JP5800026B2 - 通信方法および通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信方式を組み合わせて同時通信をおこなう通信方法および通信装置に関する。

携帯電話の無線通信方式には、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）やＣＤＭＡといった様々な通信方式があり、通信キャリア間で通信方式が異なることがある。そのため、国際ローミング端末や、キャリアに縛られないＳＩＭロックフリー端末、また最近では同一の通信キャリアでも提供する通信サービスにより通信方式が異なることがあるため、一つの端末で複数の通信方式に対応するものが出てきている。

一つの端末で複数の通信方式に対応する最も簡単な方法は、一つの端末内にその端末が対応する方式それぞれに対応するベースバンド部等の処理回路を複数搭載したものである。このように、複数の処理回路を搭載した端末をマルチモード端末という。このようなマルチモード端末において利用する通信方式を効率よく決定する手法が開示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

上記のマルチモード端末のように通信方式毎に専用の処理回路を設けるのではなく、無線処理のうちデジタル処理の部分をプロセッサで処理するというＳＤＲ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｒａｄｉｏ）端末がある。このＳＤＲ端末では、異なる通信方式の処理を共通するプロセッサを用いておこなうため、対応する通信方式の数が増えても、プロセッサ等のデジタル処理部分の回路規模を増やさずに対応できるという利点がある。

また、一つの端末が同時に複数の基地局と通信して通信性能を向上させる技術が開示されている。たとえば、上述したＳＤＲ方式の無線通信部（デジタルベースバンド部）を複数搭載して複数同時通信をおこなう手法が開示されている（たとえば、下記特許文献２参照。）。

特開２００９−１４７９５６号公報 特開２０１１−９９６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、通信方式毎にベースバンド部等の専用の処理回路を設ける必要があり、通信方式の数に応じて処理回路の回路規模が大きくなるとともに、設置スペースが必要となった。また、特許文献２に記載の技術では、ＳＤＲ方式の無線通信部により、異なる通信方式の処理をプロセッサを用いて共通に処理することはできるが、複数の基地局と同時通信するために、同時通信数に対応した数分だけＳＤＲ方式のデジタルベースバンド部が必要となり、回路規模が増大し、対応して設置スペースが必要となった。

そして、端末が複数の基地局と同時通信することにより、通信速度の向上を図ることができるが、異なる複数の通信方法を含めて最適な通信方法と、同時通信の数の組み合わせを求める手法は提案されていない。ここで、通信方式毎に通信能力（通信速度）が異なったり、プロセッサに要求される処理能力が異なっている。ここで、端末は、移動等による基地局との間の通信状態の変動に対応するために、常に通信状態が良好で高速な通信がおこなえるよう処理する必要がある。

さらに、端末は、携帯するために小型化され、バッテリ駆動されるため、処理回路数を減らして設置スペースを削減し、かつ低消費電力化を図る必要がある。しかし、従来技術では、できるだけ少ない資源を用いて効率よく上述した処理、すなわち複数の通信方式のなかから同時通信可能な通信方式による通信をおこなうことができない。

開示の通信方法および通信装置は、上述した問題点を解消するものであり、回路規模が増大することなく小型化でき、複数の通信方式の同時通信による通信効率の向上を図ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、開示技術は、複数の通信方式のマルチモード無線通信にかかるデジタル処理をプロセッサで処理し、複数の前記通信方式ごとの実効通信能力と、前記プロセッサに要求する要求処理能力に基づき電力効率を求め、求めた実効通信能力と電力効率が最も高い一つの前記通信方式を選択し、選択した一つの前記通信方式を含み、他の通信方式と組み合わせた場合の合計した実効通信能力と、合計した電力効率の両方が向上する場合には、複数の前記通信方式を一つあるいは複数組み合わせて同時通信すること、を含む。

開示の通信方法および通信装置によれば、回路規模が増大することなく小型化でき、複数の通信方式の同時通信による通信効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる通信装置の構成を示す図である。 図２は、複数の通信方式の通信能力、電波強度、要求処理能力の一例を示す図表である。 図３は、通信方式の組み合わせ別の要求処理能力の一覧を示す図表である。 図４は、実施の形態１にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１にかかるベースバンド部の内部構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１にかかるベースバンド部の処理内容を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態２にかかるベースバンド部の構成例を示す図である。 図８は、実施の形態２にかかるベースバンド部の処理内容を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態４にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。

（実施の形態１）
（通信装置の構成例）
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、実施の形態１にかかる通信装置の構成を示す図である。本発明の通信装置は、基地局との間で無線通信をおこなう携帯電話器等の携帯型の端末１００であることを例に説明する。端末１００は、アンテナ１０１と、無線処理部１０２と、データ処理部１０３と、を含む。

この端末１００は、アンテナ１０１で基地局等から受信した無線電波を無線処理部１０２でアナログデータからデジタルデータに変換してデータ処理部１０３でデータ処理する。また、データ処理部１０３でデータ処理された送信用のデータは、無線処理部１０２に入力され、無線処理部１０２でデジタルデータからアナログデータに変換してアンテナ１０１から基地局等に送信される。

無線処理部１０２は、アナログ部１１２と、デジタル部１１３に分けられる。アナログ部１１２は、変復調処理や、ＡＤ／ＤＡ変換処理などをおこなう。デジタル部１１３は、送信データについては、この送信データを分割して基地局と通信するための付加情報を追加するプロトコル処理やエラー訂正符号を追加する処理をおこなう。受信データについては、エラー訂正符号を利用してノイズによるデータ化けを除去する処理や、付加情報を利用して分割されたデータを組上げる処理をおこなう。

