JP5222801B2 - 無線通信制御装置及び無線通信方式選択方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信制御装置及び無線通信方式選択方法に関する。

近年、一台の無線端末で複数の無線通信方式（例えば、通信エリアが広域のセルラー方式の移動通信システムの無線通信方式と通信エリアが狭域の無線ＬＡＮシステムの無線通信方式）を切り替えて使用することができる無線通信装置（以下、マルチモード端末と称する場合がある）が注目されている。マルチモード端末では、無線チャネルの状況やユーザアプリケーション等に応じて使用する無線通信方式を選択したり、リアルタイムに無線通信方式を切り替えたりすることができる。

マルチモード端末の従来技術として、例えば特許文献１では、無線端末が各無線通信方式の伝搬環境データ及びシステム固有データに基づいて各無線通信方式の通信品質ＱｏＳを計算する。そして、無線端末が通信に利用している無線通信方式の基地局が、該無線端末から報告された各無線通信方式の通信品質ＱｏＳに基づいて、各無線通信方式の通信品質ＱｏＳに順位付けを行っている。又、非特許文献１では、端末主導で無線通信方式の切替制御を行うために、無線端末が、ユーザアプリケーションの要求条件及び各無線通信方式の状態に基づいて、各無線通信方式の優先順位付けを行っている。

特開２００１−５４１６８号公報

山崎浩輔、前山利幸、武内良男、"ソフトウェア無線技術を用いた通信機器主導型通信モード変更方法の提案"、社団法人電子情報通信学会、２００８年電子情報通信学会総合大会講演論文集、Ｂ−１７−２、ｐｐ．６０４、２００８年３月５日

しかし、上述した従来技術では、各無線通信方式の優先順位付けのための処理量が膨大となる恐れがある。特に、複数のアンテナを備え、各無線通信方式においてＳＩＳＯ（Single-Input Single-Output）伝送とＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送を切り替えて使用することができる場合、優先順位付けの対象数は、無線通信方式の候補数に対して使用するアンテナの候補数を加味した数となるために非常に多くなる。この結果、優先順位付けのための処理量が増大するので、マルチモード端末の消費電力増につながる。さらには、各受信アンテナを用いて各無線通信方式の無線チャネル状態を監視する際の時間間隔が長くなることにより、無線チャネルの時間変動の影響が無視できなくなり、優先順位の精度が劣化する恐れが生じる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末における無線通信方式の優先順位付けのための処理量を削減することのできる無線通信制御装置及び無線通信方式選択方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信制御装置は、複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末において前記切替を制御する無線通信制御装置であり、無線通信方式ごとに、前記無線端末の状況に応じて、前記無線端末の複数のアンテナと前記無線端末の通信相手のアンテナとの組合せの中からアンテナに係る候補を選択する方式内候補選択手段と、各無線通信方式の優先度を、前記選択されたアンテナに係る候補のみを対象にして計算する優先度計算手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記方式内候補選択手段は、前記無線端末の複数のアンテナの一つ一つに対して、ＳＩＳＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手のアンテナの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補を選択し、前記無線端末の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つに対して、ＭＩＭＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＭＩＭＯ伝送用のアンテナ組合せ候補を選択する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記方式内候補選択手段は、アンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータ及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさないものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記方式内候補選択手段は、アンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータ、前記無線端末の電源の残余電力及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、候補削減基準に合致するものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記方式内候補選択手段は、要求ＱｏＳが即時性を要求しない場合において、受信状態が良好かつ残余電力が基準値に満たないときは、全アンテナを含むアンテナ組合せを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置においては、予測対象の無線通信方式に係るアンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータに基づいて当該無線通信方式の性能を予測する無線性能予測手段を備え、前記方式内候補選択手段は、前記性能予測値に基づいて、候補削減基準に合致するものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記方式内候補選択手段は、一無線通信方式候補について、アンテナに係る候補の各性能予測値を比較し、性能差が基準値以上あって極端に低性能となるものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置においては、前記無線端末の状況に応じて前記複数の無線通信方式の中から無線通信方式候補を選択する候補方式選択手段を備え、前記優先度計算手段は、前記選択された無線通信方式候補のみを優先度計算対象とする、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記候補方式選択手段は、地理的条件に基づいて候補を選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記候補方式選択手段は、各無線通信方式に係る無線品質パラメータ及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさないものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置においては、前記選択対象から除外されたものを候補として復活させる周期（リフレッシュサイクル）を制御するリフレッシュサイクル制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の電源の残余電力が下限基準値以下となって残り少なくなった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長し、残余電力が下限基準値を上回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の移動度が上限基準値以上となった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ短縮し、移動度が上限基準値を下回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の移動度が下限基準値以下となった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長し、移動度が下限基準値を上回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御装置において、前記候補方式選択手段及び前記方式内候補選択手段は、候補削減の段階ごとに、削減した候補の情報を記録する記録手段を有し、前記リフレッシュサイクル制御手段は、候補削減の段階ごとに、リフレッシュサイクルを制御する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信方式選択方法は、複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末における無線通信方式選択方法であって、無線通信方式ごとに、前記無線端末の状況に応じて前記複数のアンテナの中からアンテナに係る候補を選択するステップと、各無線通信方式の優先度を、前記選択されたアンテナに係る候補のみを対象にして計算するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末における無線通信方式の優先順位付けのための処理量を削減することができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態に係る無線端末１の構成を示すブロック図である。 図１に示す無線通信制御部７の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信方式選択方法の手順を説明するための図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線端末１の構成を示すブロック図である。この無線端末１では、複数（Ｎ個）の無線通信方式を切り替えて使用することができる。本実施形態では、無線端末１は、ソフトウェア無線技術によって複数の無線通信方式を切り替えて利用することができるものである。又、無線端末１が使用可能な無線通信方式の中には、ＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えて使用することができるものがある。但し、本実施形態では、ＭＩＭＯ伝送は、ＳＩＭＯ（Single-Input Multiple-Output）伝送およびＭＩＳＯ（Multiple-Input Single-Output）伝送を含む。本実施形態に係る無線通信方式としては、例えば、通信エリアが広域のセルラー方式の移動通信システムの無線通信方式、通信エリアが狭域の無線ＬＡＮシステムの無線通信方式などがある。

