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技術 通信端末、移動体通信システム、および通信方法

出願人 京セラ株式会社
発明者 松村隆司三木智裕
出願日 2005年9月29日 (15年2ヶ月経過) 出願番号 2005-285658
公開日 2007年4月12日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2007-096988
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム 無線中継システム
主要キーワード 平均通信量 電池残量測定 要求速度 中継フラグ 動作停止電圧 合計スループット 自動電源オフ 電圧カーブ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

自局電池残量が少なく、基地局への直接送信や受信が行えない場合であっても、基地局から自局宛の通信情報を受信できる通信端末およびこれを備えた移動体通信システム、並びに通信方法を提供する。

解決手段

通信端末1,2は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、自局の受信状態に応じて求めた通信情報を基地局3に対し送信要求し、送信電力制御を行うことが可能で、自局の電池残量と送信電力設定から求めた中継依頼設定値を下回った場合に、他局へ中継依頼を行い、他局を経由して自局宛の通信情報を受信する。

概要

背景

従来から、通信端末における受信状態に応じて下り通信情報通信速度(以下、「下り通信速度」という)を可変に制御する無線通信システム(たとえば、CDMA2000 1xEVDO等)が知られている。
この無線通信システムは、複数の変調方式拡散率等により下り通信速度と誤り耐性等のトレードオフを可能とし、通信端末の受信状態により高速な通信速度を提供することができる無線通信方式である。

この無線通信方式における通信端末は基地局からの受信信号品質搬送波対干渉波比CIR)を測定し、所定の誤り率以下でデータ受信できると予測される最高の下り通信速度を基地局に要求する。
一方、基地局は複数の通信端末からの下り通信速度の要求を受けて、それぞれの要求に対して、スケジューリングを行い、下り通信情報送信先である通信端末を決定して通信を行う。

この送信先決定のスケジューリングは通信事業者の任意の方式を使用できるが、一般的にはプロポーショナルフェアーと呼ばれるスケジューリングアルゴリズムを使用している。
このスケジューリングは、複数加入者間の通信速度の公平性と基地局全体での合計スループット最大化バランスの取れた方式であるとされており、各通信端末に対し、過去の平均通信量R(移動平均あるいは対数窓平均を用い、一般的には過去1秒間程度の平均に相当する)を計算し、この平均通信量Rに対する下り通信速度の要求(DRC)の比DRC/Rが最大になる通信端末に下り通信情報をアサインするものである(たとえば、特許文献1参照)。

これら、基地局と通信端末が通信する無線通信システムにおいては、基地局からの受信状態を受け、通信端末が送信を行う場合、通信端末は、基地局からの受信状態によって、送信出力を設定し、その後は基地局からの制御によって、通信端末の送信出力が制御されることになる。
一方、基地局と通信端末が通信する無線通信システムにおいては、基地局の通信エリア内に存在する通信端末を中継局として使用することにより、基地局の通信エリア外に存在する通信端末と基地局との通信を可能にする通信方式が知られている(たとえば、特許文献2参照)。
特開2002−171287号公報
特開2003−309512号公報

概要

自局電池残量が少なく、基地局への直接送信や受信が行えない場合であっても、基地局から自局宛の通信情報を受信できる通信端末およびこれを備えた移動体通信システム、並びに通信方法を提供する。通信端末1,2は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、自局の受信状態に応じて求めた通信情報を基地局3に対し送信要求し、送信電力制御を行うことが可能で、自局の電池残量と送信電力設定から求めた中継依頼設定値を下回った場合に、他局へ中継依頼を行い、他局を経由して自局宛の通信情報を受信する。

目的

本発明の目的は、自局の電池残量が少なく、基地局への直接送信や受信が行えない場合であっても、基地局から自局宛の通信情報を受信できる通信端末およびこれを備えた移動体通信システム、並びに通信方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
6件
牽制数
9件

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請求項1

基地局との第1の通信と、他の端末との第2の通信が可能な通信端末であって、電池残量を検出する検出手段と、前記電池残量に応じて、前記第1の通信から前記第2の通信に切り換え可能な制御部とを備えたことを特徴する通信端末。

請求項2

自局他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信端末であって、前記自局が基地局と通信を行う場合に、前記他局が送信した中継可能情報を受信し、かつ前記自局の電池残量が所定の閾値を下回ったときに、当該自局が前記他局に対し、当該自局と前記基地局との間の通信を中継依頼する中継依頼手段を備えたことを特徴とする通信端末。

請求項3

自局又は他局の何れであるかを前記基地局が識別するための識別情報を、前記他局を経由して前記基地局に送信し、前記基地局が当該自局の識別情報に基づいて送信する前記自局宛の通信情報を、前記他局を経由して受信する手段を有することを特徴とする請求項2記載の通信端末。

請求項4

前記自局宛の通信情報を有していない場合、当該自局の電池残量が所定の閾値を上回ったときに、当該自局が中継可能フラグを当該他局に送信し、当該他局が中継を必要とした場合に、前記基地局が当該他局の識別情報に基づいて送信する当該他局宛の通信情報を、中継して当該他局に送信する手段を有することを特徴とする請求項2または3に記載の通信端末。

請求項5

自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信することが可能な通信端末であって、前記自局が基地局と通信する場合に、当該自局の電池残量によって、ある特定の閾値を下回った場合に、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が前記自局宛の下り通信情報の送信要求を中継する中継依頼手段を備えたことを特徴とする通信端末。

請求項6

自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下り通信情報の送信要求を送信すること、および当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信端末であって、前記自局と前記他局の受信状態と、当該自局の電池残量がある特定の閾値を下回ったかどうかにより、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が当該自局宛の下り通信情報、当該自局宛の下り通信情報の送信要求のいずれか一方または両方を中継する中継手段を備えたことを特徴とする通信端末。

請求項7

自局と他局との間で互いに無線通信する複数の通信端末と、該通信端末の受信状態に応じて下りの通信情報が送信要求される基地局とを備えた移動体通信システムであって、前記通信端末は、他局が求めた中継設定情報と電池残量を受信し、当該他局の電池残量が多い場合、自局または他局の何れであるかを前記基地局が識別するための識別情報を当該他局に送信することにより、前記他局に対し、前記自局宛の通信情報の中継を依頼する他局中継依頼手段を備え、前記基地局は、前記自局の識別情報に基づいて、当該自局の通信情報を前記他局の前記通信端末を経由して当該自局の前記通信端末に送信する自他局識別送信手段を備えたことを特徴とする移動体通信システム。

請求項8

前記基地局は、前記通信端末に対する通信情報の送信順序および送信量を、前記通信端末の過去の通信量に対する前記通信速度に基づいて決定するスケジューリング手段と、前記通信端末の過去の通信量を算出する際に、中継した前記通信端末に対し送信した前記通信情報について、中継を依頼した前記通信端末に対し送信したものとして取扱う通信量補正手段とを備えたことを特徴とする請求項7に記載の移動体通信システム。