アナログ部１１２は、複数の無線通信方式による同時通信をおこなうために、複数のフロントエンド部１２２を含む。複数のフロントエンド部１２２は、異なる複数の通信方式、たとえばＧＳＭやＣＤＭＡ等を搭載している。図１の例では、５つの通信方式（方式Ａ〜Ｅ）のフロントエンド部１２２ａ〜１２２ｅを搭載している。異なる複数の通信方式による同時通信は、異なる基地局との間で通信する場合に限らず、同位置の基地局に対し異なる通信方式で通信する場合も含まれる。

デジタル部１１３は、デジタル処理をおこなうベースバンド部１２３と、データの送受信を制御するための制御部１２４と、選択部（切り替えスイッチ）１２５と、を含む。制御部１２４は、複数のフロントエンド部１２２からそれぞれ通信電波の電波強度、すなわち基地局からとの間の通信電波の電波強度情報を取得する。そして、この制御部１２４は、利用可能な通信方式（方式Ａ〜Ｅ）の選択、電波強度の強い基地局への通信経路の切り替えなどをおこなう。この切り替えの際、選択部１２５を制御し、選択した任意の一つあるいは複数のフロントエンド部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）をベースバンド部１２３に接続する。

図１に示したように、開示の技術では、アナログ部１１２では、通信方式毎に複数のフロントエンド部１２２を有するが、デジタル部１１３では、一つのベースバンド部１２３を用いて複数の通信方式に対するベースバンド処理を同時におこなう。ベースバンド部１２３の内部構成は後述するが、プロセッサ（ＣＰＵ）１４０を備え、プログラム実行処理によりベースバンド処理をおこなう。これにより、端末１００内部でのベースバンド部１２３を構成する回路が占める設置スペースを削減して小型化および省電力化を達成している。

データ処理部１０３は、プロセッサ（ＣＰＵ）１３１と、メモリ１３２と、音声入出力部１３３と、バス１３４と、を含む。このデータ処理部１０３は、バス１３４を介して、無線処理部１０２と接続され無線処理部１０２に対して入出力するデータ処理をおこなう。データ処理の機能としては、端末１００が有する音声通話機能やメール送受信機能、その他各種アプリケーション機能等を含む。音声入出力部１３３は、音声通話用の音声の入出力部（たとえばマイク、スピーカ）である。このほか、バス１３４には、端末１００操作用のキーや各種センサ等（不図示）が接続される。

デジタル部１１３の制御部１２４は、同時通信の際の通信方式（方式Ａ〜Ｅ）の組み合わせを決定する判断部１２４ａと、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等の格納部１２４ｂ等を含む。判断部１２４ａは、実効通信能力の合計が最大となる通信方式の組み合わせを選択する。判断部１２４ａは、この通信方式の組み合わせの選択に際しては、格納部１２４ｂに格納された設定情報を参照し、各通信方式に固有の理論通信能力と、測定した電波強度に基づき、実効通信能力（推定値）を算出する。

また、各通信方式に固有の理論通信能力に対応してベースバンド部１２３のプロセッサ１４０に対して要求する要求処理能力が決まっている。このため、判断部１２４ａは、プロセッサ１４０に固有の処理能力に収まる通信方式を、要求処理能力の組み合わせから得る。この後、この通信方式の組み合わせのそれぞれについて、測定した電波強度に応じて算出した実効通信能力の合計を得て、合計した実効通信能力が高い通信方式の組み合わせを選択する。そして、選択した通信方式の組み合わせで基地局との間の通信をおこなうようベースバンド部１２３に制御指示する。これにより、プロセッサ１４０を効率的に使用して複数の通信方式による同時通信により通信速度を高速化できる。

無線通信では、基地局からの通信電波の電波強度が弱まると外部からのノイズの影響を受けやすくなり通信速度が低下する。各通信方式の電波強度に対する実効通信能力（推定値）の関係は、電波強度の実測定に基づき算出することができる。制御部１２４内の格納部１２４ｂには、通信方式（フロントエンド部１２２）毎の理論通信能力を設定しておく。

なお、ノイズの影響により実効通信能力が低下しても、各通信方式がプロセッサ１４０に要求する要求処理能力は変化しない。これにより、通信方式毎の要求処理能力についてもあらかじめ格納部１２４ｂに設定しておくことができる。

図２は、複数の通信方式の通信能力、電波強度、要求処理能力の一例を示す図表である。たとえば、通信方式が方式Ａの場合、理論通信能力は１２Ｍｂｐｓ、端末１００で測定された電波強度が０．４であったとする。この場合、判断部１２４ａは、方式Ａの実効通信能力Ｙ１＝１２×０．４＝４．８Ｍｂｐｓと算出する。また、方式Ａにおいてプロセッサ１４０に対する要求処理能力は５００ＭＨｚとする。

図２に記載した例では、算出方法を簡単に記載しているが、電波強度に限らず、通信品質や干渉状態等を算出用の係数にするなどして、実効通信能力の推定精度を向上させることができる。また、要求処理能力をプロセッサ１４０の動作周波数（ＭＨｚ）としているが、他にプロセッサ１４０に対する一般的な性能指標である処理時間（ＭＩＰＳ：Ｍｉｌｌｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）を用いてもよい。この図２に示した設定情報２００のうち、理論通信能力と、要求処理能力は、通信方式毎の固定値であり、これら理論通信能力と、要求処理能力については、制御部１２４内のＲＯＭ等の格納部１２４ｂにあらかじめ設定する。

そして、判断部１２４ａは、プロセッサ１４０に固有の処理能力に収まる実効通信能力が最大の組み合わせを選択する。たとえば、プロセッサ１４０固有の処理能力が５００ＭＨｚであるとする。そして、それぞれの通信方式の要求処理能力については、方式Ａが５００ＭＨｚ、方式Ｂが４００ＭＨｚ、方式Ｃが３００ＭＨｚ、方式Ｄが２００ＭＨｚ、方式Ｅが１００ＭＨｚ相当の処理能力だとする。

