と表示部側筐体３の下端部とは、ヒンジ機構４を介して連結されている。また、携帯電話機１は、ヒンジ機構４を介して連結された操作部側筐体２と表示部側筐体３とを相対的に回転することにより、操作部側筐体２と表示部側筐体３とが互いに開いた状態（開放状態）にしたり、操作部側筐体２と表示部側筐体３とを折り畳んだ状態（折畳み状態）にしたりできる。

図２は、本実施形態に係る携帯電話機１の機能を示すブロック図である。携帯電話機１は、操作部１１と、表示部２１と、制御部３０と、通信部３１と、アンテナ３２と、音声制御部３３と、メモリ部３４と、を備える。

制御部３０は、携帯電話機１の全体を制御しており、例えば、表示部２１、通信部３１、音声制御部３３等に対して所定の制御を行う。また、制御部３０は、操作部１１等から入力を受け付けて、各種処理を実行する。そして、制御部３０は、処理実行の際には、メモリ部３４を制御し、各種プログラムおよびデータの読み出し、およびデータの書き込みを行う。

通信部３１は、所定の使用周波数帯（例えば、２ＧＨｚ帯や８００ＭＨｚ帯等）で外部装置（基地局）と通信を行う。そして、通信部３１は、アンテナ３２より受信した信号を復調処理し、処理後の信号を制御部３０に供給し、また、制御部３０から供給された信号を変調処理し、アンテナ３２から外部装置に送信する。

音声制御部３３は、制御部３０の制御に従って、通信部３１から供給された信号に対して所定の音声処理を行い、処理後の信号をレシーバ２２に出力する。レシーバ２２は、音声制御部３３から供給された信号を外部に出力する。なお、この信号は、レシーバ２２に代えて、または、レシーバ２２と共に、スピーカ（図示せず）から出力されるとしてもよい。

また、音声制御部３３は、制御部３０の制御に従って、マイク１２から入力された信号を処理し、処理後の信号を通信部３１に出力する。通信部３１は、音声制御部３３から供給された信号に所定の処理を行い、処理後の信号をアンテナ３２より出力する。

メモリ部３４は、例えば、ワーキングメモリを含み、制御部３０による演算処理に利用される。また、本実施形態に係る各種プログラムや、後述の変調方式テーブルを記憶する。なお、メモリ部３４は、着脱可能な外部メモリを兼ねていてもよい。

図３は、本実施形態に係る変調方式の種類を規定した変調方式テーブルを示す図である。本実施形態では、多値数０〜２に対応して、それぞれＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫが規定されている。なお、変調方式の種類はこれには限られず、データレートの異なる２つ以上の変調方式であればよい。さらに、多値数の大きい変調方式としては、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等が規定されてよい。

ここで、多値数が小さいほど、送信データレートは低いが誤り耐性が高い。逆に、多値数が大きいほど、送信データレートは高いが誤り耐性が低い。すなわち、電波状態が良好で安定した通信が可能な場合には、多値数を大きくすることにより高速通信が可能である。具体的には、ＢＰＳＫでは１フレームにて送信可能なデータサイズは６バイトであるが、ＱＰＳＫでは１６バイト、８ＰＳＫでは２６バイトとなる。

ここで、１フレームとは、レイヤ２における送信データの単位であり、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ、時分割多元接続）方式での１送信タイムスロットに相当する。制御部３０は、レイヤ３以上で生成された送信データを、１以上のフレーム（タイムスロット）に分割し、このフレーム毎に変調方式を決定して、通信部３１により基地局へ送信する。

制御部３０は、無線通信の品質に応じて基地局から指定される変調方式を基準として、送信回数（フレーム数）を変更せずに、可能であればデータレートが低く誤り耐性が高い変調方式を採用する。すなわち、制御部３０は、送信データ全体の送信を完了するまでの時間を変えずに、送信エラーの可能性を低減させるように制御を行う。

図４は、本実施形態に係る制御部３０により、送信データをフレームに分割する処理の概要を示す図である。

制御部３０は、レイヤ３にて生成されたメッセージ（パケット）を１以上のフレームに分割する。このとき、最後のフレームには空きができることが多いが、基地局から指定された変調方式の多値数が大きい場合には、この空きサイズが大きくなることがある。

そこで、制御部３０は、空きサイズを小さくするように、多値数の小さい変調方式を選択してフレームを生成する。フレーム数の変更はないので、送信に要する時間は変わらないが、誤り耐性の高い変調方式に変更したことにより、送信エラーの可能性を低減することができる。

また、制御部３０は、多値数の小さい変調方式へ変更したフレームを先頭に配置する。これにより、メッセージの先頭部分の送達確立が高まるため、送信エラーが発生した場合にも、先頭部分の再送は不要となる。したがって、全フレームの再送信となる可能性を低減することができ、スループットの向上が期待できる。

図５は、本実施形態に係る制御部３０の処理を示すフローチャートである。制御部３０は、予め基地局から、送信時の変調方式を指定されていることとする。

ステップＳ１では、制御部３０は、基地局から指定された変調方式で、送信データを１以上のフレームに分割する。例えば、「８ＰＳＫ」が指定されている場合には、変調方式テーブル（図３）を参照し、送信データを２６バイト毎のフレームに分割した際の、フレーム数と空きサイズとを算出する。

