JP2009111772A - 通信端末、通信システム、および通信端末の通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トラフィック情報を受信する通信部11と、通信部11が受信した基地局ごとのトラフィック情報から、自端末が基地局にデータを送信する上りと、基地局からデータを受信する下りとのそれぞれのデータ量を把握するデータ量把握部181と、データ量把握部181が把握したデータ量に応じて接続先の基地局を上りと下りとで個別に選択する基地局選択部182とを有する。
【選択図】図3
Description
そこで、効率のよい無線リソースの運用が求められ、その運用方法として、少ない基地局台数で高トラフィックエリアの通信をカバーするものが提案されている。たとえば、4チャネルのタイムスロットのうち一つを制御チャネルに割り当て、残りの3つのチャネルを通信スロットに割り当て、4チャネル目の呼が生じた場合に制御スロットを停止し、そのスロットを通信スロットとする基地局制御方法が開示されている(たとえば特許文献1参照)。
図8(a)に示す基地局Aにおいて、下りはフレーム1〜4の全スロット1〜4が占有され(実線の丸印)、上りはフレーム1のスロット1が、フレーム2のスロット2が、フレーム3のスロット3が、フレーム4のスロット4がそれぞれ占有されているとする(波線の丸印)。
通信端末にとって必要なデータは、各フレームの下りのスロットであるが、各種通信の制御を行う制御スロット等により間欠的に上りのスロットも必要とする。しかし、制御スロットは毎フレーム必要ではないため、基地局Aは上りのスロットが有効に活用されていない。
一方、図8(b)に示す基地局Bにおいて、下りはフレーム1のスロット3が、フレーム2のスロット4が、フレーム3のスロット1が、フレーム4のスロット2がそれぞれ占有され、上りはフレーム1〜4の全スロット1〜4が占有されている。
この場合も基地局Aと同様に、下りのスロットは間欠的に必要なだけであり、基地局Bは下りのスロットが有効に活用されていない。
その結果、各基地局のトラフィックに偏りが生じてデータ量の増加に対応できない不利益がある。
図1に示す通信システムは、通信端末1、1a、1b、基地局2a、2b、およびサーバ装置3で構成され、それぞれがネットワーク4に接続されている。
本実施形態では、図中に示すように通信端末1,1aが通信エリアAREa内に、通信端末1,1bが通信エリアAREb内に存在し、通信端末1は両通信エリアが重複する通信エリアAREab内に存在するものとする。
また、通信端末1aは基地局2aに、通信端末1bは基地局2bに、通信端末1はいずれか一方の基地局にそれぞれ無線接続する。また、通信端末1、1a、1bは音声通話、ネットワーク4を介して音声データ以外のコンテンツデータ(たとえば動画、画像、電子メール、ウェブサイトの閲覧等)を扱うことができる。
なお、本実施形態では、各通信端末1、1a、1bがそれぞれ共通の構成をとるものとする。
本実施形態では、説明を簡単にするために、基地局2aは通信エリアAREa内の通信端末1または1aと、基地局2bは通信エリアAREb内の通信端末1または1bとそれぞれ無線通信を行うものとする。
なお、基地局2aおよび2bは共に共通の構成をとるものとする。また、図中の通信エリアAREa(AREb)は、通信エリア内の各通信端末が無線通信可能な範囲である。
また、本実施形態において、「トラフィック情報」とは、各基地局の上りおよび下りそれぞれで使用されているデータ量(トラフィック状態)を指すものとする。
本実施形態では、無線アクセス方式にTDMA(時分割多元接続;Time Division Multiple Access)が一例として採用され、図2のように、1フレームが8スロット、上りおよび下りがそれぞれ4スロットで構成されている。図2の例では、下りではスロット1〜4(実線の丸印)が、上りではスロット1(実線の丸印)がデータ(パケット)で占有され、上りのスロット2〜4は空き状態であることを示している。
図2のフレーム1のように、たとえば下りの4スロット中、3/4がデータで占有されていればデータ量が多いとし、このようなデータ量に関する情報がいずれかのスロットに割り当てられる。たとえばトラフィック情報は、制御スロットやデータとともに割り当ててもよい。
