(57)【要約】【課題】無線端末と基地局との間で安定したリンクチャネルを確立させ通信品質を向上させることである。【解決手段】無線端末１は、基地局から送信された信号を受信する受信部１１Ａと、受信部１１Ａからの受信信号を検波して検波信号を与える検波部１１Ｂと、検波信号のレベルを閾値レベルと比較して当該比較結果に応じて前記検波信号における干渉波の有無を検知するキャリアセンス部１７Ａと、検波部１１Ｂが干渉波を含まない検波信号を与えるときに、前記検波信号のレベルに応じて前記閾値レベルを変化させる閾値設定部１７Ｂと、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基地局と無線端末とを含む移動体通信ネットワークにおいて前記基地局と無線通信を行う無線端末であって、
前記基地局から送信された信号を受信する受信部と、
前記受信部からの受信信号を検波して検波信号を与える検波部と、
前記検波信号のレベルを閾値レベルと比較して当該比較結果に応じて前記検波信号における干渉波の有無を検知するキャリアセンス部と、
前記検波部が前記干渉波を含まない検波信号を与えるときに、前記検波信号のレベルに応じて前記閾値レベルを変化させる閾値設定部と、
を備えることを特徴とする無線端末。
【請求項２】
請求項１記載の無線端末であって、前記受信信号のレベルが前記検波部を線形に動作させる範囲内にあるとき、前記閾値設定部は、前記検波信号のレベルから所定値だけ低いレベルに前記閾値レベルを設定することを特徴とする無線端末。
【請求項３】
請求項２記載の無線端末であって、前記所定値は所望のＣＮ比に相当する値であることを特徴とする無線端末。
【請求項４】
請求項２または３記載の無線端末であって、前記閾値設定部は、前記閾値レベルが前記干渉波を検出し得る範囲内にあるときは、前記閾値レベルを所定の一定レベルに固定することを特徴とする無線端末。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の無線端末であって、前記検波信号のレベルが前記検波部を非線形に動作させる範囲内にあるとき、前記閾値設定部は、前記閾値レベルを一定レベルに固定することを特徴とする無線端末。
【請求項６】
請求項５記載の無線端末であって、前記受信信号のレベルが前記検波部を非線形に動作させ且つ前記検波信号のレベルを略一定にする低い範囲内にあるとき、前記閾値設定部は、当該検波信号のレベルに前記閾値レベルを固定することを特徴とする無線端末。
【請求項７】
請求項５記載の無線端末であって、前記受信信号のレベルが前記検波部を非線形に動作させ且つ前記検波信号のレベルを飽和させる範囲内にあるとき、前記閾値設定部は、当該飽和したレベルから所定値だけ低いレベルに前記閾値レベルを固定することを特徴とする無線端末。
【請求項８】
少なくとも１つの基地局と無線端末とを含む移動体通信ネットワークにおいて前記基地局と無線通信を行う無線端末の通信制御方法であって、
（ａ）前記基地局から送信された信号を受信するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）で受信された信号を検波することで検波信号を生成するステップと、
（ｃ）前記検波信号のレベルを閾値レベルと比較して当該比較結果に応じて前記検波信号における干渉波の有無を検知するステップと、
（ｄ）前記ステップ（ｂ）で前記干渉波を含まない検波信号が与えられるときに、前記検波信号のレベルに応じて前記閾値レベルを変化させるステップと、
を備えることを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信を実行する無線端末およびその通信制御方法に関し、特に、無線端末と基地局との間でリンクチャネルを確立するためにキャリアセンスを行う無線端末およびその通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル携帯電話のアクセス制御方式の１つとしてＴＤＭＡ（時分割多重接続；Time Division Multiple Access）方式がある。このＴＤＭＡ方式では、図１に示すように、フレーム１００は、約５ミリ秒の周期を有し、各々が約６２５マイクロ秒の周期を持つ８個のタイムスロットＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に時分割されている。一般に、４個のスロットＴ１〜Ｔ４がそれぞれ受信用に割り当てられ、４個のスロットＲ１〜Ｒ４がそれぞれ送信用に割り当てられており、１個の受信用スロットＴ１と１個の送信用スロットＲ１との組で制御用チャネルが構成される。ＰＨＳ（Personal Handyphone System）の通信システムでは、発着信やハンドオーバの際に、先ず、基地局と無線端末との間で制御用チャネルＴ１，Ｒ１を用いてリンクチャネルを確立する制御が実行される。
