JP2007174045A

JP2007174045A - 無線通信端末および無線通信方法

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Publication number: JP2007174045A
Application number: JP2005366233A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kono; 健治河野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP4711821B2

Abstract

【課題】基地局の通信能力によらず、通信アプリケーションのサービス品質を低下させずに通信を行える無線通信端末を提供する。
【解決手段】無線通信端末１００は、上り通信速度の上限値毎にアプリケーションの通信レベルに応じた閾値αが設定された通信速度変更試験用テーブル３５０を有し、無線基地局２００より受信するRAbitと通信速度変更試験用テーブル３５０とに基づき、上りの通信速度変更試験を行い、当該試験結果を無線基地局２００に通知する。
【選択図】図４

Description

本発明は、確率に基づき段階的に上限値を変更することにより上りデータの通信速度を制御する無線通信端末および無線通信方法に関する。

CDMA2000 1xEV-DO（以下、1xEV-DOという）システムにおいて、携帯電話等の無線通信端末の上りデータ通信速度は、無線基地局から所定のタイミング毎に送信される上り通信速度（転送速度）の上限値の上げ下げを指示する情報「RAbit（Reverse Activity Bit）」と、無線通信端末と無線基地局とのセッション確立時に決定される閾値とに基づいて制御される。

図６は、1xEV-DOシステムで使用される通信速度変更試験用テーブルである。（非特許文献参照）
図６に示すように、1xEV-DOにおいて、上り通信速度の上限値は、9.6kbps、19.2kbps、38.4kbps、76.8kbps、153.6kbpsの5段階に分かれており、無線通信端末が無線基地局と通信を開始すると、まず一番遅い通信速度（9.6ｋbps）で通信を開始する。その後、無線基地局から与えられるRAbitを無線通信端末が受信して通信速度を調整する。

RAbitとは、無線通信端末が現在接続している無線基地局、及びハンドオフ対象とする周辺基地局の混雑具合によって変動するビット値である。また、無線基地局の混雑とは、その無線基地局に多くの無線通信端末が集中して接続した場合や、通信回線に輻輳が生じた場合などである。

無線基地局において通信が混雑していない場合、即ち、通信速度を上げることが可能な場合は、RAbitは「0」にセットされる。一方、無線基地局において通信が混雑していると判断された場合、即ち、通信速度を上げることが好ましくない場合は、RAbitは「1」にセットされる。

図７は、1xEV-DO対応の無線通信端末が行うデータ通信速度の変更処理を示すフローチャートである。

1xEV-DO対応無線通信端末は、まず、一番低い通信速度（9.6kbps）で通信を開始する（ステップ９００１）。

無線基地局からRAbitを受信すると、受信したRAbitが「0」であるか否かを判断する。（ステップ９００２）。RAbitが「0」であると判断した場合は（ステップ９００２でＹＥＳ）、現在の通信速度の上限値を一段階上げる方向に動作する。この場合、通信速度は、絶対的に上げるのではなく確率的に上げるよう構成されている。

まず、乱数ｘ（0＜ｘ＜1）を発生する（ステップ９００３）。発生した乱数ｘが通信速度を変更させるための閾値αよりも小さいか否かを判別する（ステップ９００４）。ここで、閾値αは、図６に示すように、現在の通信速度によって異なり、例えば、9.6kbpsから19.2kbpsに一段階上げようとするときは、閾値αは「48」を「255」で除算した値、すなわち「48／255」となる。この例では、乱数ｘが「48／255」よりも大きいか小さいかを判断する。

乱数ｘが閾値αよりも小さいと判断した場合は（ステップ９００４でＹＥＳ）、現在の通信速度の上限値を一段階上げる（ステップ９００５）。例えば、現在の通信速度の上限値が9.6kbpsであれば、一段階上の19.2kbpsに変更する。一方、乱数ｘが閾値α以上であると判断した場合は、現在の通信速度の上限値を維持する（ステップ９００６）。例えば、現在の通信速度が9.6kbpsであれば9.6kbpsを維持する。