図１において、無線端末１は、複数（Ｍ個）のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭと、アンテナＲＸ１〜ＲＸＭの各々に対応して設けられるＭ個の観測用アンテナＱ１〜ＱＭと、ＲＦ部２と、ＡＤ／ＤＡ変換部３と、ベースバンド信号処理部４と、ソフトウェア記憶部５と、無線環境監視部６と、無線通信制御部７を備える。なお、各無線通信方式に対応するアンテナをそれぞれ備えるようにしてもよい。

ＲＦ部２は、ＲＦ（無線周波数）信号を処理する部分であって、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭとＭ個の観測用アンテナＱ１〜ＱＭの合計２Ｍ個のＲＦ信号をそれぞれ処理するＲＦ回路を有する。ＲＦ部２は、無線端末１が使用可能なＮ個の無線通信方式に対応することができる。例えば、各無線通信方式に専用のＲＦ回路を備えるようにしてもよく、或いは、汎用的なＲＦ回路を備えて各無線通信方式に対応させるパラメータを設定するようにしてもよい。

ＡＤ／ＤＡ変換部３は、ＲＦ部２（アナログ信号処理部）とベースバンド信号処理部４（デジタル信号処理部）の間で、アナログ信号とデジタル信号の相互変換を行う。ＡＤ／ＤＡ変換部３は、無線端末１が使用可能なＮ個の無線通信方式に対応する各ＡＤ／ＤＡ変換回路を有する。

ベースバンド信号処理部４は、ベースバンド信号を処理する部分であって、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭとＭ個の観測用アンテナＱ１〜ＱＭの合計２Ｍ個のベースバンド信号をそれぞれ処理するベースバンド信号処理回路を有する。該ベースバンド信号処理回路は、無線端末１が使用可能な無線通信方式のベースバンド信号処理機能を実現するソフトウェアを実行することによって、該無線通信方式のベースバンド信号処理機能を実現する。

ソフトウェア記憶部５は、無線端末１が使用可能なＮ個の無線通信方式に対応するソフトウェアを格納している。ソフトウェア記憶部５に格納される各ソフトウェアは、ベースバンド信号処理部４で実行されることによって、各無線通信方式のベースバンド信号処理機能を実現する。

