JP6882015B2 - 通信端末装置及び通信端末装置のカテゴリー選定方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信端末装置及び通信端末装置のカテゴリー選定方法に関するものである。

携帯電話の通信技術の一つとしてLTE(Long Term Evolution)と呼ばれる方式が運用されている。LTE方式に対応している通信端末装置は、対応する通信速度や変調方式、MIMO(Multi-Input Multi-Output)と呼ばれる無線通信技術に対応できるか否かなどで、その性能を下表の様な「カテゴリー」で分類される。端末カテゴリーは表１に示すように、MIMO非対応カテゴリー(カテゴリー１)とMIMO対応カテゴリー(カテゴリー２〜５)に分類される。また、MIMO対応カテゴリー端末の中でも実装しているプロセッサの処理能力やデータ処理のバッファの量により対応可能な通信速度が異なり、それに応じて実際の対応カテゴリーが決定される。

日本国内においては、カテゴリー3からサービスが開始され、カテゴリー4へと移行してきた。
一方、近年携帯電話システムを利用したM2M(Machine to Machine)通信の需要が拡大してきている。M2M通信の特徴として１回あたりの通信データの量が少ないという点があり、必ずしも高速大容量のリソースを必要としない。しかしながら携帯電話システムそのものの高度化が進んでいく中で、LTEに代表される高速大容量のシステム内にM2M通信のような通信データの量は少ないが、システム内に大量に機器が存在するためにそのデータの発生頻度が多いというような通信端末装置を効率よく収容するかということを考慮した場合に、MIMO非対応カテゴリー対応の通信端末装置が注目されている。MIMO非対応カテゴリー対応端末とMIMO対応カテゴリー対応端末では使用するシステムのリソースの量が異なることから、いわゆる事業者に支払う通信料や回線契約料の様な使用料がカテゴリー毎に設定が変わるということも今後考えられる。
すなわち、通信端末装置を組込む機器はその使用する通信の特徴により、使用する通信端末装置のカテゴリーを異なるものにしたいという希望が出てくるが、通信端末装置がカテゴリー毎に装置として違うものになってしまうと、機器の生産及び生産管理の点で煩雑になる可能性もある。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１に、使用形態若しくは電源状態に応じて、ＭＩＭＯ通信方式などによる高速な無線通信機能と、旧来のＳＩＳＯ通信方式による低消費電力の無線通信機能とを選択的に利用する発明が開示されている。

特開２００８−５４２６８号公報

本発明の目的は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、同一の通信端末装置で異なる能力(カテゴリー)の動作が可能であり、特に、アンテナ接続の状態や受信電界強度に応じて装置の通信カテゴリーを決定することを可能とする方法及び通信端末装置を提供することにある。

本発明の通信端末装置のカテゴリー選定方法は、複数のカテゴリーを持つ通信端末装置のカテゴリー選定方法であって、信号が入力される複数のアンテナ接続手段からの信号の受信電界強度を複数のアンテナ接続手段と１対１で対応した無線通信手段でそれぞれ測定し、それぞれ測定した受信電界強度が予め定められた値以下の無線通信手段の機能を停止し、機能を停止した無線通信手段以外の無線通信手段の数に対応して選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択することを特徴とする。

また、前記機能を停止した無線通信手段以外の全ての無線通信手段が機能停止している場合には、前記それぞれ測定した受信電界強度が一番高い値をもつ無線通信手段、若しくは予め定めた無線通信手段の機能を停止しないことが好ましい。

また、本発明の通信端末装置のカテゴリー選定方法は、複数のカテゴリーを持つ通信端末装置のカテゴリー選定方法であって、信号が入力される複数のアンテナ接続手段からの信号の受信電界強度を複数のアンテナ接続手段と１対１で対応した無線通信手段でそれぞれ測定し、複数のアンテナ接続手段毎の受信電界強度を比較し、比較において予め定められた値以上の差が有る低い受信電界強度の系の無線通信手段の機能を停止し、機能を停止した無線通通信手段以外の無線通通信手段を使用しかつ選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択することを特徴とする。