一方、RAbitが「1」であると判断した場合は（ステップ９００２でＮＯ）、現在の通信速度の上限値を一段下げる方向に動作する。すなわち、まず、乱数ｘ（0＜x＜1）を発生し（ステップ９００７）、乱数ｘと閾値α（以後、RAbit「0」の時のαと区別するため、「α’」と表記する）とを比較する（ステップ９００８）。乱数ｘが閾値α’よりも小さいと判断した場合は（ステップ９００８でＹＥＳ）、現在の通信速度の上限値を一段下げる（ステップ９００９）。例えば、現在の通信速度が19.2kbpsであれば、一段下の9.6kbpsに変更する。一方、乱数ｘが閾値α’以上であると判断した場合は（ステップ９００８でＮＯ）、現在の通信速度の上限値を維持する（ステップ９００６）。例えば、現在の通信速度が19.2kbpsであれば19.2kbpsを維持する。

このように、1xEV-DOシステムにおいて、無線通信端末は、無線基地局から所定のタイミング毎に送信されるRAbitと無線通信端末と無線基地局とのセッション確立時に決定される閾値とに基づいて、少なくとも上り通信における通信速度の上限値を、一段階上げるか下げるか、維持するかを制御する。

ところで、現在、上記1xEV-DO（以下、1xEV-DO rev.0という。）の通信方式を拡張したCDMA2000 1xEV-DO rev.A（以下、1xEV-DO rev.Aという）の検討が進んでいる。この1xEV-DO rev.Aに新たに追加される機能に、QoS（Quality of Service）制御がある。QoS制御は、無線通信端末上で実行されるアプリケーション毎のパケットに優先度を設け、優先度の高いパケットから転送するという制御である。すなわち、前述のような確率によって段階的な通信速度の制御を行うのではなく、無線通信端末上で実行されるアプリケーションが必要とする上り通信速度を通信開始時から確保することができ、また、通信中においてもアプリケーションが必要とする上り通信速度に応じて比較的自由に上り通信速度を変更する事ができる。
"cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface 3GPP2 C.S0024 Version 4.0 section8.5.6.1.5.2 Rate Control"、３ＧＰＰ２、２００２年１０月

1xEV-DO rev.A環境下で、無線通信端末上である程度の上り通信速度（転送速度）を必要とするアプリケーションを実行している最中に、当該無線通信端末が1xEV-DO rev.0無線基地局にハンドオフした場合、まずは9.6kbpsから通信を開始し、上述の確率による通信速度上昇試験を通らなければ、必要とする上り通信速度を得ることができない。しかしながら、上記従来の技術では、各通信速度の上限値毎に閾値αが一つずつしか与えられていないため、遅延を許さないある程度の上り通信速度が必要とされる通信でも、低速で実行可能な通信でも、全ての通信の上り通信速度の上げ下げが同確率で制御されてしまう。

例えば、IP電話を実行する場合について述べる。このIP電話は音声データをIPパケット（VoIP）化し、通常のIP網を経由して相手に音声を届けるものである。専用の音声網（回線交換網）を使用しないため、経路上で遅延が発生しやすいが、音声通話であるため一定時間以上の遅延は許されない仕様になっている。つまり、一般的に70〜80kbps程度の通信速度が要求されるが、1xEV-DO rev.0では必ず9.6kbpsから始まり、要求する速度を満たすまでには上述の通信速度上昇試験が少なくとも3回必要となる。実際には、上述の通信速度上昇試験は確率に支配され、通信速度が高くなるに従い上昇できる確率も低くなるため、相当回数の試験をパスしなければ必要な速度を得ることができず、「遅延」が発生する。

また、IP電話では、話していない側のデータを送信しない、つまり、無音時間はデータを転送しないようにすることで帯域の有効利用を図る「無音圧縮」という方法を使用しており、ユーザが相手の話を聞いている間のデータ送信を行わず、話し始める時にデータの送信を開始する。すなわち、1xEV-DO rev.0環境下においてIP電話を実行する場合、通話中において話し始める時の上り通信速度は必ず9.6kbpsから始まり、上述の通信速度上昇試験では通信速度が必要十分な速度に上がるまでに時間を要するため、話し始め部分で常に遅延が発生するようになる。

