JP2008187350A - 無線通信装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】電池による内部給電または外部情報装置からの外部給電に応じて、無線通信を適切に制御して、内蔵電池の電力消費を抑えるようにした無線通信装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】外部給電の有無を検出し、外部給電のない内蔵電池56による内部給電では、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、さらに、多チャネルアグリゲーション数の適応調整が可能な場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは、多チャネルアグリゲーション数を制限して無線通信を実行し、外部給電がある場合には、内部給電による制限を解除して無線通信を実行する。
【選択図】図2

Description

本発明は、無線通信装置、より詳しくは、伝播路特性の推定値に応じて変調多値数を制御して送信データを適応変調する適応変調方式を採用し、かつ、内蔵電池による内部給電または外部情報装置からの外部給電により動作可能な無線通信装置およびその制御方法に関するものである。
例えば、近年の無線通信装置は、PHS(Personal Handyphone System)に見られるように、USB(Universal Serial Bus)コネクタを設け、単体では単なる無線電話機として機能し、USBコネクタにUSBケーブルを介して外部情報装置に接続すると、外部情報装置に対して無線を用いたモデムとして機能するようなものが一般的となってきている。
USBコネクタを有する無線通信装置は、BUSからの給電が可能な場合があり、このような場合には、無線通信装置の内蔵電池の消費電流を節約することが可能となる(例えば、特許文献1,2参照)。
また、近年では、「High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS)」に見られるように、複数の変調方式やコーディングレートの組み合わせで示される、変調方式の組み合わせをサポートして、CNR(Carrier to Noise Ratio)が高い場合には、より高い変調多値数を選択することによりスループットを稼ぎ、CNRが低い場合には、低い変調多値数を選択することにより安定した通信の維持を実現させる適応変調方式を採用する無線通信方式が一般的になりつつある。
また、このような無線通信方式として、例えばフェージングの量に応じて変調多値数を選択することにより、CNR劣化に耐性を持たせるようにした無線通信装置も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
同様に、近年では、上記の「High Capacity-Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA) WTSC- 2005-032(ATIS)」に見られるように、無線資源の使用状況やデータ流通量からより多くの無線資源が使用可能であるか否かを推定し、その推定値に応じて多くの無線資源が使用可能である場合は、無線資源上のチャネルを追加使用するように多チャネルアグリゲーション数を適応調整することにより、より多いスループットを使用者に提供する無線通信方式も一般的になりつつある。
さらに、近年では、インターネットプロトコル上で音声データを実時間で伝達することにより、音声通話を実現させる方法(VoIP: Voice Over Internet Protocol)が一般的になりつつある。
特開2004−280747号公報 特開2003−280771号公報 特開2003−198426号公報
しかしながら、一般に、よりスループットの多い変調方式は、デジタル回路の規模が大きくなるとともに、所要CNRを稼ぐ必要があることから、より高出力で電波を送信する必要がある。このため、消費電流が増加する傾向にある。
また、よりスループットの多い変調方式は、一般にデータ通信で必要となるもので、音声通話ではスループットが少ない変調方式で十分な場合がある。
このため、無線通信装置を外部情報装置にUSB接続することなく、単体で音声通話に使用する場合においても、よりスループットの多い変調方式を選択可能とすると、必要以上にスループットの多い変調方式が選択されて、電池の持ちを低下させることが懸念される。
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、電池による内部給電または外部情報装置からの外部給電に応じて、無線通信を適切に制御することにより、内蔵電池の電力消費を抑えるようにした無線通信装置およびその制御方法を提供することにある。
上記目的を達成する請求項1に係る無線通信装置の発明は、給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調して無線通信する無線通信装置であって、
