JP5225768B2 - 無線通信端末及び無線通信方法 - Google Patents
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Description
TDD方式の無線通信端末は、正しくTDDフレームの送受信を行うために、基地局の送受信タイミングと同期を行う。無線通信端末と基地局との距離が大きくなるにつれて早いタイミングで送信し、遅いタイミングで受信するようになる必要がある。例えば、TDD方式の無線通信端末では、基地局と同期信号を交換し、基地局からのTOA(Time of Arrival)情報や、端末の受信タイミングと実際の同期信号の受信タイミングのずれなどを基に、次フレーム以降の送受信タイミングを補正する。このようにして、TDD方式の無線通信端末は、基地局の送受信タイミングとの同期を行う。
したがって、無線通信端末のハードウェア品質、端末の想定移動速度、送受信タイミングの精度などと、収容する無線通信端末数などとのトレードオフにより、同期信号交換周期が設定される。
このような無線通信端末を、上述したようなTDD方式の無線通信システムに適用しようとした場合、送受信タイミングを決定する無線制御部(DSP)はCPUごとに配設されることが一般的である。したがって、CPUごとに基地局と同期する必要がある(同期信号を交換する必要がある)。
1つは、各CPUが個別にそれぞれ基地局と同期信号を交換する方法である。この方法では、複数のCPUのそれぞれが上述した単一のCPUの無線通信端末と同様に同期信号交換を行う。この方法では、各CPUは上述した単一のCPUの無線通信端末の同期信号交換と同程度の送受信タイミングの正確さを得ることができる。
もう1つは、同期信号を交換するCPUを、複数のCPUのうちのいずれかのCPUにあらかじめ固定しておく方法である。この場合、複数のCPUのうちの1つのCPUのみが、上述した単一のCPUの無線通信端末と同様に同期信号交換を行い、その他のCPUは行われた同期信号交換の同期結果の情報を基に、送受信タイミングのずれの補正などを行う。
1つ目の方法では、各CPUごとに基地局との同期信号交換を行うため、CPUの個数に応じて同期交換周期が短くなってしまう、という問題点がある。上述したように、同期交換周期が長ければ長いほどTDD方式の無線通信システム全体の性能が上がるため、同期交換周期が短くなると、システム全体の性能が低下してしまう。
2つ目の方法では、同期信号交換を行わないCPUは、交換を行ったCPUから同期結果を取得し、これを用いて送受信タイミングのずれの補正などを行っている。このため、CPU同士での同期結果を互いにやり取りする際に要する時間や、CPUごとの通信性能の若干の個体差などにより、個々のCPUがナノセカンドやマイクロセカンドオーダーで基地局との同期を行うことが難しい。
すなわち、複数の通信用CPUを有する無線通信端末では、効率のよいTDD方式の無線通信システムを構築することが難しい、という不利益があった。
図1は、無線通信システム100の一例を示す図である。
図1に示すように、無線通信システムは通信端末1と基地局2とを有する。
説明の簡便さのために、図1においては通信端末1と基地局2とが1つずつ示されているが、これは一例であり、無線通信システム100には例えば複数の通信端末1と複数の基地局2とが含まれていてもよい。
なお、図1における無線通信システム100は、TDD(Time Division Duplex)方式の無線通信システムである。
基地局2は、通信端末1との間で無線通信を行う一方、電話網の末端となり、端末との間の通話・通信を電話網との間で中継する装置である。
図2は、通信端末1の構成の一例を示すブロック図である。
図2に示すように、通信端末1は、2つの通信部111及び112、表示部12、操作部13、音声処理部14、制御部15を有する。
通信部111及び通信部112は、それぞれ同様の構成を有する。
図2に示すように、通信部111は、アンテナ201、RFユニット202、通信用DSP(Digital Signal Processor)203、通信用CPU204を有する。同様に、通信部112は、アンテナ211、RFユニット212、通信用DSP213、通信用CPU214を有する。すなわち、通信端末1は、通信用のCPUを2つ有している。
複数の通信用CPUによる無線通信処理の詳細については、後述する。
操作部13は、例えばテンキーや十字キー等の入力デバイスであり、通信端末1の各種動作時のユーザの入力を受け付け、入力された内容を示す操作信号を制御部15に送信する。
制御部15は、通信端末1を統括的に制御する中央処理装置である。すなわち、通信端末1の各種動作時には上記説明した通信端末1の各構成を制御する。
図3は、通信端末1の基地局2との通信時の動作例について説明するためのフローチャートである。
ステップST1:
制御部15は、2つの通信部111及び112における、通信用CPU204及び214ごとに、同期信号を基地局2と交換する周期を決定する。それぞれの通信用CPU204及び214は、それぞれタイマ機能を有し、制御部15は、通信用CPUごとに決定した同期信号の交換周期に応じて、それぞれの通信用CPUのタイマ機能を決定した交換周期に合わせてカウントさせる。例えば、制御部15は、通信部111の通信用CPU204の同期信号交換周期を20秒、通信部112の通信用CPU214の同期信号交換周期を60秒とした場合、通信用CPU204のタイマは20秒に、通信用CPU214のタイマは60秒にそれぞれセットされ、カウントが開示される。なお、上述した同期信号の交換周期(20秒、60秒)は一例であり、本発明はこれには限定されない。