上記課題を解決するため、本発明の無線通信端末の第一の特徴は、段階的に設定された上り通信速度の上限値毎にアプリケーションに応じた複数の変化率を記憶した記憶手段と、所定のタイミングで無線基地局より受信する前記上り通信速度の上限値を上げるか下げるかを指示する情報と、現在割り当てられている上り通信速度とに基づいて、前記記憶手段に記憶された複数の変化率から実行するアプリケーションに応じた変化率を選択し、該選択した変化率に基づき前記上り通信速度の上限値の変更を制御する制御手段とを具備することを要旨とする。

また、本発明の無線通信端末の第二の特徴は、前記無線基地局より、該無線基地局において前記上り通信速度の上限値毎に設定された変化率を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した変化率を前記制御手段による制御に用いる旨の通知を前記無線基地局に送信する通知手段とをさらに具備することを要旨とする。

また、本発明の無線通信方法は、段階的に設定された上り通信速度の上限値毎に通信アプリケーションに応じた複数の変化率を記憶し、無線基地局より該無線基地局において前記上り通信速度の上限値毎に設定された変化率を受信し、該受信した変化率を前記上り通信速度の上限値の変更制御に用いる旨の通知を前記無線基地局に送信し、所定のタイミングで前記無線基地局より受信する前記上り通信速度を上げるか下げるかを指示する情報と、現在割り当てられている上り通信速度とに基づいて、前記記憶手段に記憶された複数の変化率から実行するアプリケーションに応じた変化率を選択し、該選択した変化率に基づき前記上り通信速度の上限値を変更することを特徴とする。

本発明によれば、遅延を許さない高い上り通信速度を必要とする通信については高確率で上り通信速度を上げることが可能となり、アプリケーションのサービス品質の低下を防ぐことができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信端末および無線基地局の概略ブロック構成図である。

図１において、無線通信端末１００はrev.Aおよびrev.0の両方に対応する端末であり、ＲＦ部１１０、システム制御部１２０、システム記憶部１３０、表示部１４０、キー入力部１５０を備える。

ＲＦ部１１０は、無線基地局２００との間で、CDMAに従った無線信号を送受信する。又、ＲＦ部１１０は、当該無線信号を復調し、復調した受信データをシステム制御部１２０に送信するとともに、システム制御部１２０より受信したデータを変調して無線信号として無線基地局２００に送信する。

システム制御部１２０は、無線通信端末１００が具備する各種機能を制御する。本実施の形態に係るシステム制御部１２０のさらに詳細な機能ブロック図については後述する。

システム記憶部１３０は、無線通信端末１００における制御などにおいて用いられる各種情報を記憶する。本実施の形態に係るシステム記憶部１３０のさらに詳細な機能ブロックについては後述する。

表示部１４０は、ＲＦ部１１０及びシステム制御部１２０を介して受信した画像コンテンツなどを表示したり、操作内容（入力電話番号やアドレスなど）を表示したりする。

キー入力部１５０は、テンキーやファンクションキーなどによって構成され、ユーザの操作内容を入力するために用いられるインタフェースである。

また、無線基地局２００はrev.0にのみ対応している基地局であり、ＲＦ部２１０、システム制御部２２０、システム記憶部２３０を備える。

ＲＦ部２１０は、無線通信端末１００との間において、CDMAに従った無線信号を送受信する。又、ＲＦ部２１０は、当該無線信号とベースバンド信号との変換を実行し、ベースバンド信号をシステム制御部２２０との間で送受信する。

システム制御部２２０は、無線基地局２００が具備する各種機能を制御する。本実施の形態に関するシステム制御部２２０のさらに詳細な機能ブロック図については後述する。

システム記憶部２３０は、無線基地局２００における制御などにおいて用いられる各種情報を記憶する。本実施の形態に関するシステム記憶部２３０のさらに詳細な機能ブロックについては後述する。