請求項9

前記通信量補正手段は、中継した前記通信端末に対し送信した前記通信情報についてこれに応じた通信量を、中継した前記通信端末の過去の通信量から減算し、中継を依頼した前記通信端末の過去の通信量に加算することを特徴とする請求項7または8に記載の移動体通信システム。

請求項10

前記通信端末は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信すること、および当該他局の当該他局宛の下りの通信情報の送信要求を中継することが可能であって、前記無線通信可能な複数の通信端末のうちの少なくとも1台の通信端末が当該複数の通信端末宛の下り通信情報の送信要求を中継して基地局に送信することを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の移動体通信システム。

請求項11

前記複数の通信端末から前記少なくとも1台の通信端末を選択する場合、前記複数の通信端末のうち電池残量がもっとも多い端末を選択することすることを特徴とする請求項10に記載の移動体通信システム。

請求項12

前記複数の通信端末から前記少なくとも1台の通信端末を選択する場合、前記複数の通信端末のうち、中継可能な通信端末をランダムに選択することを特徴とする請求項10に記載の移動体通信システム。

請求項13

基地局との第1の通信と、他の端末との第2の通信が可能な通信方法であって、電池残量を検出し、前記電池残量に応じて、前記第1の通信から前記第2の通信に切り換えることを特徴とする通信方法。

請求項14

自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信方法であって、前記自局が基地局と通信を行う場合に、前記他局が送信した中継可能情報を受信し、かつ前記自局の電池残量が所定の閾値を下回ったときに、当該自局が前記他局に対し、当該自局と前記基地局との間の通信を中継依頼することを特徴とする通信方法。

請求項15

自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信することが可能な通信方法であって、前記自局が基地局と通信する場合に、当該自局の電池残量によって、ある特定の閾値を下回った場合に、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が前記自局宛の下り通信情報の送信要求を中継することを特徴とする通信方法。

技術分野

0001

本発明は、自局受信状態に応じて求めた通信速度に基づいて下り通信情報基地局に対し送信要求する通信端末およびこれを備えた移動体通信システム、並びに通信方法に関するものである。

背景技術

0002

従来から、通信端末における受信状態に応じて下りの通信情報の通信速度(以下、「下り通信速度」という)を可変に制御する無線通信システム(たとえば、CDMA2000 1xEVDO等)が知られている。
この無線通信システムは、複数の変調方式拡散率等により下り通信速度と誤り耐性等のトレードオフを可能とし、通信端末の受信状態により高速な通信速度を提供することができる無線通信方式である。

0003

この無線通信方式における通信端末は基地局からの受信信号品質搬送波対干渉波比CIR)を測定し、所定の誤り率以下でデータ受信できると予測される最高の下り通信速度を基地局に要求する。
一方、基地局は複数の通信端末からの下り通信速度の要求を受けて、それぞれの要求に対して、スケジューリングを行い、下り通信情報送信先である通信端末を決定して通信を行う。

0004

この送信先決定のスケジューリングは通信事業者の任意の方式を使用できるが、一般的にはプロポーショナルフェアーと呼ばれるスケジューリングアルゴリズムを使用している。
このスケジューリングは、複数加入者間の通信速度の公平性と基地局全体での合計スループット最大化バランスの取れた方式であるとされており、各通信端末に対し、過去の平均通信量R(移動平均あるいは対数窓平均を用い、一般的には過去1秒間程度の平均に相当する)を計算し、この平均通信量Rに対する下り通信速度の要求(DRC)の比DRC/Rが最大になる通信端末に下り通信情報をアサインするものである(たとえば、特許文献1参照)。

0005

これら、基地局と通信端末が通信する無線通信システムにおいては、基地局からの受信状態を受け、通信端末が送信を行う場合、通信端末は、基地局からの受信状態によって、送信出力を設定し、その後は基地局からの制御によって、通信端末の送信出力が制御されることになる。
一方、基地局と通信端末が通信する無線通信システムにおいては、基地局の通信エリア内に存在する通信端末を中継局として使用することにより、基地局の通信エリア外に存在する通信端末と基地局との通信を可能にする通信方式が知られている(たとえば、特許文献2参照)。
特開2002−171287号公報
特開2003−309512号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、上記特許文献1に記載の無線通信システムおいては、基地局と通信端末との距離が大きい場合や、間に高いビル等の障害物がある場合、通信端末の受信状態が悪化するため、受信状態が悪いあいだ、送信出力が高い状態で維持されることになる。
この場合、基地局への上り信号を届けるために、数百mWの送信出力が通信端末側で必要となる。また基地局との通信手段でも、上りと下りでは上りの方がより多くの電力を必要とする。
よって、電池等限られた電力で動作する通信端末や装置では、電源容量の低下によって、やがては数百mWの送信出力で基地局との通信が行えなくなるといった不利益がある。
上記の場合についても、数十から数百mといった短距離や障害物等がない場所では、消費電力が少ない端末間の直接通信や、基地局からの下り受信だけは行える場合がある。

0007

本発明の目的は、自局の電池残量が少なく、基地局への直接送信や受信が行えない場合であっても、基地局から自局宛の通信情報を受信できる通信端末およびこれを備えた移動体通信システム、並びに通信方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の観点は、基地局との第1の通信と、他の端末との第2の通信が可能な通信端末であって、電池残量を検出する検出手段と、前記電池残量に応じて、前記第1の通信から前記第2の通信に切り換え可能な制御部とを備えている。

0009

自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信端末であって、前記自局が基地局と第1の通信を行う場合に、前記他局が送信した中継可能情報を受信し、かつ前記自局の電池残量が所定の閾値を下回ったときに、当該自局が前記他局に対し、当該自局と前記基地局との間の第1の通信を中継依頼する中継依頼手段を備えている。

0010

好適には、自局又は他局の何れであるかを前記基地局が識別するための識別情報を、前記他局を経由して前記基地局に送信し、前記基地局が当該自局の識別情報に基づいて送信する前記自局宛の通信情報を、前記他局を経由して受信する手段を有する。

0011

好適には、前記自局宛の通信情報を有していない場合、当該自局の電池残量が所定の閾値を上回ったときに、当該自局が中継可能フラグを当該他局に送信し、当該他局が中継を必要とした場合に、前記基地局が当該他局の識別情報に基づいて送信する当該他局宛の通信情報を、中継して当該他局に送信する手段を有する。

0012

本発明の第2の観点は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信することが可能な通信端末であって、前記自局が基地局と通信する場合に、当該自局の電池残量によって、ある特定の閾値を下回った場合に、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が前記自局宛の下り通信情報の送信要求を中継する中継依頼手段を備えている。

