(57)【要約】【課題】時分割多元接続のスループットを容易に、かつ、高精度に推定できる無線端末装置及びその制御方法を提供すること。【解決手段】時分割多元接続にて基地局と通信するＰＨＳ端末１は、受信エラー率を計測するエラー率計測部３１と、計測されたエラー率に対して、基地局毎の再送遅延時間に応じた係数を乗じた値を、現在の通信プロトコルにおける最大スループットから減ずることにより、現在のスループットを算出するスループット算出部３３と、を備える。【選択図】図２
2012156850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時分割多元接続にて基地局と通信する無線端末装置であって、
受信エラー率を計測するエラー率計測部と、
前記エラー率計測部により計測されたエラー率に対して、基地局毎の再送遅延時間に応じた係数を乗じた値を、現在の通信プロトコルにおける最大スループットから減ずることにより、現在のスループットを算出するスループット算出部と、を備える無線端末装置。
【請求項２】
受信エラーを検出した後、当該受信エラーに応じた再送データを受信するまでの遅延フレーム数を計測するフレーム数計測部を備え、
前記スループット算出部は、前記フレーム数計測部により計測された前記遅延フレーム数に前記最大スループットを乗じた値を前記係数として、前記現在のスループットを算出する請求項１に記載の無線端末装置。
【請求項３】
前記スループット算出部は、前記現在のスループットを物理層において算出する請求項１又は請求項２に記載の無線端末装置。
【請求項４】
前記スループット算出部により算出された前記現在のスループットが所定値を超えているか否かを判定し、所定値以下の場合に既定の干渉回避機能を実行する干渉回避制御部を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線端末装置。
【請求項５】
時分割多元接続にて基地局と通信する無線端末装置がスループットを算出する制御方法であって、
受信エラー率を計測するエラー率計測ステップと、
前記エラー率計測ステップで計測されたエラー率に対して、基地局毎の再送遅延時間に応じた係数を乗じた値を、現在の通信プロトコルにおける最大スループットから減ずることにより、現在のスループットを算出するスループット算出ステップと、を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時分割多元接続にて基地局と通信する無線端末装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、時分割多元接続（ＴＤＭＡ、Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線通信システムにおいて、信頼性の高いデータ通信を実現するために、自動再送要求（ＡＲＱ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｒｅｐｅａｔ−ｒｅｑｕｅｓｔ）プロトコルを用いた再送制御が採用されている。ＡＲＱプロトコルは、送達確認（ＡＣＫ）とタイムアウトを使う誤り制御手法であり、一定時間以内に受信側からＡＣＫが届かずタイムアウトした場合、送信側は同一データフレームを再送する。
【０００３】
このように、データの受信エラーが発生すると、データフレームの再送が行われるため、受信エラー率が高いほど、データ通信のスループットが低下する。スループットが低下した場合、無線端末装置は、より安定した無線通信を行うため、ハンドオーバ等の干渉回避動作を起動することが好ましい。
【０００４】
ところが、正確にスループットを測定することは難しく、通常、大量データの受信時間に基づいてアプリケーションによって計算されるため、適時には得られなかった。そこで、通常は、受信エラー率が無線通信システムで予め定められている閾値を超えた場合に、干渉回避動作を起動することが多い。
また、特許文献１では、エラー率に基づいて、ユーザ・データのスループットを含むユーザ・クォリティ値を推定することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３７５９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の再送制御において、同一データフレームを再送するまでの遅延時間、すなわちＡＲＱプロトコルにおいてタイムアウトする時間は、基地局毎の性能や仕様の差によって異なる場合があるため、同一のエラー率であってもスループットが同程度であるとは限らない。したがって、受信エラー率に対して同一の閾値を適用すると、干渉回避動作を起動する時点では既にスループットが低すぎる、あるいはまだ十分に高い等、判定条件として好ましくない場合がある。また、特許文献１においても、この遅延時間の相違は考慮されていないため、推定されるスループットの信頼度が十分ではない。
【０００７】