無線環境監視部６は、Ｍ個の観測用アンテナＱ１〜ＱＭで各々受信されたＲＦ信号及び各ＲＦ信号のベースバンド信号処理後のベースバンド信号を用いて、観測用アンテナＱ１〜ＱＭごとに、無線端末１に係る無線環境を表す無線環境データを測定する。各観測用アンテナＱ１〜ＱＭに係る無線環境データは、各々対応するアンテナＲＸ１〜ＲＸＭにおける無線環境を表すものである。又、無線環境監視部６は、ＧＰＳ（Global Positioning System）を有し、無線端末１の位置を表す端末位置データを取得する。

無線通信制御部７は、無線環境監視部６の測定データを用いて、無線端末１で使用する無線通信方式を選択する。このとき無線通信制御部７は、無線通信方式が使用可能な伝送方法（ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送）に応じて、使用するアンテナを選択する。無線通信制御部７は、選択結果の無線通信方式に対応するソフトウェアをソフトウェア記憶部５からベースバンド信号処理部４へ供給すると共に、ＲＦ部２及びＡＤ／ＤＡ変換部３に対して無線通信方式の切替を指示する。又、無線通信制御部７は、選択結果のアンテナを各部２、３、４へ指示する。これにより、選択結果の無線通信方式によって、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの中で選択結果のアンテナのみの信号の処理が実行される。

なお、Ｍ個の観測用アンテナＱ１〜ＱＭの受信信号の処理については、適宜、観測対象の無線通信方式に切り替える。

図２は、図１に示す無線通信制御部７の構成を示すブロック図である。図２において、無線通信制御部７は、候補方式選択部２１と方式内候補選択部２２とアプリケーション要求取得部２３と端末状況取得部２４と無線品質パラメータ取得部２５と無線性能予測部２６と優先度計算部２７と優先度記憶部２８とリフレッシュサイクル制御部２９と方式切替制御部３０を有する。

候補方式選択部２１は、無線端末１が使用可能なＮ個の無線通信方式の中から、無線端末１の状況に応じて使用する候補を選択する。方式内候補選択部２２は、無線通信方式ごとに、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの中から、無線端末１の状況に応じて使用するアンテナの候補を選択する。

アプリケーション要求取得部２３は、通信を伴うアプリケーション（通信アプリケーション）が要求するＱｏＳ（Quality of Service：サービス品質）の情報を取得する。ここで、通信アプリケーションが要求するＱｏＳ（要求ＱｏＳ）は、通信アプリケーションに必要な通信性能（スループット、遅延時間、ジッタ、ビット誤り率等）に基づいて規定され、通信アプリケーション毎に事前に定義される。端末状況取得部２４は、無線端末１の電源の残余電力の情報及び各無線通信方式のサービス加入状況や利用料金等の情報を取得する。

無線品質パラメータ取得部２５は、各無線通信方式の無線品質を表す無線品質パラメータを取得する。無線性能予測部２６は、各無線通信方式の無線性能を予測する。

優先度計算部２７は、各無線通信方式の優先度を計算する。優先度記憶部２８は、優先度計算部２７で計算された各優先度を格納する。

リフレッシュサイクル制御部２９は、候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作を初期化する周期（リフレッシュサイクル）を制御する。方式切替制御部３０は、優先度記憶部２８内の優先度に従って、無線端末１で使用する無線通信方式及びアンテナを選択し、ソフトウェアの切替等の無線通信方式切替処理を行う。

次に、図３を参照して、図２に示す無線通信制御部７の動作を説明する。図３は、本実施形態に係る無線通信方式選択方法の手順を説明するための図である。

図３において、ステップＳ１では、事前方式削減処理を行う。この事前方式削減処理において、候補方式選択部２１は、例えば地理的条件に基づいて、無線端末１が使用可能な全て（本実施形態ではＮ個）の無線通信方式の中から、無線端末１が使用する無線通信方式の候補を選択する。まず、候補方式選択部２１は、無線環境監視部６から端末位置データを受け取る。そして、候補方式選択部２１は、無線端末１が使用可能なＮ個の無線通信方式の各基地局の配置を表す基地局配置データと端末位置データを照合して、無線端末１が接続可能な基地局の無線通信方式を調べる。候補方式選択部２１は、その調査の結果、無線端末１が接続可能な基地局がない無線通信方式を候補から除外する。つまり、無線端末１が接続可能な基地局がない無線通信方式を選択対象から除外した残りのみを無線通信方式候補として選択する。このステップＳ１の事前方式削減処理の結果、無線端末１が接続可能な基地局がある無線通信方式のみが、無線通信方式候補として残る。図３の例では、ｎ個（但し、ｎ≦Ｎ）の無線通信方式（ここでは、第１方式から第ｎ方式までとする）が無線通信方式候補として残っている。