外部給電の有無を検出する外部給電検出手段と、
前記外部給電検出手段で、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項2に係る無線通信装置の発明は、給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調するとともに、電波資源の使用状況の推定値に応じて多チャネルアグリゲーション数を適応調整して無線通信する無線通信装置であって、
外部給電の有無を検出する外部給電検出手段と、
前記外部給電検出手段で、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは、前記多チャネルアグリゲーション数を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
上記目的を達成する請求項3に係る無線通信装置の制御方法の発明は、給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調して無線通信する無線通信装置の制御方法であって、
外部給電の有無を検出し、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項4に係る無線通信装置の発明は、給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調するとともに、電波資源の使用状況の推定値に応じて多チャネルアグリゲーション数を適応調整して無線通信する無線通信装置の制御方法であって、
外部給電の有無を検出し、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは、前記多チャネルアグリゲーション数を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御することを特徴とするものである。
本発明によれば、内蔵電池による内部給電では、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、さらに、多チャネルアグリゲーション数の適応調整が可能な場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは多チャネルアグリゲーション数を制限して無線通信を実行するようにしたので、無線通信装置単体で使用する場合は、消費電流を抑えて電池の持ちを良くすることができるとともに、例えば音声端末に特化した使用形態においては、低い変調方式で安定した通話を実現することができる。また、外部情報装置からの外部給電では、内部給電による制限を解除して無線通信を実行するようにしたので、よりスループットの高いモデムとして機能させることができる。しかも、外部給電の有無を検出して、上記の制御を自動的に切り替えるので、利便性も向上できる。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る無線通信装置を用いる無線通信システムの概略構成を示すものである。図1において、無線通信装置1は、無線基地局2とデジタル無線接続されるもので、PPP(Point to Point Protocol) クライアント機能を有しており、PPPによりPDSN(Packet Date Serving Node)3との間にコネクションを確立する。
PDSN3は、IPアドレスを無線通信装置1に割り振り、無線通信装置1はPDSN3から割り振られたIPアドレスを用いてインターネット4上にアクセスを行なう。
また、無線通信装置1は、SIP(Session Initiation Protocol)クライアント機能を有しており、無線通信装置1の単体の使用においては、PDSN3とのPPPコネクション確立後に、与えられたIPアドレスを用いて、インターネット4に接続されたSIPサーバ5に登録を行なうことにより、SIPサーバ5を介してインターネット4に接続されたSIP電話機6と音声通話が可能となっている。
さらに、無線通信装置1は、USBデバイスとしての機能と、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバ機能とを有しており、外部情報装置であるクライアントPC7にUSBケーブル8を介して接続することにより、クライアントPC7からはEthernet(登録商標)機器として認識されるようになっている。これにより、無線通信装置1は、クライアントPC7に対してDHCPサーバとして振る舞い、ローカルIPアドレスを割り振るとともに、クライアントPC7に対してIPアドレスのルーティングサービスを行なって、インターネット4に接続されたウェブサーバ9との間で、無線基地局2を経由してデータ通信が可能となっている。
ここで、図1に示す無線通信システムは、例えば表1に示す変調多値数(ビット/シンボル)に応じた変調クラス「0」〜「7」による通信が可能なものとする。
Figure 2008187350