【０００３】
リンクチャネル確立のための制御方法を、図２に示される制御シーケンスを参照しつつ以下に説明する。先ず、無線端末は、制御用チャネルを用いてリンクチャネル確立要求を基地局に発信する。基地局は、当該リンクチャネル確立要求を受信して空きチャネルを検出し、検出された空きチャネル（スロット）を指定するリンクチャネル割当信号を無線端末に返信する。次いで、無線端末は、指定され割り当てられたチャネルにおいて干渉波（Ｕ波：Undesired wave）の受信レベルを測定するという、いわゆるキャリアセンスを行う。このキャリアセンスの結果、当該干渉波の受信レベルが所定の閾値レベル未満であれば、無線端末は、干渉波無しと判定し、割り当てられたチャネルを用いて同期バーストを基地局に送信する。基地局は、無線端末からの同期バーストを受信して無線端末へ同期バーストを返信する。この結果、無線端末と基地局との間でリンクチャネル（レイヤ１）が確立される。
【０００４】
他方、キャリアセンスの結果、干渉波の受信レベルが所定の閾値レベル以上であるとき、無線端末は、干渉波有りと判定して、同期バーストの代わりにリンクチャネル確立要求を再び基地局に発信することとなる。電波システム開発センター（ＲＣＲ：Research and Development Center for Radio Systems）が標準化した「第二世代コードレス電話システム標準規格」すなわち「ＲＣＲ  ＳＴＤ−２８」では、干渉波を検出するための閾値レベルとして、２６ｄＢμＶまたは４４ｄＢμＶが規定されている。この種のキャリアセンスに関する従来技術は、たとえば、特許文献１（特開平１１−２７５６２３号公報）や特許文献２（特開２０００−７８６４４号公報）に開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２７５６２３号公報
【特許文献２】特開２０００−７８６４４号公報
【特許文献３】特許文献１の対応米国特許第６２０５３３５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、キャリアセンスの閾値レベルが一定の場合、以下に説明するような障害が起こるという問題がある。一般に、無線端末と基地局間の通信には最低限必要なＣＮ比（搬送波電力対ノイズ電力比；Carrier to Noise ratio）が存在し、さらに良好な無線通信品質を確保するには一定以上のＣＮ比が要求される。たとえば、良好な通信品質を確保するのに必要なＣＮ比が１５ｄＢ以上であり、キャリア信号（搬送波信号）の電圧レベルが３５ｄＢμＶであり、干渉波信号（ノイズ信号）の測定レベルが２５ｄＢμＶである場合、干渉波信号の測定レベル（＝２５ｄＢμＶ）は、キャリアセンスの閾値レベル（＝２６ｄＢμＶまたは４４ｄＢμＶ）よりも小さいので、無線端末は干渉波無しと判定するが、ＣＮ比は１０ｄＢ（＝３５ｄＢμＶ−２５ｄＢμＶ）しかないので、良好な通信品質を確保できない。
【０００６】
無線通信のために十分なＣＮ比を確保できなければ、リンクチャネルの確立後にフレームエラーが発生し、その発生頻度に応じて、音声の一部が欠落したり、ノイズが発生したり、データ通信の場合にはスループットが低下したりする。さらに、フレームエラーの発生頻度がある一定値を超えれば、無線端末は、リンクチャネルの切替要求やハンドオーバを実行しなければならない。通信中に接続する基地局が切り替わるハンドオーバを実行すれば、通信が一時的に中断するので通信品質が低下することとなる。
【０００７】
他方、たとえば、キャリア信号の電圧レベルが６０ｄＢμＶであり、干渉波信号の測定レベルが３０ｄＢμＶである場合、ＣＮ比は３０ｄＢ（＝６０ｄＢμＶ−３０ｄＢμＶ）であるから十分な通信品質を確保できるにも関わらず、無線端末は、干渉波信号の測定レベル（＝３０ｄＢμＶ）が閾値レベルよりも大であれば、干渉波有りと判定してしまう。かかる場合、上述の如く、無線端末は、基地局に対してリンクチャネル確立要求を再び発信しなければならず、リンクチャネル確立までに長時間を要するという問題がある。
【０００８】