制御部15は、ステップST1においてセットされた、通信部111の通信用CPU204のタイマ(20秒)が満了したか否かの判定を行う。タイマが満了した、すなわち、通信部111における同期信号交換周期が訪れたことが判定された場合は、ステップST3にすすみ、そうでない場合は、本ステップST2を繰り返す。
ステップST3:
通信部111の通信用DSP203は、基地局2との同期を行うための同期信号を生成する。
通信部111のRFユニット202は、ステップST3において生成された同期信号を基地局2に対して送信する。
ステップST5:
通信部111のRFユニット202は、基地局2から返信されてきた同期信号を受信する。
通信部111の通信用CPU204は、ステップST5において基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との同期処理を行う。具体的には、基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との送受信タイミングのずれの補正や、フレーム番号の同期を行う。
ステップST7:
制御部15は、ステップST6における通信用CPU204による基地局2との同期処理が、成功したか否かを判定する。同期処理が成功したと判定した場合は、ステップST8に進み、失敗したと判定した場合は、本ステップまでのすべての処理を放棄し、ステップST1に戻る。
制御部15は、ステップST6における同期処理が終了した場合に、通信用CPU204の同期信号交換周期のタイマを再セット(本実施形態では、20秒)する。
ステップST9:
制御部15は、ステップST5において通信部111が基地局2から受信した同期信号を、通信部112の通信用CPU214へ転送する。
通信部112の通信用CPU214は、ステップST9において通信部111から転送された同期信号を基に、基地局2との同期処理を行う。具体的には、基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との送受信タイミングのずれの補正や、フレーム番号の同期を行う。
制御部15は、ステップST10における同期処理が終了した場合に、通信用CPU214の同期信号交換周期のタイマを延長する。ステップST1においてセットされた通信用CPU214のタイマの初期値は60秒であり、ステップST12においては、それから20秒が経過しているはずである。なぜなら、ステップST2においてCPU204のタイマが満了しているからである(ステップST3〜10の同期処理には時間をほとんど要しない)。すなわち、通信用CPU214のタイマの残り時間は40秒である。
ここで、制御部15は、例えば通信用CPU214のタイマを所定の時間、例えば10秒延長する。すなわち、通信用CPU214のタイマの残り時間は50秒となる。
そして、通信用CPU214のタイマが延長された後、ステップST2に戻る。
図4は、通信部112の通信用CPU214のタイマが満了した場合の通信端末1の動作例について説明するためのフローチャートである。
制御部15は、ステップST1においてセットされた、通信部112の通信用CPU214のタイマが満了したか否かの判定を行う。上述したように、本実施形態では、図3に示すステップST2〜ST11を6回繰り返すことにより通信用CPU214のタイマが満了することになっている。
ここで、タイマが満了した、すなわち、通信部112における同期信号交換周期が訪れたことが判定された場合は、ステップST13に進み、そうでない場合は、ステップST2へ戻る。
ステップST13:
通信部112の通信用DSP213は、基地局2との同期を行うための同期信号を生成する。
通信部112のRFユニット212は、ステップST13において生成された同期信号を基地局2に対して送信する。
ステップST15:
通信部112のRFユニット212は、基地局2から返信されてきた同期信号を受信する。
通信部112の通信用CPU214は、ステップST15において基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との同期処理を行う。具体的には、基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との送受信タイミングのずれの補正や、フレーム番号の同期を行う。
ステップST17:
制御部15は、ステップST16における通信用CPU214による基地局2との同期処理が、成功したか否かを判定する。同期処理が成功したと判定した場合は、ステップST18に進み、失敗したと判定した場合は、本ステップまでのすべての処理を放棄し、ステップST1に戻る。
制御部15は、ステップST16における同期処理が終了した場合に、通信用CPU214の同期信号交換周期のタイマを再セット(本実施形態では、60秒)する。
ステップST19:
制御部15は、ステップST15において通信部112が基地局2から受信した同期信号を、通信部111の通信用CPU204へ転送する。
通信部111の通信用CPU204は、ステップST19において通信部112から転送された同期信号を基に、基地局2との同期処理を行う。具体的には、基地局2から返信された同期信号を基に、基地局2との送受信タイミングのずれの補正や、フレーム番号の同期を行う。