図３は、通信方式の組み合わせ別の要求処理能力の一覧を示す図表である。図３の組み合わせ情報３００は、この端末１００、すなわちプロセッサ１４０で処理するために選択可能な通信方式の組み合わせを示している。具体的には、プロセッサ１４０の処理能力の動作周波数である５００ＭＨｚ以下になる要求処理能力の組み合わせを示している。たとえば、通信方式が方式Ａの要求処理能力は５００ＭＨｚであるため、この方式Ａの選択時には、他の方式を選択しない。また、一つの方式Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、それぞれ単独で選択可能である。また、二つを組み合わせた方式Ｂ＋Ｅ，Ｃ＋Ｄ，Ｃ＋Ｅ，Ｄ＋Ｅが選択可能な組み合わせとなる。

このように、各通信方式毎の要求処理能力は、複数のフロントエンド部１２２の種類（通信方式）によって決まっているため、要求処理能力と、プロセッサ１４０の処理能力とによって、端末１００が選択可能な通信方式の組み合わせは、図３に示すように、固定的に決めることができる。この図３に示した組み合わせ情報３００は、あらかじめ制御部１２４内の格納部１２４ｂに設定しておく。なお、図３には、組み合わせ毎の合計実効通信能力（Ｙ１〜Ｙ５）について記載した。この合計実効通信能力は、電波強度の変化により変化するため、格納部１２４ｂには格納されない。

判断部１２４ａは、組み合わせ情報３００により通信可能な通信方式の組み合わせ情報を得る。そして、フロントエンド部１２２から取得した電波強度情報に基づき、各通信方式の実効通信能力を求める。そして、ベースバンド部１２３のプロセッサ１４０に固有の処理能力に収まる範囲内で、求めた実効通信能力（通信方式）の組み合わせを決定する。ここで、プロセッサ１４０に固有の処理能力の最大値にできるだけ近い通信方式の組み合わせが最も効率的に通信速度を高速化できる。

（同時通信可能な複数の通信方式の選択処理）
つぎに、上述した判断部１２４ａがおこなう同時通信可能な複数の通信方式の選択にかかる処理を説明する。図４は、実施の形態１にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。図４に記載の処理は、制御部１２４内に設けられた判断部１２４ａが実行する。

はじめに、判断部１２４ａは、複数の通信方式（方式Ａ〜Ｅ）に対応して設けられた複数のフロントエンド部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）から通信電波の電波強度情報を取得する（ステップＳ４０１）。そして、格納部１２４ｂの設定を参照し、測定された電波強度と、各通信方式毎の理論通信能力との関係（図２参照）を取得して、各通信方式の実効通信能力を算出する（ステップＳ４０２）。

この後、格納部１２４ｂの設定を参照し、この端末１００で選択可能な通信方式（方式Ａ〜Ｅ）の組み合わせ（図３参照）を取得する（ステップＳ４０３）。図３を用いて説明したように、各通信方式（方式Ａ〜Ｅ）毎にプロセッサ１４０に対する要求処理能力は固定的に決まっている。このため、この要求処理能力と、プロセッサに固有の処理能力と、基地局と通信可能なフロントエンド部１２２の種類（通信方式）によって、この端末１００で選択可能な通信方式の組み合わせは、あらかじめ設定された組み合わせ（図３）のなかから選択することになる。

この後、判断部１２４ａは、ステップＳ４０３で得た複数の組み合わせそれぞれでの合計実効通信能力を算出する（ステップＳ４０４）。図３に記載したように、可能な通信方式の組み合わせ毎に実効通信能力を足し合わせて合計実効通信能力（図３記載のＹ１〜Ｙ５）を算出する。そして、判断部１２４ａは、組み合わせのなかから合計実効通信能力が最大となる通信方式を選択する（ステップＳ４０５）。たとえば、図２に示した実効通信能力の値に基づけば、方式Ｃ＋Ｄの合計実効通信能力が５．６で最大となり、この方式Ｃ＋Ｄを選択することになる。

ここで、合計実効通信能力が最大となる組み合わせが複数ある場合は、要求処理能力を合計した値が少ない組み合わせを選択する。たとえば、仮に、方式Ｂと、方式Ｃ＋Ｄの実効通信能力がいずれも５．６であったとする。この場合、方式Ｂ単独での要求処理能力は４００ＭＨｚに対し、方式Ｃ＋Ｄの合計した要求処理能力は、３００＋２００ＭＨｚ＝５００ＭＨｚであるため、方式Ｂを選択する。

また、仮に、方式Ｄと方式Ｅで通信する基地局が近くにないときには、電波強度が０となり、これら方式ＤとＥの実効通信能力（Ｙ４，Ｙ５）は、いずれも０となる。このとき、方式Ｃの実効通信能力が組み合わせのなかで最大であれば、方式Ｃだけでなく他に方式Ｃ＋Ｄと、方式Ｃ＋Ｅの組み合わせについても実効通信能力の合計が最大となる。方式Ｃの要求処理能力は３００ＭＨｚ、方式Ｃ＋Ｄの合計した要求処理能力は５００ＭＨｚ、方式Ｃ＋Ｅの合計した要求処理能力は４００ＭＨｚであるため、最も合計した値が小さい単独の方式Ｃを選択する。

この後、判断部１２４ａ（制御部１２４）は、選択した組み合わせ情報（通信に用いる各通信方式）をベースバンド部１２３に通知出力（ステップＳ４０６）し、処理を終了する。なお、ベースバンド部１２３は、通知を受けた組み合わせ情報に対応する通信方式のフロントエンド部１２２と接続するように選択部１２５に対する切り替え制御をおこなう。この選択部１２５に対する切り替え制御は、制御部１２４が直接おこなってもよい。