0013

本発明の第3の観点は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下り通信情報の送信要求を送信すること、および当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信端末であって、前記自局と前記他局の受信状態と、当該自局の電池残量がある特定の閾値を下回ったかどうかにより、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が当該自局宛の下り通信情報、当該自局宛の下り通信情報の送信要求のいずれか一方または両方を中継する中継手段を備えている。

0014

本発明の第4の観点は、自局と他局との間で互いに無線通信する複数の通信端末と、該通信端末の受信状態に応じて下りの通信情報が送信要求される基地局とを備えた移動体通信システムであって、前記通信端末は、他局が求めた中継設定情報と電池残量を受信し、当該他局の電池残量が多い場合、自局または他局の何れであるかを前記基地局が識別するための識別情報を当該他局に送信することにより、前記他局に対し、前記自局宛の通信情報の中継を依頼する他局中継依頼手段を備え、前記基地局は、前記自局の識別情報に基づいて、当該自局の通信情報を前記他局の前記通信端末を経由して当該自局の前記通信端末に送信する自他局識別送信手段を備えている。

0015

好適には、前記基地局は、前記通信端末に対する通信情報の送信順序および送信量を、前記通信端末の過去の通信量に対する前記通信速度に基づいて決定するスケジューリング手段と、前記通信端末の過去の通信量を算出する際に、中継した前記通信端末に対し送信した前記通信情報について、中継を依頼した前記通信端末に対し送信したものとして取扱う通信量補正手段とを備えている。

0016

好適には、前記通信量補正手段は、中継した前記通信端末に対し送信した前記通信情報についてこれに応じた通信量を、中継した前記通信端末の過去の通信量から減算し、中継を依頼した前記通信端末の過去の通信量に加算する。

0017

好適には、前記通信端末は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信すること、および当該他局の当該他局宛の下りの通信情報の送信要求を中継することが可能であって、前記無線通信可能な複数の通信端末のうちの少なくとも1台の通信端末が当該複数の通信端末宛の下り通信情報の送信要求を中継して基地局に送信する。

0018

好適には、前記複数の通信端末から前記少なくとも1台の通信端末を選択する場合、前記複数の通信端末のうち電池残量がもっとも多い端末を選択する。
また、好適には、前記複数の通信端末から前記少なくとも1台の通信端末を選択する場合、前記複数の通信端末のうち、中継可能な通信端末をランダムに選択する。

0019

本発明の第5の観点は、基地局との第1の通信と、他の端末との第2の通信が可能な通信方法であって、電池残量を検出し、前記電池残量に応じて、前記第1の通信から前記第2の通信に切り換える。

0020

本発明の第6の観点は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の通信情報を受信することが可能な通信方法であって、前記自局が基地局と第1の通信を行う場合に、前記他局が送信した中継可能情報を受信し、かつ前記自局の電池残量が所定の閾値を下回ったときに、当該自局が前記他局に対し、当該自局と前記基地局との間の第1の通信を中継依頼する。

0021

本発明の第7の観点は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信することが可能な通信方法であって、前記自局が基地局と通信する場合に、当該自局の電池残量によって、ある特定の閾値を下回った場合に、前記自局の中継依頼によって、中継可能な前記他局が前記自局宛の下り通信情報の送信要求を中継する。

発明の効果

0022

本発明によれば、互いに通信可能な範囲に存在する複数の通信端末の中で自局の中継設定情報を他局の中継設定情報のある通信端末を中継局とすることにより、電池残量減による当該自局の通信時間の減少などを改善し、ユーザの利便性を高めることができる。

発明を実施するための最良の形態

0023

以下、本発明の一実施形態による通信端末および移動体通信システムの図面に関連付けて説明する。

0024

まず、図1を参照して、システムの全体構成を説明する。
図1は、基地局3と自局の移動通信端末(以下、通信端末と称する)1および他局の通信端末2の位置関係を示す図である。
ここでは、通信端末の受信状態により端末の送信パワーが制御される通信方式(たとえば、CDMA2000 1xEV−DO方式)を用いた移動体通信システムを例にして、以下の説明においては、自局の通信端末1は、電池残量が減少した状態にあり、他局の通信端末2は十分な電池残量を有する状態にあるものとして説明する。

0025

図1に示す通信端末1、2は、無線LAN等のWiFiやWiMAX等の比較的近距離の通信方式の一つであるアドホックモードを使用して、アクセスポイントを介さずに通信端末同士が直接通信を行うことができる通信機能を有している。
なお、図1中で通信端末は2つのみ例示しているが、これに限定されず、3つ以上であっても構わない。
本実施形態の通信端末1,2は、基地局3との第1の通信と、他の端末との第2の通信が可能であって、電池残量を検出する検出機能を備え、電池残量に応じて、第1の通信から第2の通信に切り換える機能を備えている。

0026

ここで、本明細書および請求項において用いる用語について定義する。
自局および他局は、通信端末が置かれている状態を示す論理的な名称であり、自局とは、相対的に電池残量が減少した状態にある通信端末のことであり、他局とは電池残量が十分な状態にある通信端末のことである。
原則として、自局は他局に対して、下り通信情報の中継を依頼する通信端末であり、他局は自局からの中継依頼を受けて、基地局3からの下り通信情報を中継して自局へ送信する通信端末である。
したがって、自局は少なくとも他局に対して中継を依頼する中継依頼手段を備えている必要があり、他局は少なくとも自局に対する下り通信情報の中継を行う中継実行手段を備えている必要がある。

0027

図1に示す例では、通信端末2が他局であり、通信端末1が自局となるが、2つの通信端末1、2が中継依頼手段と中継実行手段の両方を備えており、通信端末1の電池残量が十分で通信端末2の電池残量が低下している場合は、通信端末2が自局であり、通信端末1が他局となる場合もある。
受信状態とは、通信端末における基地局からの受信信号の品質(搬送波対干渉波比CIR)のことである。
電池残量とは通信端末に内蔵され、通信端末の動作を可能にせしめる電源であるところの電池の使用可能な残量であり、放電可能な電圧の下限電圧である終止電圧電池電圧相対値から所定のテーブル等により通信可能な残り時間等を推測可能としている。
通信情報とは、トラフィックデータのことである。送信要求とは、自局の識別情報(MACアドレス)と他局の通信速度を含み、基地局に対して、自局が他局を経由して、下りの通信情報の送信を要求するものである。

0028

次に、図2に関連付けて、図1に示す通信端末1および基地局3の構成を説明する。図1に示す通信端末2の構成は、通信端末1と同様な構成であるため詳細な説明を省略する。

0029

図2は、図1に示す通信端末1および基地局3の構成を示すブロック図である。

0030

通信端末1は、図2に示すように、アンテナ10,11、基地局向け送受信部12、無線LAN送受信部13、音声処理部14、送話器15、受話器16、画面表示部17、操作キー18、電池残量測定部19、記憶部20、および制御部21を有している。そして、制御部21は、受信品質測定・通信速度算出部22、閾値設定処理部23、端末間情報交換部24、および通信端末選択部25を含む。
また、基地局3は、図2に示すように、スケジューラ31、自他局識別送信部32、および通信量補正部33を有する。