また、本発明の通信端末装置は、複数のカテゴリーを持つ通信端末装置であって、信号が入力される複数のアンテナ接続部と、複数のアンテナ接続部と１対１で入力される複数の無線部と、複数の無線部を制御する無線制御部とを有し、無線部は対応したアンテナ接続部の受信電界強度を測定し、無線制御部は測定した受信電界強度の値が予め定められた値以下の無線部の無線通信機能を停止させ、無線通信機能を停止させた無線部以外の無線部の数に対応して選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択することを特徴とする。

また、無線制御部は、前記無線通信機能を停止させた無線部以外の全ての無線部が無線通信機能停止している場合には、前記それぞれ測定した受信電界強度が一番高い値をもつ無線部、若しくは予め定めた無線部の無線通信機能を停止させないことが好ましい。

また、本発明の通信端末装置は、複数のカテゴリーを持つ通信端末装置であって、信号が入力される複数のアンテナ接続部と、複数のアンテナ接続部と１対１で入力される複数の無線部と、複数の無線部を制御する無線制御部とを有し、無線部は対応したアンテナ接続部の受信電界強度を測定し、無線制御部は無線部が測定したアンテナ接続部毎の受信電界強度を比較し、比較において予め定められた値以上の差が有る低い受信電界強度の無線部の無線通信機能を停止させ、無線通信機能を停止させた無線部以外の無線部を使用しかつ選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択することを特徴とする。

さらに、高周波エネルギーを電波として空間に送信し 、あるいは逆に空間の電波を高周波エネルギーへ相互に変換受信するアンテナを接続するアンテナ接続部と、無線通信システムの基地局装置と当該通信端末装置の間で通信される無線周波数帯域の信号からベースバンド帯域の信号へと帯域変換、またはベースバンド信号から無線周波数帯域への信号へ帯域変換をする無線部と、無線部を制御する無線制御部と、ベースバンド帯域に変換された信号のベースバンド復調処理及び無線部を経由し、ネットワークに対してデータを送信するためのベースバンド変調処理を行うベースバンド変復調部と、ベースバンド変復調部を制御する変復調制御部と、無線通信のための制御データやユーザーデータの分離合成や符復号処理、変復調部とのインタフェースに合わせたフォーマット変換を行うデータ送受信部と、データ送受信部を制御する送受信制御部と、無線通信のための端末装置側から送信する制御データの生成や、ネットワーク側から受信した制御データの解読を行う無線プロトコル制御部と、ユーザーデータの入出力を行う外部インタフェース部と、装置全体の制御を行う主制御部とで構成することが好ましい。

本発明によれば、同一の通信端末装置で異なる能力（カテゴリー）の動作が可能であり、特に、アンテナ接続の状態や受信電界強度に応じて装置の通信カテゴリーを決定することができる。

本発明の一実施例に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るベースバンド変復調部の構成を示す図である。 本発明の一実施例に係る通信端末装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施例に係るベースバンド変復調部の動作を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る通信端末装置の構成を示すブロック図である。
図１において、通信端末装置１００は、アンテナ接続部１０１−１，１０１−２、第１の無線部１０２−１、第２の無線部１０２−２、無線制御部１０３、ベースバンド変復調部１０４、変復調制御部１０５、データ送受信部１０６、データ送受信制御部１０７、無線プロトコル制御部１０８、外部インタフェース部１０９、主制御部１１０で構成されている。
なお、通信端末装置１００は、アンテナ接続部１０１−１，１０１−２、第１の無線部１０２−１、第２の無線部１０２−２、無線制御部１０３を無線通信手段とする。
また、本一実施例では、アンテナ接続部と無線部が各２つであるが、３つ以上でも、個数が異なっていてもよい。