図２は、無線通信端末１００のシステム制御部１２０、およびシステム記憶部１３０の詳細機能ブロック構成図である。

図２に示すように、システム制御部１２０は、データ通信部１２１、通信速度設定部１２２、乱数発生部１２３を具備して構成される。

また、システム記憶部１３０は、通信速度変更試験用テーブル記憶部１３１、通信レベル記憶部１３２を具備して構成される。

データ通信部１２１は、無線基地局２００より定期的に送信されるRAbitを受信する。

通信速度設定部１２２は、後述するように、実行するアプリケーションに応じた通信速度の設定を行う。

乱数発生部１２３は、所定のタイミングで定期的に乱数ｘ（0＜x＜1）を発生する。

通信速度変更試験用テーブル記憶部１３１は、後述する通信速度変更試験用テーブル３５０を記憶する。

通信レベル記憶部１３２は、アプリケーションに応じた通信レベルを記憶する。

ここで、通信速度変更試験用テーブル記憶部１３１に記憶される通信速度変更試験用テーブル３５０を図４に示す。

図４（ａ）において、通信速度変更試験用テーブル３５０は、各上り通信速度の上限値毎に複数の通信レベルを対応付け、この通信レベル毎に前述した確率試験の閾値を設けており、この点で、従来の通信速度変更試験テーブルとは異なる。

なお、通信レベルとは、通信レベル記憶部１３２において、アプリケーションに応じて記憶される値、すなわち、アプリケーションが必要とする上り通信速度に基づいて記憶される値である（図４（ｂ）参照）。

通信速度変更試験テーブル３５０によれば、アプリケーションの通信レベルが「1」と判定され（例えばVoIP等）、かつ、RAbit=0である場合（すなわち、通信速度を上げることが可能な場合）、例えば、9.6kbpsにおける通信レベル「1」に対応する閾値αは「255／255」となり、必ずα＞ｘ（0＜ｘ＜1）（確率100％）となるため、通信速度の上限値は必ず次の段階である19.2kbpsに引き上げられる。同様に、19.2kbps、38.4kbpsにおいても、通信レベルが「1」である場合の閾値αは「255／255」であるので、必ず次の段階に引き上げられる。

すなわち、通信速度変更試験テーブル３５０によれば、通信レベルが「1」であると設定されたアプリケーションについては、３回の変更試験で確実に通信速度の上限値が76.8kbpsにまで引き上げられる。

また、RAbit=１である場合（すなわち、通信速度を上げることが好ましくない場合）においても、アプリケーションの通信レベルが「1」である場合、例えば、76.8kbpsにおける通信レベル「1」に対応する閾値αは「0／255」となり、必ずα＜ｘ（０＜ｘ＜１）（確率100％）となるため、通信速度を76.8kbpsに維持できる。

なお、本実施の形態では、通信速度変更試験用テーブル３５０において、通信速度の上限値毎に通信レベルとして１〜４までの４段階の値が設定されている。しかしながら、通信レベルの設定方法はこれに限るものではなく、各通信速度の上限値毎に３段階に設定する事もできるし、さらに、通信速度の上限値毎に異なる段階（例えば、9.6kbpsでは４段階、19.2kbpsでは３段階等）に設定しても良い。もちろん、閾値αの値は、本実施の形態で用いられる値に限るものではない。

図３は、無線基地局２００のシステム制御部２２０、およびシステム記憶部２３０の機能ブロック構成図である。

図３に示すように、システム制御部２２０は、データ通信部２２１、RAbit発生部２２２を具備して構成される。

また、システム記憶部２３０は、通信速度変更試験用テーブル記憶部２３１を具備して構成される。

データ通信部２２１は、画像コンテンツや音楽コンテンツなどの通信に関する処理や、各種制御情報の送受信を実行する。

RAbit発生部２２２は、無線基地局２００、及び周辺基地局の混雑具合によって、「0」若しくは「1」のどちらかを値に持つRAbitを発生する。

通信速度変更試験用テーブル記憶部２３１は、従来の通信速度変更試験用テーブル３５０’を記憶保持する。

つまり、本実施の形態において、無線通信端末１００が保持する通信速度変更試験用テーブルと無線基地局２００が保持する通信速度変更試験用テーブルとでは、上り通信速度の上限値毎に設定される閾値の数、値が異なる。