また、図中の数字はスロット番号を示し、通信端末と基地局間とのデータ通信では対応する番号のスロットが使用され、上りと下りのスロットが連続して交互に送受信される。
各基地局2a、2bは、このようなトラフィック状態(上りおよび下りでの占有スロットの状態等)を示すトラフィック情報を定期的に生成する。
なお、以下の実施形態の説明では、通信端末1を中心とした通信システムについて説明する。
さらに制御部18は、主制御部180、データ量把握部181、基地局選択部182、スロット制御部183、および受信レベル取得部184を有する。
記憶部17が記憶するデータには、たとえば基地局選択部182が基地局選択の際に参照する基地局選択テーブル、主制御部180に接続されたブロック181〜184の出力結果、制御部18が実行するアプリケーションプログラム、プログラムの処理過程で利用される一時的なデータが含まれる。この基地局選択テーブルについては後述する。また、上記のデータには、使用者の個人情報、通話相手の名前や電話番号、電子メール等の文字情報、電話番号や個人データ等を管理するアドレス帳、着信音(着信メロディ)、音声メッセージ等の音声情報、画像データ等が含まれる。
また、制御部18は、記憶部17に格納されたプログラム(オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行するコンピュータ(マイクロプロセッサ)を備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した処理を実行する。すなわち、制御部18は、記憶部17に格納されたオペレーションシステムやアプリケーションプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。
図2の例であれば、データ量把握部181は、下りではデータ量が多く、上りではデータ量が少ないと判断する。そして、データ量把握部181は、基地局2a、2bのデータ量の把握結果を記憶部17に出力する。
なお、この基準値は好適に決定され(本実施形態では、たとえば下りの4スロット中、3/4がデータで占有されていればデータ量が多いとする)、特に限定されるものではない。
基地局選択テーブルには、図1の通信端末1が基地局2aまたは2bを選択する際の選択肢が図4(1)〜(16)の16通り示されている。この基地局選択テーブルを参照しながら基地局選択部182の代表的な動作例を以下に述べる。
基地局選択部182は、基地局2aおよび2b共に上りおよび下りのデータ量(スロット)に余裕がある(すなわちデータ量が少ない)場合(以下、単に「上り下りに余裕がある場合」のように表現する)、上り下り共に受信レベルの高い方の基地局(2aまたは2b)を選択する。
(図4(2)の場合):
基地局選択部182は、基地局2aの上りに余裕があって下りに余裕がなく、基地局2bの上り下り共に余裕がある場合、上り下り共に基地局2bを選択する。
(図4(8)の場合):
基地局選択部182は、基地局2aの上りおよび下り共に余裕がなく、基地局2bの上りに余裕があって下りに余裕ない場合、上りは基地局2bを、下りは受信レベルの高い基地局(2aまたは2b)を選択する。
(図4(10)の場合):
基地局選択部182は、基地局2aの上りに余裕があって下りに余裕がなく、基地局2bの上りに余裕がなくて下りに余裕ある場合、上りは基地局2aを、下りは基地局2bを選択する。
主装置20は、ベースバンド処理部201、変復調部202、データ量検出部203、電界強度測定部204、(基地局の)制御部205、ネットワーク処理部206、トラフィック情報生成部207、および(基地局の)スロット制御部208を有し、複数の無線部21−1〜21−Nと接続されている。
無線部21−1〜21−Nは、アンテナ211、送信部212、受信部213、電源制御部214をそれぞれ有する。
また、基地局2aは、トラフィック(データ量)の多少に応じて無線部21−1〜21−Nの電力制御を行い省電力化を図る機能を有する。
さらに、制御部205は、電界強度測定部204が測定した各無線部21−1〜21−Nの電界強度及びデータ量検出部203が検出した上りおよび下りのデータ量に応じて、各無線部21−1〜21−Nの電源制御部214に送信部212および受信部213の電源制御を行わせる。
図6は本発明に係る通信システムを構成している通信端末および基地局の動作を説明するためのシーケンス図である。また、図7は本実施形態に係る基地局のトラフィック(データ量)の状態を示す一例の図である。