基地局と端末１００との間の通信状態は、端末１００の移動による基地局との間の距離の変化、地形や気候、電波干渉等によって変化する。そして、電波強度の変化として現れる。したがって、図４に示した処理は、所定時間単位で継続的に再実行（ループ処理）される。そして、選択する組み合わせが前回処理時と変化した場合にのみ、新しい組み合わせの情報をベースバンド部１２３に出力すればよい。

上述した説明では、一つの通信方式につき一つのフロントエンド部１２２を設ける構成例とした。これに限らず、一つの通信方式あたり複数のフロントエンド部１２２を設ける構成としたり、一つのフロントエンド部１２２が複数の通信方式に対応可能な構成とすることもでき、これらの場合であっても、上記同様の方法により、通信に用いるフロントエンド部１２２の組み合わせを決定することが可能である。これにより、たとえば、上述した異なる通信方式の組み合わせの例に限らず、同じ通信方式で異なる複数のフロントエンド部１２２を用い、同一あるいは異なる複数の基地局との間で同時通信をおこなうことも可能である。

（ベースバンド部の構成）
図５は、実施の形態１にかかるベースバンド部の内部構成例を示す図である。ベースバンド部１２３は、プロセッサ１４０と、ＲＯＭ５０２と、ＲＡＭ５０３と、上述した選択部１２５に接続される入出力部５０４と、データ処理部１０３のバス１３４に接続される入出力部５０５とを含み、これらが内部バス５０６で接続されている。

プロセッサ１４０は、制御部１２４から通知される組み合わせ情報を受け取る。選択部１２５と繋がる入出力部５０４は複数個（５０４ａ〜５０４ｎ）設けられる。この入出力部５０４には、バッファ５１４が設けられており、入出力のデータは、一旦バッファ５１４に蓄えられる。入出力部５０４の個数は、判断部１２４ａが選択し得る最大の組み合わせ数と同じ数となる。たとえば、図３に記載の通信方式の組み合わせ例では、最大で二つの通信方式を組み合わせるため、この場合、入出力部５０４の個数は２となる。

ＲＯＭ５０２には切り替えプログラム５１０と、複数の通信方式（方式Ａ〜Ｅ）をベースバンド処理するための処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）が搭載されている。すなわち、図５に記載のプロセッサ１４０は、単一のコア（シングルコア）を有して、時分割に処理を実行する。このプロセッサ１４０は、はじめに、切り替えプログラム５１０を読み込んで実行する。そして、切り替えプログラム５１０は、制御部１２４から通知された組み合わせ情報が示す通信方式に対応した複数の処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）を一つずつ読み込んで切り替え実行することにより、各通信方式の通信処理（ベースバンド処理）をおこなう。

（ベースバンド部の処理内容）
図６は、実施の形態１にかかるベースバンド部の処理内容を示すフローチャートである。この図６には、切り替えプログラム５１０がおこなう処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）の切り替え処理を主に記載してある。

ベースバンド部１２３の切り替えプログラム５１０は、はじめに、制御部１２４内の判断部１２４ａから通知される組み合わせ情報を確認する（ステップＳ６０１）。判断部１２４ａから新たな組み合わせ情報を受け取った場合には（ステップＳ６０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０３に移行し、新たな組み合わせ情報を受け取っていなければ（ステップＳ６０２：Ｎｏ）、ステップＳ６０５に移行する。すなわち、制御部１２４（判断部１２４ａ）が選択する組み合わせが前回処理時と変化した場合にのみ、新しい組み合わせの情報をベースバンド部１２３に出力する構成であるとき、ベースバンド部１２３は、新たな組み合わせ情報の通知を受け取っていない状態では、前回処理時と同様の組み合わせ情報が示す通信方式の組み合わせにしたがった処理を実行する。

ステップＳ６０３では、受け取った新たな組み合わせ情報に基づいて、複数のフロントエンド部１２２と、入出力部５０４の接続の対応関係を決定し、選択部１２５に経路情報として通知する（ステップＳ６０３）。選択部１２５では、通知された経路情報に基づいて、フロントエンド部１２２と、入出力部５０４の接続を設定する。このとき、切り替えプログラム５１０は、どの入出力部５０４（５０４ａ〜５０４ｎ）がどの通信方式のフロントエンド部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）と接続されているかをＲＡＭ５０３に記録する（ステップＳ６０４）。

上記の処理により、アンテナ１０１で基地局から受信した無線電波は、フロントエンド部１２２から入出力部５０４にデータがデジタル化されて送られる。また、無線電波の送信時には、入出力部５０４にデータを書き込めば、フロントエンド部１２２がそのデータを基地局に送信する。

そして、切り替えプログラム５１０は、各入出力部５０４のバッファ５１４に溜められたデータ量を確認する（ステップＳ６０５）。そして、データの送信時においては、バッファ５１４の空き容量が、処理開始データ量を超えたものがあれば（ステップＳ６０６:Ｙｅｓ）、超えたもののなかから一つのデータを選択する（ステップＳ６０７）。この後、ステップＳ６０３で経路を選択した入出力部５０４に対応する通信方式の処理プログラム５１１を実行し、データの送信処理をおこなう（ステップＳ６０８）。

そして、切り替えプログラム５１０は、データの送信処理時には（ステップＳ６０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０７で選択した一単位分の送信処理が終了すると、ステップＳ６０１に戻って、即座に判断部１２４ａからの組み合わせ情報を確認し（ステップＳ６０１）、ステップＳ６０２以下の処理を実行する。