本発明は、時分割多元接続のスループットを容易に、かつ、高精度に推定できる無線端末装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る無線端末装置は、時分割多元接続にて基地局と通信する無線端末装置であって、受信エラー率を計測するエラー率計測部と、前記エラー率計測部により計測されたエラー率に対して、基地局毎の再送遅延時間に応じた係数を乗じた値を、現在の通信プロトコルにおける最大スループットから減ずることにより、現在のスループットを算出するスループット算出部と、を備える。
【０００９】
また、本発明に係る無線端末装置は、受信エラーを検出した後、当該受信エラーに応じた再送データを受信するまでの遅延フレーム数を計測するフレーム数計測部を備え、前記スループット算出部は、前記フレーム数計測部により計測された前記遅延フレーム数に前記最大スループットを乗じた値を前記係数として、前記現在のスループットを算出することが好ましい。
【００１０】
また、前記スループット算出部は、前記現在のスループットを物理層において算出することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る無線端末装置は、前記スループット算出部により算出された前記現在のスループットが所定値を超えているか否かを判定し、所定値以下の場合に既定の干渉回避機能を実行する干渉回避制御部を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る制御方法は、時分割多元接続にて基地局と通信する無線端末装置がスループットを算出する制御方法であって、受信エラー率を計測するエラー率計測ステップと、前記エラー率計測ステップで計測されたエラー率に対して、基地局毎の再送遅延時間に応じた係数を乗じた値を、現在の通信プロトコルにおける最大スループットから減ずることにより、現在のスループットを算出するスループット算出ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、無線端末装置において、時分割多元接続のスループットを容易に、かつ、高精度に推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るＰＨＳ端末の外観斜視図である。
【図２】実施形態に係るＰＨＳ端末の機能を示すブロック図である。
【図３】発明に係るＰＨＳ端末が基地局からデータ受信する際に無線エラーが発生した場合の再送制御の例を示すシーケンス図である。
【図４】実施形態に係る無線エラー率とスループットとの関係を示す図である。
【図５】実施形態に係る無線エラー率に対して、スループットの実測値と推定値とを比較して示す図である。
【図６】実施形態に係るＰＨＳ端末の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、無線端末装置の一例としてＰＨＳ（登録商標；Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）端末１を説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るＰＨＳ端末１の外観斜視図である。
なお、図１は、いわゆる折り畳み型の端末の形態を示しているが、本発明に係るＰＨＳ端末１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。
【００１７】
ＰＨＳ端末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、ＰＨＳ端末１の使用者が通話時や音声認識アプリケーションを利用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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、ＰＨＳ端末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（閉状態）にしたりできる。
【００２０】
図２は、本実施形態に係るＰＨＳ端末１の機能を示すブロック図である。
ＰＨＳ端末１は、操作部１１と、表示部２１と、制御部３０と、通信部４０と、音声制御部５０と、記憶部６０とを備える。
【００２１】
制御部３０は、ＰＨＳ端末１の全体を制御しており、例えば、表示部２１や通信部４０等の各部に対して所定の制御を行う。また、制御部３０は、操作部１１や通信部４０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、記憶部６０を制御し、各種プログラム及びデータの読み出し、及びデータの書き込みを行う。なお、本実施形態に係る制御部３０の詳細機能は後述する。
【００２２】
通信部４０は、所定の使用周波数帯（例えば、１．９ＧＨｚ帯）で外部装置（基地局）と通信を行う。そして、通信部４０は、アンテナ４１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４１から外部装置に送信する。
【００２３】