上記に鑑みて本発明の目的は、無線端末と基地局との間で安定したリンクチャネルを確立し得て通信品質を向上し得る無線端末およびその通信制御方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、少なくとも１つの基地局と無線端末とを含む移動体通信ネットワークにおいて前記基地局と無線通信を行う無線端末であって、前記基地局から送信された信号を受信する受信部と、前記受信部からの受信信号を検波して検波信号を与える検波部と、前記検波信号のレベルを閾値レベルと比較して当該比較結果に応じて前記検波信号における干渉波の有無を検知するキャリアセンス部と、前記検波部が前記干渉波を含まない検波信号を与えるときに、前記検波信号のレベルに応じて前記閾値レベルを変化させる閾値設定部と、を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項８記載の発明は、少なくとも１つの基地局と無線端末とを含む移動体通信ネットワークにおいて前記基地局と無線通信を行う無線端末の通信制御方法であって、（ａ）前記基地局から送信された信号を受信するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）で受信された信号を検波することで検波信号を生成するステップと、（ｃ）前記検波信号のレベルを閾値レベルと比較して当該比較結果に応じて前記検波信号における干渉波の有無を検知するステップと、（ｄ）前記ステップ（ｂ）で前記干渉波を含まない検波信号が与えられるときに、前記検波信号のレベルに応じて前記閾値レベルを変化させるステップと、を備えることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る種々の実施例について説明する。
【００１２】
図３は、本発明に係る一実施例である無線端末１の概略構成を示す機能ブロック図である。無線端末１は、送受信部１１、モデム１２、信号処理部１３、コーデック１４、制御部１７、スピーカ１５およびマイクロフォン１６を有している。送受信部１１は無線部１１Ａと検波部１１Ｂとで構成される。無線端末１は、基地局（図示せず）との間でＴＤＭＡ−ＴＤＤ（Time Division Multiple Access - Time Division Duplex）方式によるデジタル無線通信を行う機能を有する。制御部１７は、処理ブロック１１Ａ，１１Ｂ，１２，１３，１４の動作を個別に制御することができ、キャリアセンス部１７Ａおよび閾値設定部１７Ｂを含む。この制御部１７は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのマイクロプロセッサで実現することが可能である。
【００１３】
無線部１１Ａは、アンテナ１０を介して受信したＲＦ信号を周波数変換し、その変換信号を増幅して受信信号を生成する一方、モデム１２からの変調信号を周波数変換してＲＦ信号を生成し、このＲＦ信号をアンテナ１０を介して送信する。検波部１１Ｂは、無線部１１Ａからの受信信号に同期検波を施してキャリア信号（搬送波信号）または干渉波信号を再生し、そのキャリア信号または干渉波信号をＡ／Ｄ変換する。検波部１１Ｂの出力は検波信号として制御部１７に供給される。後述するように、制御部１７のキャリアセンス部１７Ａおよび閾値設定部１７Ｂは、検波部１１Ｂから供給される検波信号を用いて基地局と無線端末１との間の同期処理を実行する。
【００１４】
モデム１２は、無線部１１Ａからの受信信号を復調し、その復調信号を信号処理部１３に供給する。一方、モデム１２は、信号処理部１３からの送信信号に、たとえばπ／４シフトＱＰＳＫ（π/4 Shift Quadrature Phase Shift Keying）変調を施し、その変調信号を無線部１１Ａに供給する。なお、音声データ以外の通信データを送受信する場合、モデム１２は、π／４ シフトＱＰＳＫ変調またはその復調を実行しなくてもよい。
【００１５】
信号処理部１３は、モデム１２からの信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号を生成し、そのデジタル信号をタイムスロット毎に分離してスロット信号を生成する。スロット信号が音声データからなるのであれば、信号処理部１３は、そのスロット信号をコーデック１４に供給するが、スロット信号が音声データ以外のデータ信号または制御信号であれば、そのデータ信号または制御信号は制御部１７に与えられることとなる。他方、信号処理部１３は、コーデック１４または制御部１７からの信号をＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式に従って符号化し、その符号化信号をＤ／Ａ変換してアナログ信号を生成し、そのアナログ信号がモデム１２に与えられる。なお、本実施例のアクセス制御方式はＴＤＭＡ／ＴＤＤであるが、これのみに限らず、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access；周波数分割多重接続）やＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access；符号分割多重接続）などのアクセス制御方式を適用してもよい。