次いで、ステップＳ２では、方式削減処理を行う。この方式削減処理において、候補方式選択部２１は、ステップＳ１の事前方式削減処理の結果として残った無線通信方式候補（第１方式から第ｎ方式まで）の中から、さらに無線通信方式候補を選択する。まず、候補方式選択部２１は、無線品質パラメータ取得部２５に対し、ステップＳ１の事前方式削減処理の結果として残った無線通信方式候補（第１方式から第ｎ方式まで）を対象として、無線品質パラメータの取得を指示する。無線品質パラメータ取得部２５は、候補方式選択部２１からの指示に従って、各無線通信方式候補に係る無線環境データを無線環境監視部６から取得する。この無線環境データは、無線通信方式候補ごとに、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭに各々対応するものである。無線環境データとしては、ベースバンドの受信信号から得られるチャネル応答、受信電力などである。無線品質パラメータ取得部２５は、無線通信方式候補ごとに、無線環境データを用いて無線品質パラメータを算出する。無線品質パラメータ算出処理では、必要に応じた統計処理を行う。無線品質パラメータとしては、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭごとのＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise power Ratio：；搬送波対干渉波及び雑音電力比）の平均値、アンテナ間の相関値、無線端末１の移動の度合いを示す移動度などである。

候補方式選択部２１は、無線品質パラメータ取得部２５から、各無線通信方式候補に係る無線品質パラメータを受け取る。又、候補方式選択部２１は、アプリケーション要求取得部２３から、要求ＱｏＳの情報を取得する。候補方式選択部２１は、各無線通信方式候補に係る無線品質パラメータ及び要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさない無線通信方式を候補から除外する。つまり、要求ＱｏＳを満たさない無線通信方式を選択対象から除外した残りのみを無線通信方式候補として選択する。

例えば、アンテナＲＸ１〜ＲＸＭごとのＣＩＮＲ平均値の全てが要求ＱｏＳに基づいた許容範囲を逸脱する無線通信方式は、無線通信方式候補から除外する。つまり、アンテナＲＸ１〜ＲＸＭごとのＣＩＮＲ平均値の全てが要求ＱｏＳに基づいた許容範囲を逸脱する無線通信方式を選択対象から除外した残りのみを無線通信方式候補として選択する。これにより、この段階で、要求ＱｏＳを満足することができない無線通信方式が無線通信方式候補から除外され、要求ＱｏＳを満足する無線通信方式のみが無線通信方式候補として残る。又は、無線端末１の移動度では要求ＱｏＳを満足することができない無線通信方式は、無線通信方式候補から除外する。つまり、無線端末１の移動度では要求ＱｏＳを満足することができない無線通信方式を選択対象から除外した残りのみを無線通信方式候補として選択する。これにより、高速移動中の無線端末１においては、この段階で、高速移動に対応していない無線通信方式が無線通信方式候補から除外され、高速移動に対応している無線通信方式のみが無線通信方式候補として残る。

このステップＳ２の方式削減処理の結果、無線端末１が接続可能な基地局がある無線通信方式であって、要求ＱｏＳを満たすことのできる無線通信方式のみが、無線通信方式候補として残る。候補方式選択部２１は、方式内候補選択部２２に対して、方式削減処理の結果として残った無線通信方式候補を通知する。