図５は、無線通信端末１００の動作の詳細を示すフローチャートである。

無線通信端末１００は、無線基地局２００とのセッション作成時に、通信速度変更試験用テーブルのすり合わせを行う。つまり、無線通信端末１００は、無線基地局２００より、通信速度変更試験用テーブル３５０’（の閾値）を用いるよう指示を受けると（ステップ１００１）、当該指示を了承した旨の信号を無線基地局２００に送信する（ステップ１００２）。

しかし、実際には、無線通信端末１００は、自身の通信速度変更試験用テーブル記憶部１３１に保持する通信速度変更試験用テーブル３５０（の閾値）を用いた制御を行う。

以降、無線通信端末１００は、まず、一番低い通信速度（9.6kbps）で通信を開始する（ステップ１００３）。

通信速度設定部１２２は、実行するアプリケーションに適切な通信レベルを通信レベル記憶部１３２に基づき判定する（ステップ１００４）。

続いて、無線基地局２００からRAbitを受信すると、通信速度設定部１２２は、受信したRAbitが「0」であるか否かを判断する。（ステップ１００５）。

RAbitが「0」であると判断した場合は（ステップ１００５でＹＥＳ）、通信速度変更試験用テーブル１３１に記憶された通信速度変更試験用テーブル３５０に基づき、現在の上り通信速度の上限値を一段階上げる方向に動作する。

すなわち、乱数発生部１２３は、乱数ｘ（０＜ｘ＜１）を発生して通信速度設定部１２２に与え（ステップ１００６）、通信速度設定部１２２は、現在の上り通信速度の上限値（通信開始時は9.6kbps）とステップ１００４において判定された通信レベルとに対応する閾値αを、通信速度変更試験用テーブル３５０より取得し、取得した閾値αと乱数ｘとを比較する（ステップ１００７）。

その結果、乱数ｘが閾値αより小さいと判断した場合は（ステップ１００７でＹＥＳ）、無線基地局２００に対し「ｘ＜α」である旨を通知し（ステップ１００８）、現在の上り通信速度の上限値を一段上げる（ステップ１００９）。

一方、乱数ｘが閾値α以上であると判断した場合は（ステップ１００７でNO）、無線基地局２００に「ｘ≧α」である旨を通知し（ステップ１０１０）、現在の上り通信速度の上限値を維持する（ステップ１０１１）。

また、RAbitが「1」であると判断した場合は（ステップ１００５でＮＯ）、通信速度変更試験用テーブル１３１に記憶された通信速度変更試験用テーブル３５０に基づき、現在の上り通信速度の上限値を一段下げる方向に動作する。

すなわち、乱数発生部１２３は、乱数ｘ（０＜ｘ＜１）を発生して通信速度設定部１２２に与え（ステップ１０１２）、通信速度設定部１２２は、現在の上り通信速度の上限値とステップ１００４において判定された通信レベルとに対応する閾値αを、通信速度変更試験用テーブル３５０より取得し、取得した閾値α（RAbitが「0」であるときの閾値αと区別するため、図中はα’と記す。）と乱数ｘとを比較する（ステップ１０１３）。

その結果、乱数ｘが閾値αより小さいと判断した場合は（ステップ１０１３でＹＥＳ）、無線基地局２００に対し「ｘ＜α」である旨を通知し（ステップ１０１４）、現在の上り通信速度の上限値を一段下げる（ステップ１０１５）。

一方、乱数ｘが閾値α以上であると判断した場合は（ステップ１０１３でＮＯ）、無線基地局２００に「ｘ≧α」である旨を通知し（ステップ１０１６）、現在の上り通信速度の上限値を維持する（ステップ１０１１）。