表1に示す変調クラスにおいて、所要CNRは、変調クラス「0」が最も低く、変調クラスが高くなるに従って高くなる。また、データレートは、変調クラス「0」が、スループットが最も少なく、変調クラスが高くなるに従ってスループットが増加する。また、同じ変調クラスである場合は、1物理チャネルを使用する場合、すなわちチャネルアグリゲーション数が1チャネル(1ch)の場合に対して、2つの物理チャネルを使用する場合(2ch)は、倍のデータレートとなり、3つの物理チャネルを使用する場合(3ch)は、3倍のデータレートとなる。
なお、論理チャネルには、受信した信号の所要CNRを相手にフィードバックするための情報フィールドがあり、この情報フィールドを参照することにより、自らが送信した信号の選択した変調クラスと、選択した出力に対する相手側の実際のCNRとを知ることができる。
図2は、無線通信装置1の要部の構成を示す機能ブロック図である。この無線通信装置1は、アンテナ11、サーキュレータ12、第1Rx高周波スイッチ13、第1RF部14、第2RF部15、第2Rx高周波スイッチ16、A/Dコンバータ(ADC)17、ベースバンド処理部18、制御部19、CODEC(コーデック)20、スピーカ21、マイク31、D/Aコンバータ(DAC)32、第1Tx高周波スイッチ33、第2Tx高周波スイッチ34を有しており、制御部19には、PPPクライアント41、SIPクライアント42およびDHCPサーバ43が接続されているとともに、テンキーや各種ボタンの入力部44が接続されている。
また、無線通信装置1は、USBポート51、USBコントローラ52および電圧検出部53を有しており、USBポート51にUSBケーブルを介して、例えばクライアントPC7が接続され、該クライアントPC7からの給電が開始されたのを電圧検出部53が検出して制御部19に通知することで、制御部19はUSBポート51にクライアントPC7が接続されたことを認識するようになっている。同様に、電圧検出部19において、クライアントPC7からの給電がないのを検出して制御部19に通知することで、制御部19はクライアントPC7との接続が終了したことを認識するようになっている。
さらに、無線通信装置1は、USBポート51に給電される電圧によって第1RF部14を駆動するためのレギュレータ55、内蔵の電池56によって第2RF部15を駆動するためのレギュレータ57、第1RF部14および第2RF部15を除く他の構成部分を電池56により駆動するためのレギュレータ58を有している。
ここで、第1RF部14は、上記の表1に示した全ての変調クラスおよび最大出力をサポートするようになっている。これに対し、第2RF部15は、下記の表2に示す変調クラス「0」および「1」のみをサポートするとともに、最大出力も24dBmとなっており、かつチャネルアグリゲーション数も1チャネルに制限されている。つまり、第2RF部15は第1RF部14に比べて、部品点数が少なく、かつ最大出力も3dBm少なくなっているので、消費電流も少ないことになる。
Figure 2008187350
本実施の形態では、USBポート51にクライアントPC7が接続されたことを制御部19が認識した場合には、制御部19により、第1Rx高周波スイッチ13、第2Rx高周波スイッチ16、第1Tx高周波スイッチ33および第2Tx高周波スイッチ34を、第1RF部14を選択するように制御するとともに、第1RF部用のレギュレータ55をオン、第2RF部用のレギュレータ57をオフに制御して、第1RF部14を、外部のクライアントPC7から給電される電圧によりレギュレータ55を介して駆動制御する。
この第1RF部14を用いる通信においては、情報フィールドによりフィードバックされた実CNRと、当該変調クラスの所要CNRとの比較に基づいて、図3に示すフローチャートに従って次回の送信において選択する変調クラスおよび送信出力を決定する。
すなわち、実CNRと当該変調クラスにおける所要CNRとを比較し(ステップS1)、実CNRが所要CNRより低い場合には、次に送信出力が当該変調クラスの最大出力に達しているか否かを判定し(ステップS2)、最大出力に達していなければ、次回は送信出力を1dBm上げて送信を行なう(ステップS3)。
これに対し、ステップS2において、送信出力が当該変調クラスの最大出力に達していると判定された場合には、次に現在の変調クラスが「0」であるか否かを判定し(ステップS4)、「0」でなければ、次回は変調クラスを1つ下げて送信を行い(ステップS5)、「0」の場合には、それよりも下位の変調クラスは存在しないので、現在の変調クラスおよび送信出力で送信を行なう(ステップS6)。
一方、ステップS1において、実CNRが所要CNR以上の場合には、次に変調クラスが上限の「7」であるか否かを判定し(ステップS7)、変調クラスが「7」でなければ、次に実CNRがより上位の変調クラスの所要CNRを超えているか否かを判定し(ステップS8)、超えていれば、さらに、現在の送信出力が当該上位の変調クラスの最大出力以下であるか否かを判定し(ステップS9)、以下であれば、次回は当該上位の変調クラスにして送信を行なう(ステップS10)。