0031

図2おいて、基地局向け送受信部12は、通信端末1における基地局3に対する送受信処理を制御部21の制御によって実行する回路であり、この基地局向け送受信部12にアンテナ10が接続されている。
また、無線LAN送受信部13は、他局の通信端末(ここでは、通信端末2)に対する無線LANによる送受信処理を制御部21の制御によって実行する回路であり、この無線LAN送受信部13にはアンテナ11が接続されている。

0032

制御部21は、基地局向け送受信部12、画面表示部17、操作キー18および音声処理部14を制御して、音声通信における呼処理電子メール等の送受信処理を行うとともに、無線LAN送受信部13における他局の通信端末との通信処理を制御する。
音声処理部14には送話器15と受話器16が接続されている。

0033

また、制御部21は、本発明の機能を実現するための主要な機能部として、前述したように、受信品質測定・通信速度算出部22と、閾値設定処理部23、端末間情報交換部24と、通信端末選択部25等から構成されている。さらに制御部21は電池残量測定部19および記憶部20と接続されている。

0034

受信品質測定・通信速度算出部22は、基地局3からの下りパイロット信号を受信し受信品質(CIR)を測定するとともに、受信品質から自局が所定の誤り率(通常1%)以下で基地局からの下りトラフィックデータを受信できる最大のデータレート(通信速度)を予測・決定する処理を行う。

0035

閾値設定処理部23は、電池残量測定部19から電池残量を取得し、また記憶部20にある閾値データと基地局向け送受信部12で得られた送信出力から閾値を算出し、さらに電池残量と閾値を比較して自局と基地局間の通信を他局に中継依頼する必要があるかどうか判定する。

0036

端末間情報交換部24は、受信と送信について基地局および他局との通信経路の設定および他局との情報交換する処理を行い、自局が中継可能かどうか、中継可能な場合の電池電圧や受信品質または予測されるデータレートを他局に送信し、また他局から電池残量、受信品質等を含む中継可能情報を受信する。

0037

通信端末選択部25は、自局のおよび他局から得られた電池残量から、中継局となる自局あるいは他局の選択を行うために自局の電池残量と他局の電池残量をそれぞれ比較し、電圧の最も大きい自局、あるいは中継可能な複数の他局の通信端末のうちの1台を決定する。記憶部20には、制御部21が実行するプログラムやデータ等が記憶されているともに、受信したデータの保存に用いる。

0038

基地局3の制御部は、スケジューラ31と、自他局識別送信部32と、通信量補正部33等から構成されている。

0039

スケジューラ31は、プロポーショナルフェアー等の「過去の通信量の(所定時間あるいは所定アルゴリズムで求められた)平均に対する送信要求量(または要求速度)」に基づいて下りトラフィックデータ(通信情報)の送信順序および送信量等を決定する処理を行う。

0040

自他局識別送信部32は、自局の識別情報を含む送信要求を、他局の通信端末2から受信し、このヘッダ情報から中継を依頼した自局の通信端末1の識別情報を参照し、中継した他局の通信端末2を介して、中継を依頼した自局の通信端末1に下りトラフィックデータ(通信情報)を送信する処理を行う。

0041

通信量補正部33は、各通信端末への過去の通信量を算出する際に、中継した通信端末(他局の通信端末2)に対して送信した下りトラフィックデータの通信量について、中継を依頼した通信端末(自局の通信端末1)に対して送信したものとして取り扱う。
具体的には、通信量補正部33は、中継を実施した他局の通信端末2の過去の通信量から上記通信量(中継を実施した通信量)を減算し、中継を依頼した自局の通信端末1の過去の通信量に対して上記通信量(他局が中継した通信量)を加算する処理を行う。

0042

図3は、各局間の通信動作を示す図である。以下、図3に関連付けて2つの通信端末1、2および基地局3間の通信動作について説明する。
ここでは、自局の通信端末1が基地局3から下りトラフィックデータを受信する必要がある状態であり、他局の通信端末2は、基地局3の通信エリア内に存在しているが、通信端末2自身は下りトラフィックデータを受信する必要はない状態にあるものとして説明する。

0043

まず、通信端末1および通信端末2は、基地局3からの下りパイロット信号を受信して、受信状態を測定し、受信可能な下り通信速度r1を算出するとともに電池残量を測定する(ステップS1)。
また、通信端末2も基地局3からの下りパイロット信号を受信して、受信状態を測定し、受信可能な下り通信速度r2を算出するとともに電池残量を測定する(ステップS2)。
そして、通信端末1と通信端末2は原則として、相互に、受信可能な下り通信速度r1、r2、電池残量を含む中継可能情報を交換するが、ここでは、通信端末1は、中継可能な状態でないため、通信端末2に対して自局の中継可能情報を送信せず、通信端末2から他局の中継可能情報を受信するのみである(ステップS3)。

0044

通信端末1において電池残量が閾値より減っていると判定した場合は、通信端末1から通信端末2に対して、通信端末1のMACアドレス(識別情報)を含む中継依頼を行う(ステップS4)。
ここで、MACアドレスとは、EV−DO方式において基地局3と通信している各通信端末を識別するアドレス(コード)である。
通信端末2は、通信端末1からの中継依頼を受けた場合に、基地局3に対してMACアドレス(中継情報)を付加した下りトラフィック要求(送信要求)を送信する(ステップS5)。
基地局3は、通信端末2に対して、「通信端末1向けの下りトラフィックデータ」を送信する(ステップS6)。
これを受けて、通信端末2は、基地局3から受信した「通信端末1向けの下りトラフィックデータ」を無線LANにより中継して通信端末1へ送信する(ステップS7)。

0045

次に、図4に関連付けて、通信端末1の内部処理動作の詳細について説明する。
図4は、通信端末1の動作を示すフローチャートである。図4に示すフローチャートは、通信端末1が中継依頼手段と中継実行手段の両方を備えている場合の処理動作を示している。