なお、ステップ１００８、１０１０、１０１４、１０１６において、無線通信端末１００は、無線基地局２００に対し、「ｘ」および「α」の値そのものは通知せず、その大小関係のみを通知する。すなわち、例えば、「ｘ／α」（ｘをαで除算したもの）や、「ｘ−α」（ｘからαを引算したもの）等、「ｘ」と「α」の大小関係を示す値を通知する。

無線基地局２００は、無線通信端末１００より「ｘ」と「α」の大小関係を示す値を受信すると、その値に基づいて、上りの通信速度の上限値を変更する。

すなわち、例えば、RAbitが「0」の場合、無線基地局２００は、現在の上り通信速度の上限値を一段階上げる方向に動作し、無線通信端末１００より「ｘ」と「α」の大小関係を示す値として例えば「ｘ／α」の値が通知されると、「１＞（ｘ／α）」（すなわち、ｘ＜α）であれば上り通信速度の上限値を一段階上げ、「１≦（ｘ／α）」（すなわち、ｘ≧α）であれば現在の上り通信速度の上限値を維持する。また、RAbitが「１」の場合、無線基地局２００は、現在の上り通信速度の上限値を一段下げる方向に動作し、無線通信端末１００より「ｘ」と「α」の大小関係を示す値として例えば「ｘ／α」の値が通知されると、「１＞（ｘ／α）」（すなわち、ｘ＜α）であれば上り通信速度の上限値を一段階下げ、「１≦（ｘ／α）」（すなわち、ｘ≧α）であれば現在の上り通信速度の上限値を維持する。

なお、上記の実施例では、無線通信端末１００は、乱数ｘと閾値αの大小関係を無線基地局２００に通知する構成としたが、これに限らず、単に、上り通信速度の上限値を一段階上昇させるか、下降させるか、維持するかを無線基地局２００に指示するよう構成しても良い。無線基地局２００は、無線基地局１００の指示に応じて、上り通信速度の上限値を変更する。

以上、本実施の形態によれば、無線基地局２００のrev.0基地局としての上り通信制御に変更を加えることなく、アプリケーションに応じた上り通信速度の上限値を無線通信端末１００側で制御することが可能となる。

本発明の実施形態に係る無線通信端末および無線基地局の概略ブロック構成図である。本発明の実施形態に係る無線通信端末のシステム制御部およびシステム記憶部の詳細機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る無線基地局のシステム制御部およびシステム記憶部の詳細機能ブロック図である。本発明の実施形態に係る通信速度変更試験用テーブルの一例を示す図である。本発明の実施形態に係る無線通信端末の動作フローを示す図である。従来の通信速度変更試験用テーブルを示す図である。従来の無線通信端末における通信速度変更の動作フローを示す図である。

符号の説明

１００…無線通信端末、２００…無線基地局

Claims

段階的に設定された上り通信速度の上限値毎にアプリケーションに応じた複数の変化率を記憶した記憶手段と、
所定のタイミングで無線基地局より受信する前記上り通信速度の上限値を上げるか下げるかを指示する情報と、現在割り当てられている上り通信速度とに基づいて、前記記憶手段に記憶された複数の変化率から実行するアプリケーションに応じた変化率を選択し、該選択した変化率に基づき前記上り通信速度の上限値の変更を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする無線通信端末。
前記無線基地局より、該無線基地局において前記上り通信速度の上限値毎に設定された変化率を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した変化率を前記制御手段による制御に用いる旨の通知を前記無線基地局に送信する通知手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信端末。
段階的に設定された上り通信速度の上限値毎に通信アプリケーションに応じた複数の変化率を記憶し、
無線基地局より該無線基地局において前記上り通信速度の上限値毎に設定された変化率を受信し、該受信した変化率を前記上り通信速度の上限値の変更制御に用いる旨の通知を前記無線基地局に送信し、
所定のタイミングで前記無線基地局より受信する前記上り通信速度を上げるか下げるかを指示する情報と、現在割り当てられている上り通信速度とに基づいて、前記記憶手段に記憶された複数の変化率から実行するアプリケーションに応じた変化率を選択し、該選択した変化率に基づき前記上り通信速度の上限値を変更する
ことを特徴とする無線通信方法。