これに対し、ステップS8において、実CNRがより上位の変調クラスの所要CNR以下と判定された場合には、次に実CNRが当該変調クラスにおける所要CNRにマージン2dBを加算した値を超えているか否かを判定し(ステップS11)、超えている場合には、次回は送信出力を1dBm下げて送信を行なう(ステップS12)。
なお、ステップS7において、現在の変調クラスが「7」と判定された場合や、ステップS9において、現在の送信出力が上位の変調クラスの最大出力を超えていると判定された場合、あるいはステップS11において、実CNRが当該変調クラスにおける所要CNRにマージン2dBを加算した値以下の場合には、ステップS6に移行して、現在の変調クラスおよび送信出力で送信を行なう。
さらに、ベースバンド処理部18は、空き物理チャネルを検索し、空き物理チャネルが存在する場合は、3つを上限に物理チャネルのアグリゲーションを行なって、データレートの増加を実現する。
このように、USBポート51にクライアントPC7が接続された場合には、外部のクライアントPC7から給電される電圧により第1RF部14を駆動して、無線通信装置1単体での音声通話およびクライアントPC7からのデータ通信の中継の両方を許可し、表1に示した全ての変調クラスを用いて送信出力および変調クラスを制御して、可能ならばより高い変調クラスへと導くとともに、可能ならばチャネルアグリゲーションを行なうことで、より大きなデータレートをユーザに提供する。
他方、USBポート51にクライアントPC7が接続されていないことを制御部19が認識した場合には、制御部19により、第1Rx高周波スイッチ13、第2Rx高周波スイッチ16、第1Tx高周波スイッチ33および第2Tx高周波スイッチ34を、第2RF部15を選択するように制御するとともに、第1RF部用のレギュレータ55をオフ、第2RF部用のレギュレータ57をオンに制御して、第2RF部15を、内蔵の電池56から給電される電圧によりレギュレータ57を介して駆動制御する。
この第2RF部15を用いる通信においては、上記の第1RF部14を用いる通信の場合と同様に、情報フィールドによりフィードバックされた実CNRと、当該変調クラスの所要CNRとの比較に基づいて、図3と同様のフローチャートに従って次回の送信において選択する変調クラスと送信出力を決定する。
ただし、第2RF部15を用いる通信では、表2に示した変調クラス、チャネルアグリゲーションおよび最大出力がサポートされるだけであるので、表2に従って変調クラス、チャネルアグリゲーションおよび送信出力が制御されることになる。したがって、この場合には、図3において、ステップS7では、変調クラスが「1」であるか否かが判定され、ステップS8〜S10における上位変調クラスが「1」となり、ステップS5における変調クラスは「0」となる。
このように、USBポート51にクライアントPC7が接続されていない場合には、内蔵の電池56から給電される電圧により第2RF部15を駆動して、無線通信装置1単体での音声通話のみを許可して、表2に示した変調クラスのみを用いて送信出力および変調クラスを制御する。
なお、第1RF部14あるいは第2RF部15を用いる音声通話においては、アンテナ11での受信信号がサーキュレータ12および第1Rx高周波スイッチ13を経て第1RF部14または第2RF部15に供給されて復調され、さらに、第2Rx高周波スイッチ16およびADC17を経てベースバンド処理部18で処理された後、制御部19を経てCODEC20で復号されて、アナログ音声信号としてスピーカ21から出力される。また、マイク31で受信される音声信号は、CODEC20でデジタル信号に符号化された後、制御部19、ベースバンド処理部18、DAC32および第1Tx高周波スイッチ33を経て、第1RF部14または第2RF部15に供給されて変調された後、第2Tx高周波スイッチ34およびサーキュレータ12を経てアンテナ11から放射される。
また、第1RF部14を用いるデータ通信においては、アンテナ11で受信されて、サーキュレータ12、第1Rx高周波スイッチ13、第1RF部14、第2Rx高周波スイッチ16、ADC17およびベースバンド処理部18を経て制御部19に入力された受信データが、USBコントローラ52を経て、USBポート51から図示しないUSBケーブルを介して外部情報装置であるクライアントPC7に送信される。同様に、USBポート51に供給されたクライアントPC7からの送信データは、USBコントローラ52、制御部19、ベースバンド処理部18、DAC32、第1Tx高周波スイッチ33、第1RF部14、第2Tx高周波スイッチ34およびサーキュレータ12を経てアンテナ11から放射される。