アンテナ接続部１０１−１，１０１−２は、ユーザーが予め決めたアンテナ数の図示していないアンテナと接続するものである。そのため、アンテナが接続されていないアンテナ接続部が存在する場合がある。アンテナは、高周波エネルギーを電波として空間に送信し 、あるいは空間の電波を高周波エネルギーへ相互に変換受信する。
第１の無線部１０２−１及び第２の無線部１０２−２は、図示していない基地局装置と当該通信端末装置１００の間で通信される無線周波数帯域の信号からベースバンド帯域の信号へと帯域変換、またはベースバンド信号から無線周波数帯域への信号へ帯域変換をする。

無線制御部１０３は、第１の無線部１０２−１及び第２の無線部１０２−２を制御する無線制御部である。
ベースバンド変復調部１０４は、ベースバンド帯域に変換された信号のベースバンド復調処理、第１の無線部１０２−１及び第２の無線部１０２−２を経由してデータを送信するためのベースバンド変調処理を行う。

変復調制御部１０５は、ベースバンド変復調部１０４を制御する変復調制御部である。
データ送受信部１０６は、無線通信のための制御データやユーザーデータの分離合成や符復号処理、ベースバンド変復調部１０４とのインタフェースに合わせたフォーマット変換を行う。
データ送受信制御部１０７はデータ送受信部１０６を制御する。

無線プロトコル制御部１０８は、無線通信のための端末装置側から送信する制御データの生成や、ネットワーク側から受信した制御データの解読を行う。
外部インタフェース部１０９はユーザーデータの入出力を行う。
主制御部１１０は通信端末装置１００全体の制御を行う。

図２は本発明の一実施例に係るベースバンド変復調部の構成を示す図である。
図２において、ベースバンド変復調部１０４は、信号接続部１０４１、変調部１０４２、第１の復調部１０４３−１、第２の復調部１０４３−２で構成されている。

次に、本発明の一実施例に係る通信端末装置１００のカテゴリー決定方法について、図１〜図３を用いて説明する。
ここでは、MIMO非対応カテゴリーとしてカテゴリー１、MIMO対応カテゴリーとしてカテゴリー４とした場合について説明する。
本発明の一実施例に係る通信端末装置１００における一つの実現方法としては、装置起動直後に通信端末装置に接続されたアンテナからの無線信号入力がある場合とない場合で、その接続状態を検知可能であることを利用して、MIMOの適用可否を判断し、MIMO適用可の場合はカテゴリー４動作、MIMO適用否の場合はカテゴリー１動作に決定する、ということがある。

図３は本発明の一実施例に係る通信端末装置の動作を説明するためのフローチャートである。
なお、アンテナ接続部１０１−１，１０１−２は、ユーザーが予め決めたアンテナ数の図示していないアンテナが接続されている。そのため、アンテナが接続されていないアンテナ接続部が存在する場合がある。
図３において、通信端末装置１００は、ステップＳ１で装置起動すると、以下の処理を実行する。
第１の無線部(０系)１０２−１は、アンテナ接続部１０１−１の受信電界強度(RSSI1)を測定し、測定結果を無線制御部１０３に出力する（ステップＳ２）。
第２の無線部(１系)１０２−２は、アンテナ接続部１０１−２の受信電界強度(RSSI2)を測定し、測定結果を無線制御部１０３に出力する（ステップＳ３）。

無線制御部１０３はそれぞれ通知されたRSSI1とRSSI2を用いて、以下の判定式(1)(2)により判定を行い、主制御部１１０に結果を通知する（ステップＳ４）。
判定式(1)＝(RSSI1＜TH) and (RSSI2＜TH)
判定式(2)＝(RSSI1＞TH_a) and ((RSSI1−RSSI2)＞TH_b)
なお、判定式(1)は図３に図示していない。
判定式(1)は受信電界強度の絶対値比較であり、判定式(2)はアンテナ接続部同士の受信電界強度の相対値比較である。

主制御部１１０は、判定式(1)(2)で判定を行い（ステップＳ４）、ＹＥＳの場合にはカテゴリー１を選択し（ステップＳ５）、ＮＯの場合にはカテゴリー４を選択する（ステップＳ６）。