ステップＳ２では、制御部３０は、現在の変調方式から多値数を１段階下げた場合の１フレームに収納可能なデータの減少サイズ（例えば、８ＰＳＫからＱＰＳＫに下げた場合は、２６−１６＝１０バイト）を取得し、ステップＳ１で算出した空きサイズを、この減少サイズで除した数値ｎ（小数点以下は切り捨て）を算出する。

ステップＳ３では、制御部３０は、ステップＳ２で算出したｎがステップＳ１で算出したフレーム数より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合はステップＳ４に移り、判定がＮＯの場合はステップＳ５に移る。

ステップＳ４では、制御部３０は、全フレームの多値数を１段階下げる。そして、制御部３０は、調整後の変調方式で送信データを分割したときの空きサイズを算出し、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ５では、制御部３０は、ステップＳ２で算出したｎが０より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合はステップＳ６に移り、判定がＮＯの場合は処理を終了し、決定した変調方式によりデータ送信を行う。

ステップＳ６では、制御部３０は、送信データの先頭からｎフレームの多値数を１段階下げる。そして、制御部３０は、調整後の変調方式で送信データを分割したときの空きサイズを算出し、ステップＳ２に戻る。

制御部３０は、ステップＳ４またはステップＳ６を繰り返すことにより、可能な限り多値数の小さい変調方式を採用することができる。また、送信データの先頭を優先して多値数を下げたので、送信エラー時の再送データ量を低減することができる。

図６および図７は、本実施形態に係る送信データのサイズと変調方式との組合せ例を示す図である。図６では、基地局から指定された変調方式は「８ＰＳＫ」である。

送信データサイズが１〜２６バイトの場合は８ＰＳＫ（２６バイト）の１フレームに収まり、２７〜５２バイトの場合は８ＰＳＫの２フレームに収まり、５３〜７８バイトの場合は８ＰＳＫの３フレームに収まる。

ところが、１〜１６バイト、２７〜４２バイト、または５３〜６８バイトの場合には、フレーム内の空きサイズが大きいため、１フレーム目または１〜２フレーム目を多値数の小さい変調方式（ＱＰＳＫまたはＢＰＳＫ）に変更することができる。

図７では、基地局から指定された変調方式は「ＱＰＳＫ」である。
送信データサイズが１〜１６バイトの場合はＱＰＳＫ（１６バイト）の１フレームに収まり、１７〜３２バイトの場合はＱＰＳＫの２フレームに収まり、３３〜４８バイトの場合はＱＰＳＫの３フレームに収まる。

ところが、１〜６バイト、１７〜２２バイト、または３３〜３８バイトの場合には、フレーム内の空きサイズが大きいため、１フレーム目を多値数の小さい変調方式（ＢＰＳＫ）に変更することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

前述した実施形態において、基準の変調方式は、基地局から指定されることとしたが、これには限られない。例えば、通信部３１の受信品質（電界強度等）に基づいて、制御部３０が選択してもよい。また、携帯電話機１が対応可能な変調方式のうち、最も多値数の大きいものを選択した場合にも、本発明は適用可能である。

また、前述した実施形態において採用した変調方式の調整方法は一例であり、これには限られない。例えば、前述の実施形態では、１フレーム目の多値数を２段階下げるよりも２フレーム目を１段階下げる方を優先させたが、１フレーム目の多値数を２段階下げる方を優先させてもよい。その他、送信データの先頭に向かって多値数が減少するように調整される制御方法は、本発明に含まれる。

１携帯電話機（無線通信装置）
１１操作部
２１表示部
３０制御部
３１通信部
３２アンテナ
３３音声制御部
３４メモリ部

Claims

複数の変調方式を用いて通信を行う無線通信装置であって、
送信データの総量に基づいて、必要な最少フレーム数および、各フレームに使用できる最小データサイズの変調方式を決定し、当該送信データを当該決定したフレーム数に分割する制御部と、
前記制御部により決定された変調方式を用いてデータ送信を行う通信部と、を備え、
前記制御部は、前記送信データを変調方式が異なる複数のフレームで送信する場合、他のフレームに比べて多値数の小さい変調方式を用いたフレームほど、前記送信データの先頭に配置する無線通信装置。
前記制御部は、予め基地局から指定された変調方式と、当該指定された変調方式よりも前記データサイズが小さい変調方式と、の中から使用する変調方式を決定する請求項１に記載の無線通信装置。
前記複数の変調方式は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかを含む請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
前記１フレームは、ＴＤＭＡ通信における１送信タイムスロットで送信可能なデータ列であり、
前記通信部は、複数のフレームで送信する場合には、複数の送信タイムスロットを占有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
複数の変調方式を用いて通信を行う無線通信制御方法であって、
送信データの総量に基づいて、必要なフレーム数および、各フレームに使用する変調方式を決定し、当該送信データを当該決定したフレーム数に分割する分割ステップと、
前記分割ステップにより決定された変調方式を用いてデータ送信を行う通信ステップと、を含み、
前記分割ステップは、前記送信データを変調方式が異なる複数のフレームで送信する場合、他のフレームに比べて多値数の小さい変調方式を用いたフレームほど、前記送信データの先頭に配置する無線通信制御方法。