0046

最初に、通信端末1においてスロットnの処理が開始される(ステップS11)。通信端末1では、基地局3からの下りパイロット信号により、受信状態を測定し(ステップS12)、受信可能な下り通信速度を計算する(ステップS13)。
次に、通信端末1は、無線LANにより直接通信可能な他局の通信端末2があるか否かを判定する(ステップS14)。
ステップS14において無線LANにより直接通信可能な他局の通信端末2がないと判定した場合は、自局である通信端末1の電池残量を測定し、また受信状態および基地局からの制御により決定される送信出力に応じた閾値の算出を行い、電池残量と閾値を比較して自局による送信が可能かどうかを判定する(ステップS21)。
ステップS21において自局による送信が不可能と判定した場合は、中継を依頼できる他局が存在しないため、それ以上基地局との通信ができず、ローバッテリ(Low Battery)処理(ステップS25)へ移行する。
ここでLow Battery処理とは基地局との通信の終了を含み、ユーザに対する通知や通信端末の自動電源オフ、あるいは電源オフせず非通信モード通信端末機能のうち通信機能以外の電池残量が少ない状態でも動作可能な機能のみ使用可能とするモード)に移行すること等を指すが、周囲環境の変化により直接通信可能な移動局出現することを期待して最初のステップS11に戻ってもよい。
ステップS21において自局による送信が可能と判定した場合は、基地局3へ自局の受信可能な下り通信速度情報を含めて送信し、下りトラフィックデータ(自局宛の通信情報)の送信を要求する(ステップS22)。
そして、下りトラフィックデータがアサインされた場合は、基地局3から下りトラフィックデータを受信し(ステップS23、S24)最初のステップS11に戻り、下りトラフィックデータがアサインされなかった場合も、最初のステップS11に戻る。

0047

一方、ステップS14において、たとえば無線LANに代表される直接通信可能な他局の通信端末2があると判定された場合は、通信端末1は自局の電池残量を測定し、また受信状態および基地局からの制御により決定される送信出力に応じた閾値の算出を行い、電池残量と閾値を比較して自局による送信が可能かどうかを判定する(ステップS15)。
ステップS15において自局による送信が不可能と判定した場合は、中継可能な通信端末2があるか否かを判定し(ステップS16)する。中継可能な通信端末2があるかどうかの判定は無線LAN上でアドホックモードで通信可能な通信端末が存在するかどうかで行われる。
ステップS16において中継可能な通信端末2が無いと判定した場合はLow Battery処理(ステップS25)へ移行する。ステップS16において、中継可能な通信端末2があると判定した場合には、無線LAN上で中継可能な通信端末2から電池残量、受信可能な下り通信速度を含む中継可能フラグを受信し中継を依頼する通信端末を選択する(ステップS17)。ここで中継可能な通信端末が複数ある場合の選択方法については後述する。
ステップS17で選択した通信端末2に対し通信端末1は無線LAN上で中継を依頼する(ステップS18)。そして、無線LAN上に下りトラフィックデータがあるかどうかを判定し(ステップS19)ある場合には、無線LAN上で下りトラフィックデータを受信して(ステップS20、S21)最初のステップS11に戻り、下りトラフィックデータがアサインされなかった場合も、最初のステップS11に戻る。

0048

一方、ステップS15において、自局による送信が可能と判定した場合は、自局は中継可能か判定する(ステップS26)。ここで自局が中継可能かどうかは、自局が基地局からの下り通信情報を受信する必要が無い状態すなわち継続的な通信を行っていない状態であれば中継可能、自局が通信中であれば中継不可能である。
ステップ26において中継不可能と判定した場合、すなわち自局が通信中の場合は基地局へ下りの通信情報の送信を要求するためにステップS22へ移行する。ステップS26において自局は中継可能と判定した場合は、無線LAN上で電池残量と受信可能な下り通信速度を含む中継可能フラグを他局の通信端末2に向けて送信する(ステップS27)。
そして、他局の通信端末n(自局に対し中継依頼を行っている他局)からの中継依頼があるか否かを判定し(ステップS28)、中継依頼がない場合は、ステップS22に移行する。
中継依頼がある場合には、中継依頼に含まれる通信端末nの識別情報であるMACアドレスを含む中継情報を付加して、自局の受信可能な下り通信速度を基地局3に送信する(ステップS29)。
そして、通信端末1は、下りトラフィックデータがアサインされたか否かを判定し(ステップS30)、下りトラフィックデータがアサインされた場合は、下りトラフィックデータを受信し(ステップS31)、受信した下りトラフィックデータを無線LAN上で通信端末nに送信する(ステップS32)。
また、ステップS30において、下りトラフィックデータがアサインされていないと判定した場合は、最初のステップS11に戻る。

0049

なお、通信端末1が通信端末2に対して中継を依頼する場合は、通信端末1は通信端末2に対し、無線LANを用いて自局宛の下りトラフィックデータの中継を依頼し、他局の通信端末2はこの依頼に応じて基地局3に対し他局(通信端末2自身)の受信可能な下り通信速度と、通信端末(自局)の識別情報(MACアドレス)をヘッダ情報として含めて付加して基地局3に送信要求する。

0050

図5は、MACアドレスを付加した拡張DRCフレームの例を示す図である。
ヘッダ情報としては中継を要求する通信端末1のMACアドレス(6bit)を含み、通信端末2から基地局3へは上りトラフィックデータチャネル上で、DRCサブチャネルにDRCシンボルの4bitを拡張して送信する。また、DRCサブチャネルの一部をパンクチャリングしてMACアドレス情報を載せる、パイロットサブチャネルの一部をパンクチャリングしてMACアドレス情報を載せる等の方法を用いることもできる。

0051

以上の例では自局である通信端末1の他に中継可能な他局である通信端末2が1台しか存在しない場合を中心に説明しているが、中継可能な他局である通信端末が複数存在する場合は、複数の他局から中継を依頼する通信端末1台を選択する必要がある。
選択は制御部21の通信端末選択部25で行われ、上記の例では複数の他局から得られるそれぞれの端末の電池残量を比較し、もっとも電池残量の大きい他局を中継を依頼する通信端末として選択する構成が説明されている。
本発明の別の実施形態では、電池残量を比較する代わりに複数の他局から得られるそれぞれの端末の受信状態あるいは当該局に中継を依頼した場合に得られるデータレートを比較し、もっとも良好な他局を、中継を依頼する通信端末として選択することもできる。この場合は中継を依頼した結果得られる中継端末を経由した基地局から自局宛の下り通信情報のスループットを高めることができる。

0052

また、本発明のさらに別の実施形態では、中継可能な他局の選択を通信端末選択部25においてランダムに行うようにすることにより、特定の通信端末のみが中継を行うことにより通信端末が電池消費の点で不利益を蒙ることを軽減できる。

0053

ここで、電池残量と閾値設定処理部23における閾値の算出について、図6から図10に関連付けて説明する。

0054

図6は、通信端末で一般的に使用されるリチウムイオン二次電池電圧の放電カーブを示す図である。図6においては、縦軸に電圧をとり、横軸に時間をとっている。
この図6では一定の負荷状態において、一定電圧が放電し安定している状態を想定している。