ここで、ステップＳ４の詳細な動作について説明する。
主制御部１１０は、判定式 (1)で、例えば、０系である第１のアンテナ接続部１０１−１側の受信電界強度と、１系である第２のアンテナ接続部１０１−２側の受信電界強度がともに所定の閾値(TH)以下である場合、また、判定式 (2)で、例えば、０系である第１アンテナ接続部側の受信電界強度が閾値(TH_a)以上であり、かつ１系である第２のアンテナ接続部１０１−２側の受信電界強度との差(RSSI1−RSSI2)が閾値(TH_b)以上である、すなわち０系と比較し１系の受信電界強度が著しく低いと判定された場合は、MIMOが適用できないと判断してカテゴリー１を選択する（ステップＳ５)。
なお、主制御部１１０または無線制御部１０３は、判定式 (1)(2)において、受信電界強度が閾値以下の無線部１０２の無線機能を停止させるが、全ての無線部１０２が無線機能停止になる場合には、受信電界強度の一番高い値をもつ無線部１０２の無線機能を動作させる、若しくは予め定めた無線部１０２の無線機能を動作させて、無線通信を継続させる。

次に、主制御部１１０は、選択したカテゴリーに従って装置として適用する、例えば、表２に示すカテゴリー毎のパラメータ設定を装置全体に対して行い（ステップＳ７）、周辺セルサーチ動作及びシステム情報を取得し（ステップＳ８）、通常動作に移行する（ステップＳ９）。

通信端末装置１００は、通常動作に移行後、図示していない基地局装置に対して位置登録をするが、その際に通信端末装置１００のカテゴリーを報告する必要がある。
無線プロトコル制御部１０８は、主制御部１１０からの設定に従い、決定されたカテゴリー固有の装置能力を示す制御データを作成し、位置登録用データとする。
通信端末装置１００は、位置登録用データを図示していない基地局装置に送信する。
通信端末装置１００は、再起動が行われるまで、今回決定したカテゴリーを維持して動作する。

次に、通常の通信動作について説明する。
まず、受信側の動作について説明する。
通信端末装置１００は、アンテナ接続部１０１−１，１０１−２に接続された図示していないアンテナから無線周波数帯域の信号を受信し、無線部１０２−１，１０２−２で無線周波数帯域の信号からベースバンド帯域の信号へと帯域変換されたベースバンド受信信号をベースバンド変復調部１０４に入力する。

ベースバンド変復調部１０４は、カテゴリー１動作ではMIMO非適用、カテゴリー４動作ではMIMO適用動作となる。
変復調制御部１０５は、カテゴリー１動作を主制御部１１０から設定された場合、図２に示すベースバンド変復調部１０４内の２つの復調部１０４３−１，１０４３−２のうち一方の復調部動作を停止し、もう一方の復調部のみの動作を指示する。

また、変復調制御部１０５は、信号接続部１０４１に対して、動作中のアンテナ接続部１０１−１，１０１−２及び無線部１０２−１，１０２−２によりベースバンド変換された受信信号のみ動作中の復調部（１０４３−１又は１０４３−２）に入力するよう接続するように指示する。
そして、動作中の復調部（１０４３−１又は１０４３−２）は、１つのストリームに対して別に変復調制御部１０５から指示される変調方式に従い復調を行い、復調後データとしてデータ送受信部１０６に対して出力する。

一方、変復調制御部１０５は、カテゴリー４動作を主制御部１１０から設定された場合、２つの復調部１０４３−１，１０４３−２に対して動作を指示する。
また、変復調制御部１０５は、信号接続部１０４１に対して、第１のアンテナ接続部１０１−１から第１の無線部１０２−１によりベースバンド変換された受信信号を２つの復調部１０４３−１，１０４３−２に、第２のアンテナ接続部１０１−２から第２の無線部１０１−２によりベースバンド変換された受信信号を２つの復調部１０４３−１，１０４３−２に、それぞれ入力するよう接続指示する。