次いで、ステップＳ３では、第１の方式内アンテナ候補削減処理を行う。この第１の方式内アンテナ候補削減処理において、方式内候補選択部２２は、ステップＳ２の方式削減処理の結果として残った無線通信方式候補を対象にして、無線通信方式候補ごとに、Ｍ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの中からアンテナ候補及びアンテナ組合せ候補を選択する。このとき、ＳＩＳＯ伝送が可能な無線通信方式に対してＳＩＳＯ用のアンテナ候補を選択すると共に、ＭＩＭＯ伝送が可能な無線通信方式に対してＭＩＭＯ用のアンテナ組合せ候補を選択する。さらに、自無線端末１のＭ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭと、通信相手のアンテナとの組合せも含めて選択する。
従って、ＳＩＳＯ用のアンテナ候補を選択する場合、自無線端末１のＭ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの一つ一つに対して、ＳＩＳＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手のアンテナの一つ一つとの組合せの全てが、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補の選択対象となる。方式内候補選択部２２は、自無線端末１のＭ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの一つ一つに対して、ＳＩＳＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手のアンテナの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補を選択する。この結果、ＳＩＳＯ伝送用の一アンテナ候補として、自無線端末１の一アンテナとＳＩＳＯ伝送が可能な無線通信方式の通信相手の一アンテナとの組が選択される。
又、ＭＩＭＯ用のアンテナ組合せ候補を選択する場合、自無線端末１のＭ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つに対して、ＭＩＭＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つとの組合せの全てが、ＭＩＭＯ伝送用のアンテナ組合せ候補の選択対象となる。方式内候補選択部２２は、自無線端末１のＭ個のアンテナＲＸ１〜ＲＸＭの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つに対して、ＭＩＭＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＭＩＭＯ伝送用のアンテナ組合せ候補を選択する。この結果、ＭＩＭＯ伝送用の一アンテナ組合せ候補として、自無線端末１の一アンテナ組合せとＭＩＭＯ伝送が可能な無線通信方式の通信相手の一アンテナ組合せとの組が選択される。

まず、方式内候補選択部２２は、無線品質パラメータ取得部２５から、ステップＳ２の方式削減処理の結果として残った無線通信方式候補を対象として、無線品質パラメータを取得する。この取得対象の無線品質パラメータは、アンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表すものであり、例えば、アンテナごとのＣＩＮＲ平均値、アンテナごとのチャネル変動量、アンテナ間相関などである。又、方式内候補選択部２２は、端末状況取得部２４から、無線端末１の電源の残余電力の情報を取得する。又、方式内候補選択部２２は、アプリケーション要求取得部２３から要求ＱｏＳの情報を取得する。

方式内候補選択部２２は、一無線通信方式候補に係る無線品質パラメータ及び要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさないアンテナ及びアンテナ組合せを当該無線通信方式候補のアンテナに係る候補から除外する。つまり、要求ＱｏＳを満たさないアンテナ及びアンテナ組合せを選択対象から除外した残りのみを当該無線通信方式候補のアンテナに係る候補として選択する。例えば、アンテナごとのＣＩＮＲ平均値に大きな差がある場合には、ＣＩＮＲ平均値が基準値に満たないアンテナを含むアンテナ組合せを除外する。つまり、ＣＩＮＲ平均値が基準値に満たないアンテナを含むアンテナ組合せを除外した残りのアンテナ組合せのみをアンテナ組合せ候補とする。そして、ｍ本のアンテナから成るアンテナ組合せ候補には、ＣＩＮＲ平均値の上位ｍ番目までのアンテナなら成るアンテナ組合せのみを選択する。これにより、最も性能のよいアンテナ組合せのみを残し、優先度計算の効率化を図る。

また、方式内候補選択部２２は、一無線通信方式候補に係る無線品質パラメータ、残余電力及び要求ＱｏＳに基づいて、削除基準に合致するアンテナ及びアンテナ組合せを当該無線通信方式候補のアンテナに係る候補から除外する。つまり、削除基準に合致するアンテナ及びアンテナ組合せを選択対象から除外した残りのみを当該無線通信方式候補のアンテナに係る候補として選択する。例えば、要求ＱｏＳが即時性を要求しない場合において、受信状態が良好かつ残余電力が基準値に満たないときは、全アンテナを含むアンテナ組合せを除外する。つまり、全アンテナを含むアンテナ組合せを除外した残りのアンテナ組合せのみをアンテナ組合せ候補とする。