制御部15は、ステップST20における同期処理が終了した場合に、通信用CPU204の同期信号交換周期のタイマを10秒延長してステップST2に戻る。
このように、本実施形態の通信端末1によれば、複数の通信用CPUのうちの1つが基地局との同期信号交換処理を行うタイミングが、必ずそれ以外の通信用CPUが基地局との同期信号交換処理を行うタイミングと異なるように構成されるため、同期信号の交換が複数の通信用CPU間で衝突することがなく、好適なTDD方式の無線通信システムを構築することができるようになる。
したがって、通信端末1の制御部15は、通信部111と通信部112とが、基地局との通信を行っているかいないかに応じて、以下に示すように同期信号交換周期を設定することができる。
この場合は、図3及び図4に示すように、通信用CPU204及び通信用CPU214にそれぞれタイマを設定し、タイマに応じた同期信号交換周期で基地局2との同期信号交換処理を実行させる。
(2)通信部111のみ基地局2と通信中、通信部112は基地局2との通信を行っていない場合
この場合は、通信部111の通信用CPU204はトラフィックチャネルを介して基地局2との同期が図られるため、通信用CPU204は同期信号交換処理は必要ないが、通信部112の通信用CPU214は通信していないため、所定の周期で同期信号交換処理を行う。ここで、所定の周期は、例えば20秒とすればよい。
この場合は、通信部112の通信用CPU214はトラフィックチャネルを介して基地局2との同期が図られるため、通信用CPU214は同期信号交換処理は必要ないが、通信部111の通信用CPU204は通信していないため、所定の周期で同期信号交換処理を行う。ここで、所定の周期は、例えば20秒とすればよい。
(4)通信部111と通信部112とがどちらも基地局2との通信を行っている場合
この場合は、通信部111の通信用CPU204も、通信部112の通信用CPU214も、トラフィックチャネルを介して基地局2との同期が図られるため、同期信号の交換処理は必要ない。
このように、本実施形態の通信端末1においては、複数の通信用CPUの基地局との通信状態に応じて、動的に同期信号交換処理を行ったり、行わなかったりする事ができるため、より好適な無線通信システム100を構築することができる。
なお、制御部15は、通信部111と通信部112とが基地局2と通信を行っているかいないかにかかわらず、任意のタイミングで図3に示す同期信号交換処理を開始させてもよい。これにより、より好適な通信システムとの通信を確保することができるようになる。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更並びに代替を行ってもよい。
上述した実施形態では、通信部及び通信用CPUの数を2つとしたが、本発明はこれには限定されない。本発明の無線通信端末では、通信部及びCPUの数は複数であればいくつでもよい。制御部が、各通信部及び通信用CPUの通信状態に応じて、同期信号交換周期タイマを設定し、各々の通信用CPUがタイマに応じて同期信号交換処理を行うようにすればよい。
上述した実施形態においては、通信端末1は携帯電話機を想定していたが、本発明はこれには限定されない。例えば、PDA(Personal Digital Assistant)等、他の通信装置であってもよい。
Claims (4)
- TDD方式で基地局と無線通信を行う複数の通信部と、
制御部と、
を有し、
前記複数の通信部は、それぞれタイマ機能を有する通信用CPUを有し、前記通信用CPUのうちの1つが前記基地局との同期信号の交換処理を行うタイミングが、それ以外の前記通信用CPUが前記基地局との前記同期信号の交換処理を行う前記タイミングと異なるように構成され、
前記制御部は、前記複数の通信部の無線通信状態を監視し、当該無線通信状態に応じて、当該通信部の有する前記通信用CPUの前記タイマ機能に、前記基地局との前記同期信号の交換周期を設定し、当該交換周期に応じて前記同期信号の交換を行わせる
ことを特徴とする無線通信端末。 - 前記制御部は、任意のタイミングで、前記通信用CPUの前記タイマ機能に前記同期信号の前記交換周期を設定可能である
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末。 - 前記制御部は、前記複数の通信部の前記基地局との前記同期信号の交換に失敗したと判定した場合には、すべての前記通信用CPUの前記タイマ機能を停止し、当該タイマ機能に再度前記基地局との前記同期信号の前記交換周期を設定しなおす
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信端末。 - TDD方式で基地局と無線通信を行う複数の通信部と制御部とを有する無線通信端末の無線通信方法であって、
前記複数の通信部が、それぞれタイマ機能を有する通信用CPUを有する場合に、前記通信用CPUのうちの1つが前記基地局との同期信号の交換処理を行うタイミングが、それ以外の前記通信用CPUが前記基地局との前記同期信号の前記交換処理を行う前記タイミングと異なるように構成され、
前記制御部が、前記複数の通信部の無線通信状態を監視する工程と、
当該無線通信状態に応じて、当該通信部の有する前記通信用CPUの前記タイマ機能に、前記基地局との前記同期信号の交換周期を設定する工程と、
当該設定した前記交換周期に応じて前記同期信号の交換を行わせる工程と、
を有することを特徴とする無線通信方法。
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