また、図7、8のように、各通信端末1,1a、1bが送受信するデータ(丸印)は2スロットを、たとえば制御データ(波線丸印)は1スロット使用するものとする。また、トラフィック情報は、いずれかのスロットに割り当てられ、たとえば制御スロットやデータとともに割り当てられている。
基地局2aおよび2bのデータ量検出部203は、無線部21−1〜21−Nとベースバンド処理部201との間で入出力される無線信号のデータ量を監視し、上りのデータ量と、下りのデータ量とを検出する。
以下、各基地局のデータ量検出部203が検出するデータ量が図8の1フレーム目に示す状態であるとして説明する。なお、図8中の基地局Aは基地局2aに、基地局Bは2bに読み替える。
すなわち、基地局2aでは、上りに余裕があって下りに余裕がなく、基地局2bでは、上りに余裕がなくて下りに余裕がある状態とする(図4の選択肢のうち、図4(10)に示す場合)トラフィック情報がいずれかのスロットに含まれている。
また、上述したように、下りの4スロット中、3/4がデータで占有されていればデータ量が多いとする。
基地局2aおよび2bのトラフィック情報生成部207は、データ量検出部203が検出した上りおよび下りのデータ量に関するトラフィック情報を定期的(たとえばフレーム間ごと)に生成する。
基地局2aおよび2bのスロット制御部208は、トラフィック情報およびデータを所定のスロットに割り当てて送信する。トラフィック情報のスロットへの割り当ては特に限定されないが、たとえば基地局2aであればスロット1、基地局2bであればスロット3に割り当てられる。
そして、基地局2aおよび2bの送信部212は、各スロットのデータを送信する。
通信端末1の通信部11は、基地局2a、2bからアンテナ111を介してトラフィック情報を受信し、復調等の処理を施した後、主制御部180(制御部18)に出力する。
そして、スロット制御部183は、主制御部180を介して入力されたトラフィック情報から図2のようなスロットを抽出し、これらのフレームデータは、一旦記憶部17に書き込まれる。
データ量把握部181は、一旦記憶部17に格納されたフレームデータを読み出し、いずれかのスロットに含まれたトラフィック情報から、基地局2a、2bの上りおよび下りにおけるデータ量を図4(10)に示す場合であると把握する。そして、データ量把握部181は、この把握結果を記憶部17に書き込む。
一方、受信レベル取得部184は、通信部11が基地局2a、2bから受信した電波信号の受信レベルをそれぞれ取得し、記憶部17に出力する。
基地局選択部182は、記憶部17に格納された把握結果および受信レベルをそれぞれ読み出し、記憶部17にあらかじめ記憶されている基地局選択テーブルを参照して接続先の基地局2aまたは2bを選択する。詳細には、基地局選択部182は、各基地局2a、2bの上りおよび下りのデータ量が図4(10)に示す場合であるため、上りは基地局2aを下りは基地局2bを選択する。そして、基地局選択部182は、選択結果を記憶部17に書き込む。
図7のように、スロット制御部183は、下りでは各フレーム1〜4のスロット3,4を基地局2bに、上りでは各フレーム1〜4のスロット3,4を基地局2aに対してそれぞれデータを割り当てる。
そして、主制御部180は、記憶部17から基地局選択部182による選択結果を読み出し、通信部11を制御して、下りは基地局2bに、上りは基地局2aに接続先を切り替える。
このとき、通信部11は、スロット制御部183の割り当てに基づいて、下りは基地局2bのスロット3,4からデータを受信し、上りは基地局2aのスロット3,4にデータを送信する。
通信端末1によって選択された基地局(上りは基地局2a、下りは基地局2b)の受信部213がデータを受信する。
たとえばステップST6において、トラフィック情報が図4(1)に示す場合であれば、各基地局2a、2bのデータ量は同程度であるため、基地局選択部182は、さらに受信レベルをそれぞれ比較し、上り下り共に受信レベルの高い方の基地局(2aまたは2b)を選択する。
また、基地局選択部182は、基地局のデータ量が図4(2)に示す場合であれば、上り下り共に基地局2bを選択し、図4(8)に示す場合であれば、上りは基地局2bを、下りは受信レベルの高い基地局(2aまたは2b)を選択する。
以後、通信端末1は、ステップST6の選択結果に応じてステップST7を実行する。