以上のように、本実施の形態によれば、外部情報装置であるクライアントPC7からUSBポート51を介して外部給電(5ボルト)がある場合は、その外部給電を利用して、より高性能な変調方式および強い出力を駆使して、内蔵の電池56の持ちを気にすることなく、快適なデータ通信を行なうことができ、また、外部給電が無い場合は、電池56を利用して音声通話に必要十分な変調方式および節約した出力に制限することで、電池56の持ちの良い無線通信装置1をユーザに提供することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、電池56による内部給電では、変調クラス(変調多値数)、送信電力および多チャネルアグリゲーション数の全てを制限したが、これらのうち少なくとも1つを制限するようにすることもできる。したがって、チャネルアグリゲーションを適用しない方式では、内部給電において、少なくとも、変調クラス(変調多値数)あるいは送信電力を制限することもできる。また、図2の機能ブロック図では、第1Rx高周波スイッチ13、第1RF部14、第2RF部15、第2Rx高周波スイッチ16、第1Tx高周波スイッチ33、第2Tx高周波スイッチ34を独立して設けたが、ハード的には第1RE部14のみとして、外部給電の有無に応じて、上記の表1または表2に従って変調クラスおよび送信出力を制御するように構成することもできる。また、外部給電がある場合の変調クラスおよび送信出力は、表1に限らないとともに、内蔵電池を用いる場合の変調クラスおよび送信出力も、表2に限らない。
本発明の一実施の形態に係る無線通信装置を用いる無線通信システムの概略構成を示すものである。 図1に示す無線通信装置の要部の構成を示す機能ブロック図である。 変調クラスおよび送信出力の決定動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
1 無線通信装置
2 無線基地局
3 PDSN
4 インターネット
5 SIPサーバ
6 SIP電話機
7 クライアントPC
8 USBケーブル
9 ウェブサーバ
11 アンテナ
12 サーキュレータ
13 第1Rx高周波スイッチ
14 第1RF部
15 第2RF部
16 第2Rx高周波スイッチ
17 A/Dコンバータ(ADC)
18 ベースバンド処理部
19 制御部
20 CODEC(コーデック)
21 スピーカ
31 マイク
32 D/Aコンバータ(DAC)
33 第1Tx高周波スイッチ
34 第2Tx高周波スイッチ
41 PPPクライアント
42 SIPクライアント
43 DHCPサーバ
44 入力部
51 USBポート
52 USBコントローラ
53 電圧検出部
55,57,58 レギュレータ
56 電池

Claims (4)

  1. 給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調して無線通信する無線通信装置であって、
    外部給電の有無を検出する外部給電検出手段と、
    前記外部給電検出手段で、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする無線通信装置。
  2. 給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調するとともに、電波資源の使用状況の推定値に応じて多チャネルアグリゲーション数を適応調整して無線通信する無線通信装置であって、
    外部給電の有無を検出する外部給電検出手段と、
    前記外部給電検出手段で、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは、前記多チャネルアグリゲーション数を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする無線通信装置。
  3. 給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調して無線通信する無線通信装置の制御方法であって、
    外部給電の有無を検出し、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、あるいは、送信出力を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
  4. 給電可能な外部情報装置に接続可能で、前記外部情報装置への接続状態では、当該外部情報装置からの外部給電により、前記外部情報装置への非接続状態では、内蔵電池による内部給電により、伝播路特性の推定値に応じて複数の変調多値数の中から使用する変調多値数を選択して送信データを適応変調するとともに、電波資源の使用状況の推定値に応じて多チャネルアグリゲーション数を適応調整して無線通信する無線通信装置の制御方法であって、
    外部給電の有無を検出し、外部給電がないと検出した場合には、少なくとも、選択可能な変調多値数を制限、送信出力を制限、あるいは、前記多チャネルアグリゲーション数を制限し、外部給電があると検出した場合には、前記制限を解除して、無線通信を実行するように制御することを特徴とする無線通信装置の制御方法。
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