ところで、上述した処理開始データ量とは、各通信方式においてベースバンド部１２３で一単位分の処理をおこなうために必要なデータ量である。この一単位分の処理のデータ量は、無線通信でデータを分割して送受信するときの付加情報も含めたデータサイズ（パケットサイズ）、あるいはこのデータサイズの整数倍のサイズとする。パケットサイズは、通信方式の種別により固定で決まっているため、処理開始データ量は、通信方式毎に固定で決めることができる。また、入出力部５０４のバッファ５１４の大きさも、端末１００が対応している通信方式のうち、最も処理開始データ量が大きなものが収まるものを用いる。

一方、端末１００のデータの受信時においては、ステップＳ６０５では、切り替えプログラム５１０は、各入出力部５０４のバッファ５１４に溜められたデータ量を確認する（ステップＳ６０５）。そして、ステップＳ６０６では、バッファ５１４に溜められたデータ量が、処理開始データ量を超えたものがあれば（ステップＳ６０６：Ｙｅｓ）、超えたもののなかから一つのデータを選択する（ステップＳ６０７）。この後、ステップＳ６０３で経路を選択した入出力部５０４に対応する通信方式の処理プログラム５１１を実行し、データの受信処理をおこなう（ステップＳ６０８）。

そして、切り替えプログラム５１０は、データの受信処理時には（ステップＳ６０９：Ｎｏ）、ステップＳ６０７で選択した一単位分の受信処理が終了すると、ステップＳ６０５に戻る。そして、処理開始データ量を超えてバッファ５１４にデータが溜まっているものがあれば、バッファ５１４に溜まっているデータを全て処理してから、ステップＳ６０１に戻り、組み合わせ情報を確認する。

また、組み合わせが変更になったときに、バッファ５１４に残っているデータは、一旦破棄されて、新しい組み合わせの通信方式で再度送受信される。

また、ステップＳ６０６において、送信時にバッファ５１４の空き容量が、処理開始データ量を超えない場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）、および、受信時にバッファ５１４のデータ量が、処理開始データ量を超えない場合（ステップＳ６０６：Ｎｏ）には、ステップＳ６０７以下の処理を実行せずにステップＳ６０１に戻る。以上の処理により、プロセッサ１４０は、複数の通信方式を時分割で切り替えて順次データを送受信する。

上述した実施の形態１によれば、端末は、通信可能な通信方式を組み合わせた通信をおこなうことができる。そして、ベースバンド処理をプロセッサを用いたデジタル処理でおこなうため、ベースバンド部の設置スペースを削減することができる。また、電波強度等に基づき実際に通信可能な通信方式のなかから、プロセッサの処理能力に適合した通信方式を選択するため、プロセッサを効率的に使用して複数の通信方式により通信能力を高め、通信速度を高速化できる。

（実施の形態２）
（ベースバンド部の他の構成例）
実施の形態２では、ベースバンド部の他の構成例について説明する。図７は、実施の形態２にかかるベースバンド部の構成例を示す図である。実施の形態２では、ベースバンド部１２３に搭載するプロセッサとして、同時並列処理可能な複数のプロセッサ１４０（１４０ａ〜１０４ｄ）からなる点が異なる。プロセッサ１４０以外の構成は、実施の形態１と同様である。図７では、複数のプロセッサ１４０（１４０ａ〜１０４ｄ）を個別に記載したが、複数のコアを一つのパッケージに収容したマルチコアプロセッサを用いることができ、実施の形態１同様にプロセッサ１４０部分でのスペースを取らない。

また、ＲＯＭ５０２に格納される通信処理用のプログラムは、実施の形態１同様に、切り替えプログラム５１０と、複数の通信方式（方式Ａ〜Ｅ）をベースバンド処理するための処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）を含む。この処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）は、複数のプロセッサ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）で並列に処理できるように、各通信方式（方式Ａ〜Ｅ）を処理するために必要な数に分割されている。すなわち、各通信方式の処理プログラム５１１（５１１ａ〜５１１ｅ）は、それぞれ要求プロセッサ数が異なり、要求プロセッサ数に対応する数を有して分割されている。また、切り替えプログラム５１０は、全てのプロセッサ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）で同一のプログラムを利用するとする。

実施の形態１では、プロセッサ１４０の動作周波数と、要求処理能力に基づいて、利用可能な組み合わせが決まったが、この実施の形態２では、プロセッサ１４０の数と、分割数に基づいて利用可能な組み合わせを決定する。

たとえば、通信方式が方式Ａの処理プログラムの分割数、つまり方式Ａの処理プログラムが要求する要求プロセッサ数が４、方式Ｂが３、方式Ｃが２、方式Ｄと方式Ｅが１で、搭載しているプロセッサ数が４であるとする。この場合、可能な通信方式の組み合わせは、要求プロセッサ数の合計が４を超えない組み合わせとなる。具体的には、方式Ａ，方式Ｂ，方式Ｃ，方式Ｄ，方式Ｅ，方式Ｂ＋Ｄ，方式Ｂ＋Ｅ，方式Ｃ＋Ｄ＋Ｅ，方式Ｃ＋Ｄ，方式Ｃ＋Ｅ，方式Ｄ＋Ｅとなる。

（ベースバンド部の処理内容）
図８は、実施の形態２にかかるベースバンド部の処理内容を示すフローチャートである。ベースバンド部１２３の切り替えプログラム５１０は、はじめに、制御部１２４内の判断部１２４ａから通知される組み合わせ情報を確認する（ステップＳ８０１）。判断部１２４ａから新たな組み合わせ情報を受け取った場合には（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０３に移行し、新たな組み合わせ情報を受け取っていなければ（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、ステップＳ８０７に移行する。