音声制御部５０は、制御部３０の制御に従って、通信部４０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５０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、又はレシーバ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５０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４０に出力する。通信部４０は、音声制御部５０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４１より出力する。
【００２４】
記憶部６０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の他、無線エラー率やスループットの推定値、干渉回避動作を起動する条件としてのスループット閾値等を記憶する。
【００２５】
次に制御部３０の機能を詳述する。
制御部３０は、ＴＤＭＡ方式の無線プロトコルにて、通信部４０を介して基地局からデータを受信する。
また、制御部３０は、エラー率計測部３１と、フレーム数計測部３２と、スループット算出部３３と、干渉回避制御部３４とを備える。これらの各部は、ＴＤＭＡプロトコルを扱う物理層のデータを参照し、ＰＰＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、アプリケーション等の上位層に影響されない。
【００２６】
エラー率計測部３１は、無線エラー率、すなわち現在までの所定期間において、受信エラーを検出したデータフレームの割合を計測する。
【００２７】
フレーム数計測部３２は、受信エラーを検出した後、この受信エラーに応じて再送されたデータフレームを受信するまでの遅延フレーム数を計測する。
【００２８】
図３は、本発明に係るＰＨＳ端末１が基地局からデータ受信する際に無線エラーが発生した場合の再送制御の例を示すシーケンス図である。
【００２９】
ＰＨＳ端末１は、基地局から送信されるデータフレームを順に一定間隔（５ｍｓｅｃ）で受信しているが、例えば、３番目の「データ３」で無線エラーが発生し、受信できなかったものとする。
【００３０】
すると、基地局は、「データ３」のＡＣＫを得られないので、所定フレーム数（本基地局の場合、４フレーム）の後、「データ３」以降の送信済みデータフレーム（「データ３」〜「データ６」）を順次、再送する。
【００３１】
このとき、基地局の遅延フレーム数（＝４）は、「データ３」の再送遅延時間（時刻ｔ２−時刻ｔ１＝２０ｍｓｅｃ）を、ＴＤＭＡにおけるフレーム時間（５ｍｓｅｃ）で除した値である。
【００３２】
スループット算出部３３は、フレーム数計測部３２により計測された遅延フレーム数に対して、現在の通信プロトコルにおける最大スループットを乗じた値を係数とし、エラー率計測部３１により計測された無線エラー率に対して、この係数を乗じた値を最大スループットから減ずることにより、現在のスループットの推定値を算出する。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る無線エラー率とスループットとの関係を示す図である。
なお、無線エラー率０％から９％までのスループットは実測値であるが、１０％以降は実測値に基づく推定値を示している。
【００３４】
スループットの実測値は、以下の実験環境によって計測した。
・接続先基地局：メーカＡ製基地局（基地局Ａ）、及びメーカＢ製基地局（基地局Ｂ）
・ＴＤＭＡ多重数：１リンク
・変調方式：ＱＰＳＫ
・最大通信速度理論値（最大スループット）：３０．３ｋｂｐｓ
なお、無線エラーは、ＰＨＳ端末１のデバッグ機能を利用してランダムに発生させた。
【００３５】
基地局Ａ及び基地局Ｂの双方とも、無線エラー率が高くなるほど、スループットが低くなり、ほぼ線形に推移しているが、それぞれの傾きは異なっている。この差異は、基地局の性能差や設定の相違によるものであり、無線エラー発生から再送までの遅延フレーム数が異なっている。具体的には、基地局Ａの再送制御には４フレームの遅延があり、基地局Ｂの再送制御には５フレームの遅延がある。
【００３６】
例えば、無線エラー率が２０％の状況において、基地局Ａと通信している場合のスループットは、最大値の３分の１程度に低下しているものの、データ通信が可能である。一方、基地局Ｂと通信している場合は、データ通信がほぼ不可能な状況になっている。
【００３７】
ここで、スループット算出部３３により算出されるスループットの推定値は、
スループット推定値＝最大スループット×（１−無線エラー率×遅延フレーム数）
であり、例えば、基地局Ａで無線エラー率が５％の場合、
スループット推定値＝３０．３×（１−０．０５×４）＝２４．２４ｋｂｐｓ
となる。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る無線エラー率に対して、スループットの実測値と推定値とを比較して示す図である。
基地局Ａ及び基地局Ｂの双方について、無線エラー率が０％から９％までのいずれにおいても、実測値と推定値とは近似しており、推定値は、干渉回避動作の起動条件とするには十分な精度で算出されている。
【００３９】