換言すれば、各基地局2a、2b共に、上り下りのスロットが4スロットから2スロットに半減し、通信の負荷が軽減されている。
また、本実施形態によれば、たとえばSDMA(空間分割多元接続;Space Division Multiple Access)方式の場合、同じチャネル(スロット)でも多重できるため、基地局の積算電力(1フレーム当たりの平均電力)の減少を図れ、他の無線通信システムへの干渉を低減できる。
また、通信端末1、1a、1b、および基地局2a、2bは、本発明が適用可能な範囲で好適に変更可能である。
Claims (11)
- 複数の基地局から受信したトラフィック情報に応じて無線通信を行う通信端末であって、
前記トラフィック情報を受信する受信部と、
前記受信部が受信した基地局ごとの前記トラフィック情報から、自端末が当該基地局にデータを送信する上りと、当該基地局からデータを受信する下りとのそれぞれのデータ量を把握するデータ量把握部と、
前記データ量把握部が把握した前記データ量に応じて接続先の基地局を前記上りと下りとで個別に選択する基地局選択部と
を有することを特徴とする通信端末。 - 前記基地局選択部は、
前記データ量が少ない基地局を選択する
ことを特徴とする請求項1記載の通信端末。 - 前記基地局ごとに前記無線通信の受信レベルを取得する受信レベル取得部を有し、
前記基地局選択部は、
前記受信レベル取得部による前記受信レベルおよび前記データ量に応じて前記接続先の基地局を選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の通信端末。 - 前記基地局選択部は、
前記複数の基地局それぞれの前記データ量が同程度である場合、前記受信レベルが高い基地局を選択する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一に記載の通信端末。 - 前記基地局選択部が選択した基地局に対して前記上りのスロットと下りのスロットとを任意の順番に設定するスロット制御部
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一に記載の通信端末。 - 複数の基地局から受信したトラフィック情報に応じて無線通信を行う通信端末と、
前記通信端末に前記トラフィック情報を送信する前記複数の基地局とがネットワークに接続された通信システムであって、
前記通信端末は、
前記トラフィック情報を受信する受信部と、
前記受信部が受信した基地局ごとの前記トラフィック情報から、自端末が当該基地局にデータを送信する上りと、当該基地局からデータを受信する下りとのそれぞれのデータ量を把握するデータ量把握部と、
前記データ量把握部が把握した前記データ量に応じて接続先の基地局を前記上りと下りとで個別に選択する基地局選択部と
を有することを特徴とする通信システム。 - 前記基地局選択部は、
前記データ量が少ない基地局を選択する
ことを特徴とする請求項6記載の通信システム。 - 前記基地局ごとに前記無線通信の受信レベルを取得する受信レベル取得部を有し、
前記基地局選択部は、
前記受信レベル取得部による前記受信レベルおよび前記データ量に応じて前記接続先の基地局を選択する
ことを特徴とする請求項6または7に記載の通信システム。 - 前記基地局選択部は、
前記複数の基地局それぞれの前記データ量が同程度である場合、前記受信レベルが高い基地局を選択する
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか一に記載の通信システム。 - 前記基地局選択部が選択した基地局に対して前記上りのスロットと下りのスロットとを任意の順番に設定するスロット制御部
を有することを特徴とする請求項6から9のいずれか一に記載の通信システム。 - 複数の基地局から受信したトラフィック情報に応じて無線通信を行う通信端末の通信方法であって、
前記トラフィック情報を受信するステップと、
受信した基地局ごとの上記トラフィック情報から、当該基地局にデータを送信する上りと、当該基地局からデータを受信する下りとのそれぞれのデータ量に関する情報を把握するステップと、
把握した前記データ量に応じて接続先の基地局を前記上りと下りとで個別に選択するステップと
を有することを特徴とする通信端末の通信方法。
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