そして、ステップＳ８０２において、新たな組み合わせ情報を受け取り、組み合わせが変化した場合は（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、受け取った新たな組み合わせ情報に基づいて、複数のフロントエンド部１２２と、入出力部５０４の接続の対応関係を決定し、選択部１２５に経路情報として通知する（ステップＳ８０３）。選択部１２５では、通知された経路情報に基づいて、フロントエンド部１２２と、入出力部５０４の接続を設定する。このとき、切り替えプログラム５１０は、どの入出力部５０４（５０４ａ〜５０４ｎ）がどの通信方式のフロントエンド部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）と接続されているかをＲＡＭ５０３に記録する（ステップＳ８０４）。

つぎに、切り替えプログラム５１０は、プロセッサ１４０の識別番号を入手する（ステップＳ８０５）。切り替えプログラム５１０は、各プロセッサ１４０ａ〜１４０ｄを識別番号＃０〜＃３により識別可能である。そして、切り替えプログラム５１０は、各プロセッサ１４０ａ〜１４０ｄに対する処理プログラム５１１ａ〜５１１ｅの割り当てを決定する（ステップＳ８０６）。

どのプロセッサ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）がどの通信方式（方式Ａ〜Ｅ）の処理をおこなうかは、通信方式の組み合わせ別に識別番号の対応をあらかじめ決めておくか、単純なルールにより決定することができる。

たとえば、上述した通信方式の組み合わせ例に示したように、方式の組み合わせがＢ＋Ｄで、方式Ｂの要求プロセッサ数が３、方式Ｄの要求プロセッサ数が１の場合を考える。この場合、識別番号（＃０〜＃３）の小さい順に、プロセッサ＃０（１４０ａ）に方式Ｂの３分割された１番目の処理プログラム５１１ｂを割り当てる。また、プロセッサ＃１（１４０ｂ）に方式Ｂの３分割された２番目の処理プログラム５１１ｂを割り当て、プロセッサ＃２（１４０ｃ）に方式Ｂの３分割された３番目の処理プログラム５１１ｂを割り当てる。そして、プロセッサ＃３（１４０ｄ）に方式Ｄの処理プログラム５１１ｄを割り当てる。

そして、切り替えプログラム５１０は、ステップＳ８０６で決定した処理プログラム５１１ａ〜５１１ｅを割り当てたプロセッサ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）により実行させる（ステップＳ８０７）。この後、実施の形態１と同様に、１パケット分などデータを一定単位毎に処理をおこなった後、ステップＳ８０１に戻り、組み合わせ情報を確認する。

上述した実施の形態２によれば、端末は、通信可能な通信方式を組み合わせた通信をおこなうことができる。そして、ベースバンド処理をプロセッサを用いたデジタル処理でおこなうため、ベースバンド部の設置スペースを削減することができる。また、複数のプロセッサの同時並行処理により、複数の通信方式による通信を同時におこなえる。さらに、電波強度等に基づき実際に通信可能な通信方式のなかから、プロセッサの処理能力に適合した通信方式を選択することにより、プロセッサを効率的に使用して複数の通信方式により通信能力を高め、通信速度を高速化できる。

（実施の形態３）
実施の形態１と２ではプロセッサの性能を優先して通信方式の組み合わせを決定したが、実施の形態３では、さらにプロセッサ１４０の消費電力量を含めて通信方式の組み合わせを決定する。このために、判断部１２４ａは、単独で最も実効通信能力が高い通信方式を選択して、この通信方式を含む通信方式の組み合わせでの通信性能向上率と消費電力上昇率を求める。

そして、通信性能向上率と、通信性能向上率対消費電力上昇率がともに増加を示す値（たとえば値１以上）を超える組み合わせのなかから、通信性能向上率対消費電力上昇率が最も大きな組み合わせを選択する。また、通信性能向上率と、通信性能向上率対消費電力上昇率がともに１を超えるものがなければ、増加が見込めないため、単独で最も実効通信能力が高い通信方式を選択する。

この通信性能向上率とは、通信方式を組み合わせたときの実効通信能力の増加割合である。たとえば、仮に、単独で最も実効通信能力が高い通信方式が方式Ａであるとする。このとき、単独の方式Ａの実効通信能力をＮＡ、方式Ｂの実効通信能力をＮＢとすると、方式Ａ＋Ｂの実効通信能力はＮＡ＋ＮＢとなり、方式Ａに対する方式Ａ＋Ｂの通信性能向上率は（ＮＡ＋ＮＢ）÷ＮＡで求めることができる。この場合、１を超えれば増加が見込めることになる。

また、各通信方式での単位データ量あたりの消費電力量については、「通信方式での単位時間あたりの消費電力量」÷「この通信方式の単位時間あたりの通信量」で求めることができる。「単位時間あたりの通信量」とは、実効通信能力を指している。

また、「この通信方式での単位時間あたりの消費電力量」については、実施の形態１のように、一つのプロセッサ１４０を切り替えて各通信方式別の処理をおこなう場合は、「プロセッサの単位時間あたりの消費電力量」×「切り替えた通信方式の要求処理能力」÷「プロセッサの動作周波数」で求める。一方、実施の形態２のように、複数のプロセッサ１４０（１４０ａ〜１４０ｄ）に各通信方式の処理を割り当てておこなう場合は、「一つのプロセッサでの単位時間あたりの消費電力量」×「その通信方式での要求プロセッサ数」で求めることができる。

たとえば、方式Ａの単位時間あたりの消費電力量をＷＡ、方式Ｂの単位時間あたりの消費電力量をＷＢ、方式Ａ＋Ｂの単位時間あたりの消費電力量をＷＡＢとすると、単位データあたりの消費電力量は方式ＡがＷＡ÷ＮＡ、方式ＢがＷＢ÷ＮＢ、方式Ａ＋Ｂが（ＷＡ＋ＷＢ）÷（ＮＡ＋ＮＢ）となり、方式Ａ＋Ｂの方式Ａに対する消費電力量の上昇率は（（ＷＡ＋ＷＢ）÷（ＮＡ＋ＮＢ））÷（ＷＡ÷ＮＡ）で求めることができる。また、通信性能向上率対消費電力上昇率は、通信性能向上率÷消費電力上昇率で求めることができる。