【００１６】
コーデック１４は、信号処理部１３からのデジタル信号をＡＤＰＣＭ（Adaptive Differential Pulse Code Modulation）方式に従って逆変換することによりＰＣＭ信号（Pulse Code Modulation signal；パルス符号変調信号）を生成し、このＰＣＭ信号をアナログ音声信号に変換してスピーカ１５に与える。他方、コーデック１４は、マイクロフォン１６からのアナログ音声信号をＰＣＭ信号に変換し、このＰＣＭ信号をさらにＡＤＰＣＭ信号に変換して信号処理部１３に与える。
【００１７】
以上の構成を有する無線端末１と基地局との間にリンクチャネルを確立する同期処理について以下に説明する。図４は、かかる同期処理を説明するための制御シーケンスを概略的に示す図であり、図５は、かかる同期処理の手順を概略的に示すフローチャートである。
【００１８】
図４を参照すると、無線端末１は、制御用チャネルを用いてリンクチャネル確立要求を基地局に発信する（図５；ステップＳ１）。基地局は、無線端末１から受信したリンクチャネル確立要求に応じて空きチャネルを検出し、検出された空きチャネルを指定するリンクチャネル割当信号を無線端末１に返信し、無線端末１は、基地局からのリンクチャネル割当信号を受信する（図５；ステップＳ２）。次いで、無線端末１は、キャリアセンスのための閾値レベルＬTHを設定し（図５；ステップＳ３〜Ｓ９）、その後、当該閾値レベルを用いたキャリアセンスを実行することとなる（ステップＳ１０，Ｓ１１）。
【００１９】
具体的には、図５を参照すると、ステップＳ３では、制御部１７の閾値設定部１７Ｂは、検波部１１Ｂの出力を用いてキャリア信号のレベルを測定する。ステップＳ２で、検波部１１Ｂは、基地局からのリンクチャネル割当信号を検波してその検波結果であるキャリア信号を再生するので、閾値設定部１７Ｂは、そのときの検波信号のレベルを測定することができる（ステップＳ３）。
【００２０】
次に、閾値設定部１７Ｂは、前記ステップＳ３で得られた測定レベルの範囲が「低出力範囲」、「線形動作範囲」または「飽和範囲」のいずれの範囲にあるかを判定する（ステップＳ４）。図６は、無線部１１Ａからの受信信号のレベル（受信レベル）と検波信号のレベルとの間の関係を例示するグラフである。一般に、検波部１１Ｂのダイナミックレンジ、すなわち入力レベルに応じて出力レベルが線形に変化し得る範囲は、限定される。換言すれば、検波部１１Ｂに入力される信号のレベル（受信レベル）に応じて検波部１１Ｂが線形に動作する範囲は限定されるということになる。図６の例では、検波部１１Ｂが線形に動作し得る電圧範囲は、１０ｄＢμＶ〜６６ｄＢμＶである。このように本願では、「線形動作範囲」とは、検波部１１Ｂを線形に動作させる受信レベルの範囲を意味し、「非線形動作範囲」とは、線形動作範囲外の受信レベルの範囲を意味することとする。
【００２１】
図６に示されるように、受信レベルが線形動作範囲よりも低い非線形範囲（低出力範囲）では、受信レベルに関わらず、測定レベルは略一定の低い出力レベル（＝１０ｄＢμＶ）になる。また、受信レベルが線形動作範囲よりも高い非線形範囲（飽和範囲）でも、測定レベルは飽和して略一定の飽和レベル（＝６６ｄＢμＶ）になる。
【００２２】
前記ステップＳ３で得られた測定レベルが「線形動作範囲」内にあると判定したとき（ステップＳ４）、閾値設定部１７Ｂは、測定レベルに応じて閾値を算出する（ステップＳ５）。具体的には、閾値設定部１７Ｂは、測定レベルから所定値Δだけ低いレベルに閾値を算出することができ、受信レベルＸに対して閾値Ｘ−Δを算出することができる。所定値Δは、良好な通信品質を得るのに最低限必要なＣＮ比に相当する値に設定することができる。図６の例では、所定値Δは１５ｄＢに設定されている。
【００２３】