そして、第１及び第２の復調部１０４３−１，１０４３−２は、２つのストリームに対して別に変復調制御部１０５から指示される変調方式に従い復調を行い、復調後データとしてデータ送受信部１０６に対して出力する。

データ制御部１０７は、カテゴリー１動作を主制御部１１０から設定された場合、データ送受信部１０６に対して、カテゴリーによって定められた物理層データ関連パラメータとともに、１つのストリームに対してのデータ復号及び分離処理を指示する。
データ送受信部１０６は、データ制御部１０７の指示に従い、ベースバンド変復調部１０４から入力された受信データに対して別にデータ制御部１０７から指示される符号化率に従いデータ復号及び分離処理を行う。

データ制御部１０７は、カテゴリー４動作を主制御部１１０から設定された場合、データ送受信部１０６に対して、カテゴリーによって定められた物理層データ関連パラメータとともに、２つのストリームに対してのデータ復号及び分離処理を指示する。
データ送受信部１０６は、データ制御部１０７の指示に従い、ベースバンド変復調部１０４から入力された受信データに対して別にデータ制御部１０７から指示される符号化率に従いデータ復号及び分離処理を行う。分離されたデータのうち制御データは無線プロトコル制御部１０８に出力され、ユーザーデータは外部インタフェース１０９を経由して外部装置へ出力される。

次に、データ送受信部１０６は、送信側の動作として、外部インタフェース部１０９からの送信すべきユーザーデータに対して、カテゴリーによって定められた物理層データ関連パラメータや、別にデータ制御部１０７から指示される符号化率に従い符号化及び無線プロトコル制御部１０８からの制御データと統合してベースバンド変復調部１０４とのインタフェースに合わせたフォーマット変換を行い、ベースバンド変復調部１０４に出力する。

ベースバンド変復調部１０４では、別に変復調制御部１０５から指示される変調方式に従い変調処理を行い、第１の無線部１０２−１に出力する。
第１の無線部１０２−１は、ベースバンド信号から無線周波数帯域への信号へ帯域変換し、そして第１のアンテナ接続部１０１−１に接続されているアンテナを経由して送信する。

次に、各カテゴリー動作におけるベースバンド変復調部１０４及びデータ送受信部１０６の動作時間について説明する。
ベースバンド変復調部１０４及びデータ送受信部１０６は、カテゴリーにより最大の送受信データ量は異なるので、各データ処理、変復調処理に必要となる処理量は異なる。
そこで、本発明の通信端末装置においては、決定したカテゴリーによりデータ処理や変復調処理に必要なプロセス割当時間を変更することにより、特に低カテゴリー時の不要リソースの削減を図る。図４にその概念を示す。

図４は本発明の一実施例に係るベースバンド変復調部の動作を説明するためのタイミングチャートである。
LTEの様な携帯電話無線システムでは、システムの基準タイミング及びその周期が定められており、そのシステム基準タイミングに従い各処理が実行されることになる。

例えば、通信端末装置は、カテゴリー４の場合には、図４ａの様なプロセス割当て、カテゴリー１の場合にはそれより少ない図４ｂの実線の様なプロセス割当てですべての処理が実行可能である。
特に、外部装置との関連がなく、通信端末装置内部で処理が閉じているベースバンド変復調部１０４、データ送受信部１０６は、蓄積一括処理が可能でありそれを利用する。

すなわち、通信端末装置は、カテゴリー設定パラメータセットの一部である変復調及びデータ送受信プロセス割当に従い、プロセッサの処理時間を限定したり、あるいは複数あるハードウェアブロックのうち、使用するハードウェアブロックを限定したりして、消費電力の削減を行うことができる。

本発明の実施形態である通信端末装置は、同一の通信端末装置で異なる能力(カテゴリー)の動作が可能であり、特に、アンテナ接続の状態や受信電界強度に応じて装置のカテゴリーを決定することができる。
また、本発明の実施形態である通信端末装置は、電源投入時に通信カテゴリーが決定するため、運用時に通信カテゴリーが変更されず、安定した通信を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