図９は、実施の形態３にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。はじめに、判断部１２４ａは、複数の通信方式（方式Ａ〜Ｅ）に対応して設けられた複数のフロントエンド部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）から通信電波の電波強度情報を取得する（ステップＳ９０１）。そして、格納部１２４ｂの設定を参照し、測定された電波強度と、各通信方式毎の理論通信能力との関係（図２参照）を取得して、各通信方式の実効通信能力を算出する（ステップＳ９０２）。

この後、格納部１２４ｂの設定を参照し、この端末１００で選択可能な通信方式（方式Ａ〜Ｅ）の組み合わせ（図３参照）を取得する（ステップＳ９０３）。この後、判断部１２４ａは、ステップＳ９０３で得た複数の組み合わせそれぞれでの合計実効通信能力を算出する（ステップＳ９０４）。そして、判断部１２４ａは、組み合わせのなかから単独の通信方式で最も実効通信能力が最大となる通信方式（上記例では方式Ａ）を選択する（ステップＳ９０５）。

つぎに、判断部１２４ａは、ステップＳ９０５で選択した方式を含む方式の組み合わせについて、各組み合わせでの消費電力量を算出する（ステップＳ９０６）。また、各組み合わせでの電力効率を算出する（ステップＳ９０７）。

つぎに、判断部１２４ａは、単独の通信方式より実効通信能力と電力効率の両方が向上する組み合わせがあるか判断する（ステップＳ９０８）。上記例のように、方式Ａが単独で最も実効通信能力が高いとしたとき、方式Ａ＋Ｂの組み合わせと比較する。ここで、単独の通信方式より実効通信能力と電力効率が向上する組み合わせがある場合には（ステップＳ９０８：Ｙｅｓ）、向上する組み合わせ（上記例では方式Ａ＋Ｂ）を通信に利用する組み合わせとして決定する（ステップＳ９０９）。一方、単独の通信方式より実効通信能力と電力効率が向上する組み合わせがない場合には（ステップＳ９０８：Ｎｏ）、ステップＳ９０５で選択した単独の通信方式（方式Ａ）を通信に利用するとして決定する（ステップＳ９１０）。

これらステップＳ９０９あるいはステップＳ９１０の処理後、判断部１２４ａ（制御部１２４）は、選択した組み合わせ情報（通信に用いる各通信方式）をベースバンド部１２３に通知出力し（ステップＳ９１１）、処理を終了する。図９に示した処理は、所定時間単位で継続的に再実行（ループ処理）される。そして、選択する組み合わせが前回処理時と変化した場合にのみ、新しい組み合わせの情報をベースバンド部１２３に出力する。

上記の説明によれば、単体で最も速い通信方式を比較の基準にしている。これは、単に電力効率だけで比較すると通信速度は遅いが消費電力も少ない方式が選択されるため、基本的に通信速度の向上を図るために、単体で最も速い通信方式よりも速くなる組み合わせを選択するようにしている。

以上により、実施の形態３によれば、単体で最も速い通信方式よりも通信性能が高く、かつ電力効率が高い通信方式の組み合わせがあればこの組み合わせを選択し、通信速度および電力効率を向上させ、低消費電力による高速通信がおこなえるようになる。

（実施の形態４）
上述した実施の形態１では、複数の通信方式を組み合わせたときの要求処理能力を単純に個別の要求処理能力の合計として算出した。しかしながら、実施の形態１のように、単一のプロセッサ１４０が処理プログラム５１１ａ〜５１１ｅを切り替えて実効すると、切り替え先の処理プログラム５１１ａ〜５１１ｅをＲＯＭ５０２から再度ロードするなどといった切り替えのための処理が発生する。このため、実施の形態４では、処理プログラム５１１ａ〜５１１ｅの切り替えのためのオーバーヘッドを含めて最適な通信方式の組み合わせを求める。

オーバーヘッドの大きさは、切り替える前後の通信方式の種類では大きく変わらないため、事前に測定しておくことができる。方式Ａの要求処理能力をｆＡ、方式Ｂの要求処理能力をｆＢ、オーバーヘッドの大きさをｆＯとすると、方式ＡとＢを組み合わせた場合は、方式Ａから方式Ｂと、方式Ｂから方式Ａへの２回の切り替えが発生する。この場合の要求処理能力は、ｆＡ＋ｆＢ＋（ｆＯ×２）となる。また、３つの通信方式を組み合わせる場合には、ｆＡ＋ｆＢ＋ｆＣ＋（ｆＯ×３）で算出でき、オーバーヘッドに、組み合わせる通信方式の数を掛けて算出することができる。

また、オーバーヘッドそのものでも電力を消費する。オーバーヘッドによる単位時間あたりの消費電力量は、「プロセッサの単位時間あたりの消費電力量」×「オーバーヘッド」÷「プロセッサの動作周波数」で算出できる。このため、算出した消費電力量をＷＯとすると、実施の形態３で説明した方式Ａ＋Ｂの単位データあたりの消費電力量は（ＷＡ＋ＷＢ＋（ＷＯ×２））÷（ＮＡ＋ＮＢ）で算出する。これによりオーバーヘッドを含めて最適な通信方式の組み合わせを決定することができる。