次いで、ステップＳ４では、第２の方式内アンテナ候補削減処理を行う。この第２の方式内アンテナ候補削減処理において、方式内候補選択部２２は、一無線通信方式候補に係るステップＳ３の第１の方式内アンテナ候補削減処理の結果として残ったアンテナ候補及びアンテナ組合せ候補の中から、さらに候補の選択を行う。まず、方式内候補選択部２２は、無線性能予測部２６に対し、無線通信方式候補ごとに、ステップＳ３の第１の方式内アンテナ候補削減処理の結果として残ったアンテナ候補及びアンテナ組合せ候補を対象にして、無線通信方式の無線性能の予測を指示する。

無線性能予測部２６は、無線品質パラメータ取得部２５から、予測対象の無線通信方式に係るアンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータを取得し、該無線品質パラメータに基づいて当該無線通信方式の性能を予測する。この性能予測値としては、例えば、スループット、消費電力量などである。

方式内候補選択部２２は、無線性能予測部２６から、各無線通信方式候補に係るアンテナ候補ごとの性能予測値及びアンテナ組合せ候補ごとの性能予測値を受け取る。方式内候補選択部２２は、一無線通信方式候補に係るアンテナ候補及びアンテナ組合せ候補の各性能予測値を比較し、性能差が基準値以上あって極端に低性能となるアンテナ及びアンテナ組合せを候補から除外する。つまり、性能差が基準値以上あって極端に低性能となるアンテナ及びアンテナ組合せを選択対象から除外した残りのみを当該無線通信方式候補のアンテナに係る候補として選択する。例えば、スループット予測値の比較の結果、極端に低いスループット予測値のアンテナ及びアンテナ組合せは除外する。つまり、極端に低いスループット予測値のアンテナ及びアンテナ組合せを除外した残りのアンテナのみ及びアンテナ組合せのみをアンテナ組合せ候補とする。又は、消費電力量予測値の比較の結果、消費電力量予測値が極端に大きく、無線端末１のバッテリ残量に見合わないアンテナ及びアンテナ組合せは除外する。つまり、消費電力量予測値が極端に大きく、無線端末１のバッテリ残量に見合わないアンテナ及びアンテナ組合せを除外した残りのアンテナのみ及びアンテナ組合せのみをアンテナ組合せ候補とする。

図３の例では、第１方式に対して、ステップＳ３の第１の方式内アンテナ候補削減処理の結果、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナＲＸ２が候補から除外され、残りのアンテナのみがＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補として残っている。さらに、第１方式に対して、ステップＳ４の第２の方式内アンテナ候補削減処理の結果、ＭＩＭＯ伝送用の全アンテナＲＸ１〜ＲＸＭを含むアンテナ組合せが候補から除外され、残りのアンテナ組合せのみがアンテナ組合せ候補として残っている。又、第Ｎ方式に対して、ステップＳ３の第１の方式内アンテナ候補削減処理の結果、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナＲＸ１が候補から除外され、、残りのアンテナのみがＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補として残っている。なお、第Ｎ方式に対しては、ステップＳ４の第２の方式内アンテナ候補削減処理の結果、さらなるアンテナ及びアンテナ組合せの除外はなかった。

優先度計算部２７は、上記ステップＳ１〜Ｓ４の処理の結果として残った各無線通信方式候補のアンテナ候補ごと及びアンテナ組合せ候補ごとに、優先度を計算する。この優先度計算では、スループット及び消費電力量などの予測値、無線端末１の電源の残余電力、並びに、各無線通信方式の利用料金に基づいて、総合的な優先度を計算する。優先度計算部２７は、その計算結果の優先度を優先度記憶部２８に格納する。

方式切替制御部３０は、優先度記憶部２８内の優先度に従って、無線通信方式とＳＩＳＯ用のアンテナ又はＭＩＭＯ用のアンテナ組合せを選択する。そして、方式切替制御部３０は、その選択結果に従って、ソフトウェアの切替及び使用するアンテナの指定等の無線通信方式切替処理を行う。

次に、リフレッシュサイクル制御部２９の動作を説明する。リフレッシュサイクル制御部２９は、候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作を初期化する周期（リフレッシュサイクル）を制御する。候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作を初期化することで、上記各ステップＳ１〜Ｓ４で無線端末１の使用可能な候補から除外されたもの（無線通信方式、アンテナ及びアンテナ組合せ）が、使用可能な候補として復活する。これにより、無線端末１に係る状況の変化に適応させることが可能となる。