通信端末装置は、同一の通信端末装置で異なる能力（カテゴリー）の動作が可能であることによって、特に、アンテナ接続の状態や受信電界強度に応じて装置の通信カテゴリーを決定する用途に適用できる。

１００・・・通信端末装置、１０１−１，１０１−２・・・アンテナ接続部、１０２−１，１０２−２・・・無線部、１０３・・・無線制御部、１０４・・・ベースバンド変復調部、１０５・・・変復調制御部、１０６・・・データ送受信部、１０７・・・データ送受信制御部、１０８・・・無線プロトコル制御部、１０９・・・外部インタフェース部、１１０・・・主制御部。

Claims (5)

1. 複数のカテゴリーを持つ通信端末装置のカテゴリー選定方法であって、
   信号が入力される複数のアンテナ接続手段からの信号の受信電界強度を前記複数のアンテナ接続手段と１対１で対応した無線通信手段でそれぞれ測定し、
   前記それぞれ測定した受信電界強度が予め定められた値以下の無線通信手段の機能を停止し、
   前記機能を停止した無線通信手段以外の無線通信手段の数に対応して選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択する
   ことを特徴とする通信端末装置のカテゴリー選定方法。
2. 請求項１に記載の通信端末装置のカテゴリー選定方法であって、
   前記機能を停止した無線通信手段以外の全ての無線通信手段が機能停止している場合には、前記それぞれ測定した受信電界強度が一番高い値をもつ無線通信手段、若しくは予め定めた無線通信手段の機能を停止しない
   ことを特徴とする通信端末装置のカテゴリー選定方法。
3. 複数のカテゴリーを持つ通信端末装置であって、
   信号が入力される複数のアンテナ接続部と、前記複数のアンテナ接続部と１対１で入力される複数の無線部と、前記複数の無線部を制御する無線制御部とを有し、
   前記無線部は、前記対応したアンテナ接続部の受信電界強度を測定し、
   前記無線制御部は、前記測定した受信電界強度の値が予め定められた値以下の無線部の無線通信機能を停止させ、前記無線通信機能を停止させた無線部以外の無線部の数に対応して選択可能なカテゴリーの中から通信カテゴリーを選択する、
   ことを特徴とする通信端末装置。
4. 請求項３に記載の通信端末装置であって、
   前記無線制御部は、前記無線通信機能を停止させた無線部以外の全ての無線部が無線通信機能停止している場合には、前記それぞれ測定した受信電界強度が一番高い値をもつ無線部、若しくは予め定めた無線部の無線通信機能を停止させない
   ことを特徴とする通信端末装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の通信端末装置であって、
   高周波エネルギーを電波として空間に送信し 、あるいは逆に空間の電波を高周波エネルギーへ相互に変換受信するアンテナを接続するアンテナ接続部と、
   無線通信システムの基地局装置と当該通信端末装置の間で通信される無線周波数帯域の信号からベースバンド帯域の信号へと帯域変換、またはベースバンド信号から無線周波数帯域への信号へ帯域変換をする無線部と、
   無線部を制御する無線制御部と、
   ベースバンド帯域に変換された信号のベースバンド復調処理及び無線部を経由し、ネットワークに対してデータを送信するためのベースバンド変調処理を行うベースバンド変復調部と、
   ベースバンド変復調部を制御する変復調制御部と、
   無線通信のための制御データやユーザーデータの分離合成や符復号処理、変復調部とのインタフェースに合わせたフォーマット変換を行うデータ送受信部と、
   データ送受信部を制御する送受信制御部と、
   無線通信のための端末装置側から送信する制御データの生成や、ネットワーク側から受信した制御データの解読を行う無線プロトコル制御部と、
   ユーザーデータの入出力を行う外部インタフェース部と、
   装置全体の制御を行う主制御部と、
   で構成することを特徴とする無線通信端末装置。

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