干渉回避制御部３４は、スループット算出部３３により算出された現在のスループットの推定値が所定の閾値（例えば、最大スループットの半分）を超えているか否かを判定する。そして、干渉回避制御部３４は、現在のスループットの推定値が閾値以下の場合に、ハンドオーバ等の既定の干渉回避機能を実行する。
【００４０】
図６は、本実施形態に係るＰＨＳ端末１の処理を示すフローチャートである。
本処理は、ＰＨＳ端末１が無線通信中、すなわち、アクティブ状態で少なくともアイドルデータの送受信が行われている間、繰り返し実行される。
【００４１】
ステップＳ１において、エラー率計測部３１は、データフレームの受信に伴う無線エラー率を計測する。
【００４２】
ステップＳ２において、フレーム数計測部３２は、通信中の基地局における再送制御により生じる遅延フレーム数を計測する。
なお、本ステップは、毎回実行されなくてもよい。例えば、ＰＨＳ端末１の電源オンやハンドオーバの後、新たな基地局と初めてデータ通信を開始した時や、通信方式（例えば、ＴＤＭＡ多重数や変調方式）が変更された時等に実行されればよい。
【００４３】
ステップＳ３において、スループット算出部３３は、ステップＳ１で計測された無線エラー率、及びステップＳ２で計測された遅延フレーム数に基づいて、現在のスループットの推定値を計算する。
【００４４】
ステップＳ４において、干渉回避制御部３４は、ステップＳ３で算出されたスループットの推定値が閾値より大きいか否かを判定する。この判定がＹＥＳ、すなわち推定値が閾値より大きい場合、処理は終了し、判定がＮＯ、すなわち推定値が閾値以下の場合、処理はステップＳ５に移る。
【００４５】
ステップＳ５において、干渉回避制御部３４は、スループットが所定以下に低下したと判断し、干渉回避動作を起動する。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、ＰＨＳ端末１は、無線エラー率及び再送遅延時間に応じた係数に基づいてスループットを算出するので、多量のデータを受信することなく現在のスループットを容易に、かつ、高精度に推定できる。また、ＰＨＳ端末１は、一定周期で受信されるデータフレームの数によって遅延時間を表せるので、再送遅延時間に応じた係数を、容易に誤差なく算出できる。
【００４７】
さらに、ＰＨＳ端末１は、物理層であるＴＤＭＡプロトコルの情報によりスループットを算出できるので、処理負荷が軽減され、即座に通信状態を判断できる。
つまり、通常、アプリケーション層等でダミーのデータパケットを作成し、これらの送受信によってスループットを計測するが、本実施形態では、スループットを物理層で算出できるので、このような構成が不要となる。その結果、例えば、パーソナルコンピュータ等の外部機器に接続し、アプリケーション層等の上層データを参照することがないモデム機器等においても、本実施形態の構成を適用することで、スループットを算出できる。
【００４８】
また、ＰＨＳ端末１は、スループットの推定値に基づいて干渉回避動作を起動するので、基地局の種別により異なる再送遅延時間の差によらず、適切なタイミングで干渉回避動作を起動できる。その結果、無線エラーが発生する環境下で、データ通信のスループットが改善される。
【００４９】
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。
【００５０】
前述の本実施形態により算出されるスループットの推定値は、通信品質の通知、例えばアンテナピクト表示に用いられてもよい。受信強度に代えて、又は併せてスループットを表示することにより、ユーザへ通知する情報量が増加する。
【００５１】
また、前述のＡＲＱプロトコルでは、送信側（基地局）は、ＰＨＳ端末１からＡＣＫが届かない場合に再送を行うものとして説明したが、再送制御はこれには限られない。例えば、ＰＨＳ端末１から再送要求、例えば、未達のデータフレームのシーケンス番号を付与したＡＣＫを送信することにより、基地局が再送を行ってもよい。この場合にも、基地局の処理能力及び設定、並びにＰＨＳ端末１の設定により、所定の再送遅延時間が生じる。したがって、この場合にも本発明は適用可能である。
【００５２】
また、本発明に係る無線端末装置は、ＰＨＳ端末１には限られない。本発明は、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機、ナビゲーション装置、パーソナルコンピュータ、通信機能に特化した通信専用モジュール等、様々な装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ＰＨＳ端末（無線端末装置）
１１  操作部
２１  表示部
３０  制御部
３１  エラー率計測部
３２  フレーム数計測部
３３  スループット算出部
３４  干渉回避制御部
４０  通信部
４１  アンテナ
５０  音声制御部
６０  記憶部
【図１】
2012156850.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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