リフレッシュサイクル制御部２９は、以下の規則（１）〜（３）に従ってリフレッシュサイクルを変化させる。なお、リフレッシュサイクルの初期値は、予め設定しておく。

（１）無線端末１の電源の残余電力が下限基準値以下となって残り少なくなった場合、リフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長する。これにより、候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作の初期化の頻度を減らして、候補復活による処理量の増加によって消費電力量が増大することを防ぐ。なお、充電等によって残余電力が下限基準値を上回った場合には、リフレッシュサイクルを初期値に戻す。

（２）無線端末１の移動度が上限基準値以上となった場合、リフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ短縮する。これにより、無線端末１の高速移動による無線環境の大きな変化に対して無線通信方式及びアンテナの切替が追従できるように、無線端末１の使用可能な候補（無線通信方式、アンテナ及びアンテナ組合せ）を充実させる。なお、無線端末１の移動度が上限基準値を下回った場合には、リフレッシュサイクルを初期値に戻す。

（３）無線端末１の移動度が下限基準値以下となった場合、リフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長する。無線端末１の低速移動期間では無線環境があまり変化しないと想定されるので、候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作の初期化の頻度を減らしても特に問題ないと考えられる。これにより、候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２の動作の初期化の頻度を減らして、候補復活による処理量の増加によって消費電力量が増大することを防ぐ。なお、無線端末１の移動度が下限基準値を上回った場合には、リフレッシュサイクルを初期値に戻す。

上述した実施形態によれば、無線通信方式、アンテナ及びアンテナ組合せの各候補を削減することにより、無線通信方式の優先順位付けのための処理量を削減することができるという効果が得られる。

マルチアンテナ技術を用いる受信ダイバーシティ及びＭＩＭＯ伝送などでは、受信アンテナ数、アンテナ間の相関および端末の移動速度等によってスループット及び消費電力などが大きく変化する。このため、マルチモード端末において、無線チャネルの状態、端末の残余電力およびユーザアプリケーションに最適な無線通信方式を正確に選択するためには、無線通信方式自体の選択に加えてアンテナの選択も重要となる。例えば、ＣＩＮＲが良好な状態かつ端末の電源の残余電力が少ない場合は、ＭＩＭＯ伝送を行うよりも、最も受信状態が良好なアンテナを用いたＳＩＳＯ伝送を行うほうがバッテリ残存時間を延長できる。本実施形態では、無線通信方式ごとに、適切なアンテナを候補に選択して候補の絞り込みを行うことにより、無線性能を落とすことなく、無線通信方式の優先順位付けの処理量を削減することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、リフレッシュサイクルの制御は、上記ステップＳ１〜Ｓ４ごとに、独立に行うようにしてもよい。例えば、ステップＳ１では、地理的条件に基づいた方式削除を行うので、それほど頻繁に無線通信方式候補の初期化を行う必要はないと考えられる。一方、ステップＳ２では、要求ＱｏＳに基づいた方式削除を行うので、無線環境の少しの変化によって無線通信方式候補が変わることがあり得ることから、ステップＳ１よりも無線通信方式候補の初期化頻度を多くすることが望ましい。候補方式選択部２１及び方式内候補選択部２２は、ステップＳ１〜Ｓ４ごとに削減した候補の情報を記録し、初期化対象ステップの候補削減記録に基づいて候補を復活させる。

なお、上記ステップＳ１〜Ｓ４において、候補削減基準は、候補削減によって得られる処理量の削減量と、候補削減によって狭まる選択の自由度とのトレードオフを勘案して決定することが望ましい。

１…無線端末、２…ＲＦ部、３…ＡＤ／ＤＡ変換部、４…ベースバンド信号処理部、５…ソフトウェア記憶部、６…無線環境監視部、７…無線通信制御部、２１…候補方式選択部、２２…方式内候補選択部、２３…アプリケーション要求取得部、２４…端末状況取得部、２５…無線品質パラメータ取得部、２６…無線性能予測部、２７…優先度計算部、２８…優先度記憶部、２９…リフレッシュサイクル制御部、３０…方式切替制御部、ＲＸ１〜ＲＸＭ…アンテナ、Ｑ１〜ＱＭ…観測用アンテナ