0055

通信端末はこの放電カーブの電圧から、満充電電圧と動作停止電圧を設定している。通信端末が動作することにより電力が消費され、電池からこの電力を供給することにより電池の電圧が低下する。
電池の電圧が動作停止電圧まで低下した状態が電池残量ゼロの状態であり、電池の電圧が満充電電圧に近いほど電池残量が多い状態では、電池残量の尺度としては電池電圧と動作停止電圧の差を用いることができる。
一方、通信端末の動作として待受け状態や通話状態、ユーザによる操作状態等さまざまな状態が存在するが、それぞれ消費電流が異なり、時間あたりの電圧減少の量も異なる。このため、それぞれの動作状態における電池電圧とその動作状態を継続できる時間、すなわち電池電圧が動作停止電圧まで低下する時間が異なる。
本実施形態で用いる電池残量が基地局との通信、特に上り通信情報の送信(下り通信情報の送信要求の送信も含む)を自局で行うか他局に中継依頼するかの判定基準であることから、上り通信情報の送信を行っている状態を継続できる時間を電池残量の尺度として用いることもできる。
自局を含む複数の通信端末が同一の動作停止電圧を有している場合は、電圧を尺度として各通信端末の電池残量を比較することが容易であるが、複数の通信端末の電池の特性や動作停止電圧が異なる場合は送信状態を継続できる時間を尺度として用いる方が電池残量の比較に適している。

0056

図7は、通信端末の負荷による電圧カーブの例を示す図である。図7においては、図6と同様に、縦軸に電圧をとり、横軸に時間をとっている。
図7では通信端末の負荷すなわち消費電流の変動によって、電圧がドロップする。このため送信電力の設定によって電池電圧が変化することになる。

0057

図8は、通信端末の消費電力分布簡易的に棒グラフで表した図である。
通信端末の消費電力は電源ONされているが送信も受信も行っていない状態がもっとも低く、受信を行っている状態の消費電力、受信に加え無線LANを有効にしている状態の消費電力と続き、受信、無線LAN有効に加え基地局への上り通信情報の送信を行っている状態がもっとも消費電力が大きい。
また基地局への上り通信情報の送信に必要な消費電力は送信出力によっても左右され、送信出力が大きい時ほど消費電力も大きくなる。

0058

図9は、送信電力設定に対する消費電力のカーブを示す図である。
図9から送信電力が大きいほど消費電力も大きくなることが分かる。

0059

図10は、送信出力と電圧降下の関係を示す図である。
前述の通り送信出力が大きくなることにより消費電力が大きくなり、電池から出力される電流も増大することにより電池の電圧も降下する。
この降下は電流が大きい間、すなわち大送信電力で送信している期間継続し、送信を終了すると電流による電圧降下は解消され送信前の元の電圧に戻る(送信により消費された電力による電圧の降下はある)。この作用は図7に示すとおりである。

0060

これらの作用から、電池残量の尺度を電圧とする場合は送信しようとする出力に併せて閾値を補正(図10の電圧降下分を閾値から減算することによる補償)を行う。
一方で送信状態を継続できる時間を尺度とする場合は、図9の送信出力に応じた消費電流が継続時間に与える影響が尺度に反映される必要があり、具体的には電池残量決定時点での送信出力に応じた消費電力を継続できる時間を電池残量とする。

0061

また、基地局3はスケジューリングに基づき、通信端末宛の下りトラフィックデータを送出する場合は、下りトラフィックデータに通信端末宛であることを示すヘッダを付加してもよいし、通信端末は受信する下りトラフィックデータに対応する下りデータ要求が通信端末の要求であることを知っているためヘッダを付加しないことによりトラフィックデータのオーバーヘッド増加を避けるようにしても良い。
各通信端末は基地局3から受信した下りトラフィックデータを通信端末に無線LAN等を用いて送出し、通信端末は無線LAN上で下りトラフィックデータを受信することができる。
この場合、基地局3はスケジューリングを行うが、スケジューリングは以下に説明するプロポーショナルフェアーアルゴリズムに基づいて行われる。

0062

基地局3と通信している全ての通信端末に対し、基地局3は直近割り当て通信速度の平均Ri(n)を記憶し、所定の送信タイミング(1/600秒毎)で更新を行う。

0063

(数1)
Ri(n)=(1−1/tc)×Ri(n−1)+1/tc×ri(n−1)
ここで、Ri(n)は通信端末iに対するスロットnにおける平均データ通信速度を示す、ri(n)は通信端末iに対するスロットnにおける伝送データ通信速度を示し、通信端末iに対する下りトラフィックがアサインされない場合は0である。また、tc(i)は時定数を示している。

0064

基地局3は通信端末iの時刻nにおける以下の評価関数を求める。

0065

(数2)
Fi(n)=DRCi(n)/Ri(n)
ここで、DRCi(n):通信端末iのスロットnにおける要求データ通信速度を、通信端末が求め基地局に送信する受信可能な下り通信速度を示している。

0066

基地局3は、各送信タイミング(1/600秒毎)で各通信端末のFi(n)を評価し、Fi(n)が最大である通信端末に下りトラフィックデータをアサインする。

0067

上記評価式計算過程において、通信端末i(通信端末1)が基地局3と直接通信した場合はri(n)を実際に伝送された通信速度とするが、通信端末iが通信端末j(通信端末2)を中継局として通信し、基地局3からの下りトラフィックが実際には通信端末jにアサインされた場合、(従来技術であればri(n)=0、rj(n)は実際に伝送された通信速度となる)rj(n)=0、ri(n)を通信端末jに対して実際に伝送された通信速度とする。

0068

またはri(n)=0、rj(n)は通信端末jに実際に伝送された通信速度として、次の関係とする。

0069

(数3)
Ri(n)=(1−1/tc)×Ri(n−1)+1/tc×rj(n−1)、
Rj(n)=(1−1/tc)×Rj(n−1)+1/tc×rj(n−1)、

0070

また、Ri(n)の計算に以下のような補正を加える。
n−1の時点で通信端末iが通信端末jを中継局として基地局と通信し、基地局3から下りトラフィックが通信端末jにアサインされたとき、次の関係とする。

0071

(数4)
Ri(n)=(1−1/tc)×Ri(n−1)+1/tc×rj(n−1)×(1+c)、
Rj(n)=(1−1/tc)×Rj(n−1)+1/tc×rj(n−1)×(−c)、
ただし、cは補正係数を示し、その値は0.1〜0.5程度とする。

0072

すなわち、通信端末jに中継してもらった通信端末iの平均データ速度は補正係数cだけ割増、通信端末2の平均データ速度はcだけ割引となり、以後の評価関数計算で通信端末2の方が通信端末1より有利になる。同様の補正計算は評価関数に対しオフセット(通信端末iのFi(n)を減らし、通信端末jのFj(n)を増やす)するなどの方法も可能である。

0073

以上説明したスケジューリング方法により、中継を行う通信端末がスケジューリング上不利な扱いを受けることがなく、さらに、電力消費等の不利益をスケジューリング上で補償する仕組みを導入することができる。