図１０は、実施の形態４にかかる通信方式の選択の処理内容を示すフローチャートである。図１０のステップＳ１００１〜ステップＳ１０１１の各処理は、基本的に図９に記載したステップＳ９０１〜ステップＳ９１１の各処理と同様である。異なる処理は、ステップＳ１００３における通信方式の組み合わせ取得時、要求処理能力に上記のオーバーヘッドを考慮した要求処理能力の算出結果に基づき可能な組み合わせを取得することになる。また、ステップＳ１００６における消費電力量の算出時、各通信方式の組み合わせについて、上記のオーバーヘッドを考慮した消費電力量を算出する。

この実施の形態４におけるオーバーヘッドを考慮した構成について、他の実施の形態との差異をまとめておく。通信方式の可能な組み合わせの条件については、実施の形態１および実施の形態３では、「ＣＰＵの処理能力」≧「要求処理能力の合計」としていた。これに対し、実施の形態４では、オーバーヘッドを含めて、「ＣＰＵの処理能力」≧「要求処理能力の合計」＋「オーバーヘッド」×（「組み合わせ数」−１）としている。

また、消費電力量の算出式について、実施の形態３では、「ＣＰＵの単位時間あたりの消費電力量」×「要求処理能力の合計」÷「ＣＰＵの処理能力」であるのに対して、実施の形態４では、オーバーヘッドを含めて、「ＣＰＵの単位時間あたりの消費電力量」×（「要求処理能力の合計」＋「オーバーヘッド」×（「組み合わせ数」−１））÷「ＣＰＵの処理能力」となる。

以上説明した実施の形態４によれば、単体で最も速い通信方式よりも通信性能が高く、かつ電力効率が高い通信方式の組み合わせがあればこの組み合わせを選択し、通信速度および電力効率を向上させ、低消費電力による高速通信がおこなえるようになる。さらに、複数の通信方式に対応した処理プログラムを単一のプロセッサで切り替えて実行する場合のオーバーヘッドを含めてプロセッサに対する要求処理能力と、消費電力量を求める。これにより、プログラムを切り替えて処理する構成においてオーバーヘッドが生じてもこのオーバーヘッドを考慮した上で通信速度および電力効率を向上できるようになる。

以上説明した各実施の形態によれば、複数の通信方式のベースバンド処理をプロセッサを用いて共通に処理することができるため、ベースバンド部の回路の設置スペースを取らずに端末の小型化を図ることができる。そして、複数の通信方式のなかから通信速度を向上できる通信方式を組み合わせて同時通信することにより、通信速度を向上させることができる。この際、プロセッサの能力を考慮し、通信速度を向上できる通信方式の組み合わせを選択するため、プロセッサの能力を効率的に用いた通信がおこなえるようになる。

さらには、消費電力量、およびプログラム切り替え時に発生するオーバーヘッドを含めて通信方式の組み合わせを選択することにより、プロセッサの処理能力をより現実的に算出でき、処理能力および電力効率を向上させた通信がおこなえ、端末の低消費電力化を図ることができるようになる。

１００ 通信装置（端末）
１０１ アンテナ
１０２ 無線処理部
１０３ データ処理部
１１２ アナログ部
１１３ デジタル部
１２２（１２２ａ〜１２２ｅ） フロントエンド部
１２３ ベースバンド部
１２４ 制御部
１２４ａ 判断部
１２４ｂ 格納部
１２５ 選択部
１４０（１４０ａ〜１４０ｄ） プロセッサ
２００ 設定情報
３００ 組み合わせ情報
５０２ ＲＯＭ
５０３ ＲＡＭ
５０４，５０５ 入出力部
５１０ 切り替えプログラム
５１１（５１１ａ〜５１１ｅ） 処理プログラム

Claims (8)

1. 複数の通信方式のマルチモード無線通信にかかるデジタル処理をプロセッサで処理し、
   複数の前記通信方式ごとの実効通信能力と、前記プロセッサに要求する要求処理能力に基づき電力効率を求め、
   求めた実効通信能力と電力効率が最も高い一つの前記通信方式を選択し、
   選択した一つの前記通信方式を含み、他の通信方式と組み合わせた場合の合計した実効通信能力と、合計した電力効率の両方が向上する場合には、複数の前記通信方式を一つあるいは複数組み合わせて同時通信すること
   を特徴とする通信方法。
2. 前記電力効率は、ある単位量のデータを通信するときの前記プロセッサの消費電力量に基づき求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
3. 前記プロセッサが複数の前記通信方式のデジタル処理を、プログラムの切り替えにより時分割処理する場合、
   前記プロセッサの処理能力は、前記プログラムの切り替えにかかるオーバーヘッドを含め求める
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信方法。
4. 前記プロセッサが複数の前記通信方式のデジタル処理を、同時並行で処理可能な複数のプロセッサを有する場合、
   複数の前記プロセッサに対し、複数の前記通信方式ごとの前記要求処理能力に対応した数のプログラムを割り当てる
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信方法。
5. 前記実効通信能力は、複数の前記通信方式の理論通信能力と、測定した電波強度とに基づき求めること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の通信方法。
6. 複数の通信方式のマルチモード無線通信にかかるデジタル処理をプロセッサで処理するベースバンド部と、
   複数の前記通信方式ごとの実効通信能力と、前記プロセッサに要求する要求処理能力に基づき電力効率を求め、
   求めた実効通信能力と電力効率が最も高い一つの前記通信方式を選択し、
   選択した一つの前記通信方式を含み、他の通信方式と組み合わせた場合の合計した実効通信能力と、合計した電力効率の両方が向上する場合には、複数の前記通信方式を一つあるいは複数組み合わせて同時通信する制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
7. 前記プロセッサは、複数の前記通信方式のデジタル処理を、プログラムの切り替えにより時分割処理するシングルコアプロセッサである
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。
8. 前記プロセッサは、複数の前記通信方式のデジタル処理を、同時並行で処理可能なマルチコアプロセッサである
   ことを特徴とする請求項６に記載の通信装置。

Images