Claims (16)

1. 複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末において前記切替を制御する無線通信制御装置であり、
   無線通信方式ごとに、前記無線端末の状況に応じて、前記無線端末の複数のアンテナと前記無線端末の通信相手のアンテナとの組合せの中からアンテナに係る候補を選択する方式内候補選択手段と、
   各無線通信方式の優先度を、前記選択されたアンテナに係る候補のみを対象にして計算する優先度計算手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信制御装置。
2. 前記方式内候補選択手段は、
   前記無線端末の複数のアンテナの一つ一つに対して、ＳＩＳＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手のアンテナの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＳＩＳＯ伝送用のアンテナ候補を選択し、
   前記無線端末の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つに対して、ＭＩＭＯ伝送が可能な各無線通信方式の通信相手の複数のアンテナの中から複数個を取り出す組合せの一つ一つとの組合せの全てを選択対象として、ＭＩＭＯ伝送用のアンテナ組合せ候補を選択する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御装置。
3. 前記方式内候補選択手段は、アンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータ及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさないものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信制御装置。
4. 前記方式内候補選択手段は、アンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータ、前記無線端末の電源の残余電力及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、候補削減基準に合致するものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信制御装置。
5. 前記方式内候補選択手段は、要求ＱｏＳが即時性を要求しない場合において、受信状態が良好かつ残余電力が基準値に満たないときは、全アンテナを含むアンテナ組合せを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項４に記載の無線通信制御装置。
6. 予測対象の無線通信方式に係るアンテナごとの特性又はアンテナ間の特性を表す無線品質パラメータに基づいて当該無線通信方式の性能を予測する無線性能予測手段を備え、
   前記方式内候補選択手段は、前記性能予測値に基づいて、候補削減基準に合致するものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信制御装置。
7. 前記方式内候補選択手段は、一無線通信方式候補について、アンテナに係る候補の各性能予測値を比較し、性能差が基準値以上あって極端に低性能となるものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項６に記載の無線通信制御装置。
8. 前記無線端末の状況に応じて前記複数の無線通信方式の中から無線通信方式候補を選択する候補方式選択手段を備え、
   前記優先度計算手段は、前記選択された無線通信方式候補のみを優先度計算対象とする、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の無線通信制御装置。
9. 前記候補方式選択手段は、地理的条件に基づいて候補を選択することを特徴とする請求項８に記載の無線通信制御装置。
10. 前記候補方式選択手段は、各無線通信方式に係る無線品質パラメータ及び通信アプリケーションの要求ＱｏＳに基づいて、要求ＱｏＳを満たさないものを前記選択対象から除外した残りのみを前記候補として選択することを特徴とする請求項８に記載の無線通信制御装置。
11. 前記選択対象から除外されたものを候補として復活させる周期（リフレッシュサイクル）を制御するリフレッシュサイクル制御手段を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の無線通信制御装置。
12. 前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の電源の残余電力が下限基準値以下となって残り少なくなった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長し、残余電力が下限基準値を上回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信制御装置。
13. 前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の移動度が上限基準値以上となった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ短縮し、移動度が上限基準値を下回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信制御装置。
14. 前記リフレッシュサイクル制御手段は、前記無線端末の移動度が下限基準値以下となった場合にリフレッシュサイクルを初期値から所定量だけ延長し、移動度が下限基準値を上回った場合にはリフレッシュサイクルを初期値に戻す、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信制御装置。
15. 前記候補方式選択手段及び前記方式内候補選択手段は、候補削減の段階ごとに、削減した候補の情報を記録する記録手段を有し、
    前記リフレッシュサイクル制御手段は、候補削減の段階ごとに、リフレッシュサイクルを制御する、
    ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載の無線通信制御装置。
16. 複数のアンテナの切替及び複数の無線通信方式の切替が可能な無線端末における無線通信方式選択方法であって、
    無線通信方式ごとに、前記無線端末の状況に応じて、前記無線端末の複数のアンテナと前記無線端末の通信相手のアンテナとの組合せの中からアンテナに係る候補を選択するステップと、
    各無線通信方式の優先度を、前記選択されたアンテナに係る候補のみを対象にして計算するステップと、
    を含むことを特徴とする無線通信方式選択方法。

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