0074

なお、下り通信情報(トラフィックデータ)の中継を依頼する通信端末(図1においては、自局の通信端末1)は、周囲の通信端末に対して、下り通信情報(トラフィックデータ)の中継を実行する中継実行手段を必ずしも備えていなくてもよい。
また、下り通信情報(トラフィックデータ)の中継を実行する通信端末(図1においては、他局の通信端末2)は、周囲の通信端末に対して、下り通信情報(トラフィックデータ)の中継を依頼するする中継依頼手段を必ずしも備えていなくてもよい。
特に、自動車電話のように、送信電力および電源の容量が十分に大きい場合は、周囲の通信端末に対して、下り通信情報(トラフィックデータ)を中継しても消費電力の点で問題が少ないため、自動車電話を移動可能な中継局と見なして利用すれば、新たな基地局を設けることなく高品質の情報通信を実現することが可能となる。

0075

以下、本発明の他の実施形態による通信端末および移動体通信システムを図面に関連付けて説明する。まず、図11を参照して、システムの全体構成を説明する。

0076

図11は、基地局3と自局の移動通信端末(以下、通信端末と称する)および他局の通信端末の位置関係を示す図である。
図1との大きな相違点は、図1では自局である通信端末が他局である通信端末に中継依頼した場合、他局は自局と基地局間の上り通信情報および下り通信情報の両方の中継を行う構成であったが、図11では他局は上り通信情報のみの中継を行い、下り通信情報は他局を経由することなく基地局から自局へ直接送受信される。
図11に示す通信端末1Aおよび基地局3の構成は図2のとおりであり、詳細な説明を省略する。

0077

図12は、各局間の通信動作を示す図である。以下、図12に関連付けて2つの通信端末1A、2Aおよび基地局3間の通信動作について説明する。ここでは、自局の通信端末1Aが基地局3から下りトラフィックデータを受信する必要がある状態であり、他局の通信端末2Aは、基地局3の通信エリア内に存在しているが、通信端末2A自身は下りトラフィックデータを受信する必要はない状態にあるものとして説明する。

0078

まず、通信端末1Aおよび通信端末2Aは、基地局3からの下りパイロット信号を受信して、受信状態を測定し、受信可能な下り通信速度r1を算出するとともに電池残量を測定する(ステップS101)。
また、通信端末2Aも基地局3からの下りパイロット信号を受信して、受信状態を測定し、受信可能な下り通信速度r2を算出するとともに電池残量を測定する(ステップS102)。
そして、通信端末1Aと通信端末2Aは原則として、相互に、受信可能な下り通信速度r1、r2、電池残量を含む中継可能情報を交換するが、ここでは、通信端末1Aは、中継可能な状態でないため、通信端末2Aに対して自局の中継可能情報を送信せず、通信端末2から他局の中継可能情報を受信するのみである(ステップS103)。
通信端末1Aにおいて電池残量が閾値より減っていると判定した場合は、通信端末1Aから通信端末2Aに対して、通信端末1AのMACアドレス(識別情報)および受信可能な下り通信速度r2を含む中継依頼を行う(ステップS104)。
通信端末2Aは、通信端末1Aからの中継依頼を受けた場合に、基地局3に対してr2を含む自局の下り通信情報要求と併せて通信端末1Aからの中継依頼に含まれる通信端末1AのMACアドレスおよびr1を付加した下り通信情報要求を送信する(ステップS105)。
基地局3は、スケジューラ31により下り通信情報を送信する通信端末を決定し、通信端末1Aを選択した時は通信端末1A宛の下り通信情報を下り通信速度r1で通信端末1Aに送信する(ステップS106)。この時もしも基地局3が通信端末2Aを選択した場合は通信端末2A宛の下り通信情報を下り通信速度r2で通信端末2Aに送信することになる。

0079

次に、図13に関連付けて、通信端末1Aの内部処理動作の詳細について説明する。
図13は、通信端末1Aの動作を示すフローチャートである。図13に示すフローチャートは、通信端末1が中継依頼手段と中継実行手段の両方を備えている場合の処理動作を示している。

0080

最初に、通信端末1Aにおいてスロットnの処理が開始される(ステップS111)。通信端末1Aでは、基地局3からの下りパイロット信号により、受信状態を測定し(ステップS112)、受信可能な下り通信速度を計算する(ステップS113)。
次に、通信端末1Aは、無線LANにより直接通信可能な他局の通信端末2Aがあるか否かを判定する(ステップS114)。
ステップS114において無線LANにより直接通信可能な他局の通信端末2Aがないと判定した場合は、自局である通信端末1Aの電池残量を測定し、また受信状態および基地局からの制御により決定される送信出力に応じた閾値の算出を行い、電池残量と閾値を比較して自局による送信が可能かどうかを判定する(ステップS121)。
ステップS121において自局による送信が不可能と判定した場合は、中継を依頼できる他局が存在しないため、それ以上基地局との通信が出来ず、Low Battery処理(ステップS125)へ移行する。
ステップS121において自局による送信が可能と判定した場合は、基地局3へ自局の受信可能な下り通信速度情報を含めて送信し、下りトラフィックデータ(自局宛の通信情報)の送信を要求する(ステップS122)。
そして、下りトラフィックデータがアサインされた場合は、基地局3から下りトラフィックデータを受信し(ステップS123、S124)最初のステップS111に戻り、下りトラフィックデータがアサインされなかった場合も、最初のステップS111に戻る。

0081

一方、ステップS114において、無線LANにより直接通信可能な他局の通信端末2Aがあると判定された場合は、通信端末1Aは自局の電池残量を測定し、また受信状態および基地局からの制御により決定される送信出力に応じた閾値の算出を行い、電池残量と閾値を比較して自局による送信が可能かどうかを判定する(ステップS115)。
ステップS115において自局による送信が不可能と判定した場合は、中継可能な通信端末2があるか否かを判定する(ステップS116)。
中継可能な通信端末が複数存在する場合は、中継可能フラグに含まれる電池残量で中継を依頼する通信端末を選択してもよいし、ランダムに選択しても良い。ステップS116において中継可能な通信端末2Aが無いと判定した場合はLow Battery処理(ステップS125)へ移行する。
ステップS116において、中継可能な通信端末2Aがあると判定した場合には、無線LAN上で中継可能な通信端末2A対し通信端末1Aは無線LAN上で自局のMACアドレスおよび受信可能な通信速度r1を含む中継依頼を行い(ステップS118)、ステップS123に移行する。