続けて、閾値設定部１７Ｂは、算出された閾値が下限（＝１０ｄＢμＶ）より下の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ６）。算出された閾値が下限より下であると判定したとき、閾値設定部１７Ｂは、算出された閾値の代わりに、略一定の低レベルに閾値レベルＬTHを固定する（ステップＳ８）。かかる場合、図６の例では、閾値設定部１７Ｂは、低出力範囲に対応して略一定になる検波レベル（＝１０ｄＢμＶ）に閾値レベルＬTHを固定している。一方、ステップＳ５で算出された閾値が下限以上であると判定したとき（ステップＳ６）、閾値設定部１７Ｂは、当該算出された値に閾値レベルＬTHを設定する（ステップＳ７）。
【００２４】
一方、上記ステップＳ４で、測定レベルの範囲が「低出力範囲」内にあると判定したとき、閾値設定部１７Ｂは、閾値レベルＬTHを略一定の低レベルに固定する（ステップＳ８）。他方、上記ステップＳ４で、測定レベルの範囲が「飽和範囲」内にあると判定したとき、閾値設定部１７Ｂは、飽和レベルから所定値Δだけ低い高レベルに閾値レベルＬTHを固定する（ステップＳ９）。
【００２５】
閾値レベルＬTHの設定後は、キャリアセンス部１７Ａは、基地局から割り当てられたチャネルにおける検波信号のレベルを測定し（ステップＳ１０）、さらにその測定レベルＬNを閾値レベルＬTHと比較し、測定レベルＬNが閾値レベルＬTHを超えているか否かを判定する（ステップＳ１１）。測定レベルＬNが閾値レベルＬTHを超えていると判定すれば、キャリアセンス部１７Ａは、割り当てチャネルに干渉波有りと判断して、リンクチャネル確立要求を再び発信する（ステップＳ１）。他方、測定レベルＬNが閾値レベルＬTHを超えていないと判定すれば、図４に示されるように、キャリアセンス部１７Ａは、割り当てチャネルを用いて同期バーストが基地局に発信されるように制御する（ステップＳ１２）。この同期バーストに応じて基地局が同期バースを無線端末１に返信すれば、無線端末１は、基地局からの同期バーストを受信し（ステップＳ１３）、以上で制御部１７は同期処理を終了させる。
【００２６】
上記の通り、検波部１１Ｂが干渉波を含まない検波信号を制御部１７に与えるときに、閾値設定部１７Ｂは、その検波信号のレベルを測定し（ステップＳ３）、設定すべき閾値レベルＬTHをその測定レベルに応じて変化させている（ステップＳ４〜Ｓ９）。よって、割り当てチャネルにおける干渉波信号の測定レベルＬNが所望のＣＮ比を確保し得るレベルの場合には、割り当てチャネルに干渉波有りとの判定結果を極力回避することが可能であり、これにより無線端末１と基地局との間でリンクチャネルを短時間で確立することができ、安定したリンクチャネルを確立することが可能になる。
【００２７】
特に、測定レベルが線形動作範囲内にあるときは、閾値設定部１７Ｂは、検波信号のレベルから所定値Δだけ低いレベルに閾値レベルＬTHを設定するので（ステップＳ４〜Ｓ７）、干渉波信号の測定レベルが閾値レベルＬTHよりも低い場合には、所望のＣＮ比を確実に得ることができ、これにより高い通信品質を確保できる。また、図６に示されるように、測定レベルが線形動作範囲内にあるが低出力範囲に近いときには、閾値設定部１７Ｂは、閾値レベルＬTHを略一定の低レベルに固定するので（ステップＳ６，Ｓ８）、閾値レベルＬTHが過度に低くなるのを回避でき、これにより常に干渉波有りとの判定結果を確実に回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＴＤＭＡフレームを模式的に示す図である。
【図２】基地局と無線端末との間の通信制御シーケンスの従来例を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例の無線端末の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本実施例の通信制御シーケンスを示す図である。
【図５】本実施例の同期処理の手順を概略的に示すフローチャートである。
【図６】受信レベルと測定レベルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２９】
１  無線端末
１０  アンテナ
１１  送受信部
１１Ａ  無線部
１１Ｂ  検波部
１２  モデム
１３  信号処理部
１４  コーデック
１５  スピーカ
１６  マイクロフォン
１７  制御部
１７Ａ  キャリアセンス部
１７Ｂ  閾値設定部
【図１】
2007110192.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007110192.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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