0082

一方、ステップS115において、自局による送信が可能と判定した場合は、無線LAN上で電池残量を含む中継可能フラグを他局の通信端末2Aに向けて送信する(ステップS127)。そして、他局の通信端末n(自局に対し中継依頼を行っている他局)からの中継依頼があるか否かを判定し(ステップS128)、中継依頼がない場合は、ステップS122に移行する。
中継依頼がある場合には、基地局3へ自局の受信可能な下り通信速度情報を含めて送信し、下りトラフィックデータ(自局宛の通信情報)の送信を要求するとともに中継依頼に含まれる通信端末nの識別情報であるMACアドレスおよび受信可能な通信速度rnを含む中継情報を付加し通信端末n宛の下り通信情報の送信要求を基地局3に送信し(ステップS129)、ステップS123に移行する。
通信端末1Aが他の通信端末nの中継依頼を受けた場合、通信端末は自局の下り通信情報送信要求と併せて通信端末nの下り通信情報送信要求を基地局3に送信する必要があるが、下り通信情報送信要求は図5に示すような高々10bit程度の情報を基地局に送出すればよく、通信端末1Aから基地局3へは上りトラフィックデータチャネルやアクセスチャネル上で送出してもよいし、複数の他局の通信端末の下り通信情報送信要求を同時に基地局3に送出することもでき、かつ自局のみの下り通信情報送信要求を基地局に送出する場合と比較しても消費電力の増加はほとんど生じない。

0083

また、本発明のさらに他の実施形態では、図13におけるステップS118で他局に中継を依頼する場合に、自局の受信可能な下り通信速度と中継を依頼する他局の受信可能な下り通信速度を比較し、自局の受信可能な下り通信速度の方が大きい場合は基地局3から自局宛に下り通信情報を送信するよう要求し、他局の受信可能な下り通信速度の方が大きくかつ他局が下り通信情報を中継できる場合は下り通信情報の中継まで他局に依頼するよう構成することもできる。

0084

図14に無線LAN上で自局から中継を依頼する他局に送出される下り通信情報の中継依頼有無のビットを追加した下り通信情報送信要求の例を示す。
図5に対し追加された中継フラグのビットが0の時は自局で直接基地局3から自局宛の下り通信情報を受信することを意味し、1の場合は中継を依頼する他局に下り通信情報の中継も依頼する事を意味する。また、この場合に中継可能な通信端末が送出する中継可能フラグに、下り通信情報の中継可否の情報、受信可能な通信速度等の情報を含む。

0085

また、本発明のさらに他の実施形態では、自局の電池残量に関わらず、無線LAN等により直接通信可能な範囲に存在する複数の通信端末が無線LAN上で中継可能情報を互いに送出して共有し、中継不可能な通信端末を含めた複数の通信端末の下り通信情報送信要求を中継可能な通信端末のうちの少なくとも1台ないし少数台の通信端末のみが中継して基地局に送信する。
各通信端末の構成は図2、動作は図11図12の通りである。各通信端末は無線LAN等の直接通信手段でローカルネットワークを構成し、ネットワーク内に存在する複数の通信端末のリストを共有し、特定の1台の通信端末がホストとなって中継を行う1台または少数の通信端末を決定し、中継を行う通信端末以外の通信端末が中継を行う通信端末に下り通信情報送信要求を中継依頼する。
中継を行う通信端末を決定する方法としては、電池残量を比較してもっとも電池残量の多い1台、ないし中継を依頼する端末の台数に応じて上位数台を選択する。また電池残量を比較するのではなく中継可能な複数の通信端末の中で順次中継を行う通信端末を割り当てても良いし、中継可能な複数の通信端末からランダムに中継を行う通信端末を選択してもよい。
このような構成とすることにより、互いに通信可能な範囲に存在する複数の通信端末全体の電池消費を低減することができる。

0086

以上、本発明の実施の形態について通信端末(移動通信端末)を例にして説明したが、この通信端末としては、携帯電話機モバイル端末、PDA(Personal Digital Assistance)等が含まれる。

0087

以上説明したように、本実施形態によれば、通信端末1,2は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、自局の受信状態に応じて求めた通信情報を基地局3に対し送信要求し、送信電力制御を行うことが可能で、自局の電池残量と送信電力設定から求めた中継依頼設定値を下回った場合に、他局へ中継依頼を行い、他局を経由して自局宛の通信情報を受信する。
これにより、互いに通信可能な範囲に存在する複数の通信端末の中で、他局の通信端末を中継局とすることにより、中継可能な他局からの送信で基地局3から自局宛の通信情報を受信できる。これにより、ユーザの利便性を高めることができるとともに、電池残量減による当該自局の通信時間の減少などを改善することができる。

0088

また、本実施形態によれば、自局又は他局の何れであるかを基地局3が識別するための識別情報を、他局を経由して基地局3に送信し、基地局3が自局の識別情報に基づいて送信する自局宛の通信情報を、他局を経由して受信する。
これにより、通信端末は、自局の識別情報に基づき、基地局から自局宛の通信情報を取得することができる。

0089

また、本実施形態によれば、自局宛の通信情報を有していない場合、自局が中継可能であることを、他局に送信し、他局において他局が中継を必要としたとき、基地局3が他局の識別情報に基づいて送信する他局宛の通信情報を中継して他局に送信する。
これにより、通信端末は、他局に中継依頼するだけでなく、他局のために中継を実行することができる。

0090

また、本実施形態の移動体通信システムは、自局と他局の間で互いに無線通信する複数の通信端末1,2と、通信端末の受信状態に応じて下りの通信情報が送信要求される基地局3とを備え、通信端末は、他局が求めた中継可能フラグと電池残量を受信し、他局の電池残量がもっとも多い、自局又は他局の何れであるかを基地局3が識別するための識別情報を他局に送信することにより、この対局に対し、自局宛の通信情報の中継を依頼する他局中継依頼機能を備え、基地局3は、自局の識別情報に基づいて、自局宛の通信情報を他局の前記通信端末を経由して、自局の通信端末に送信する自他局識別送信機能を備えている。
これにより、互いに通信可能な範囲に存在する複数の中継可能な通信端末の中で電池残量がもっとも多い通信端末を中継局とすることにより、中継時間がもっとも長い中継局で基地局から自局宛の通信情報を受信できる。

0091

また、本実施形態によれば、基地局3は、通信端末に対する通信情報の送信順序および送信量を、通信端末の過去の通信量に対する通信速度に基づいて決定するスケジューリング機能と、通信端末の過去の通信量を算出する際に、中継した通信端末に対し送信した通信情報について、中継を依頼した前記通信端末に対し送信したものとして取扱う通信量補正機能とを備えている。
これにより、中継を行う通信端末がスケジューリング上不利な扱いを受けることがないため、ユーザは通信端末を使用しないときであっても積極的に通信端末の電源を入れておくようになり、基地局から見た全体の合計スループットを改善し、無線設備利用効率を高めることができる。

0092

また、通信量補正機能は、中継した通信端末に対し送信した通信情報についてこれに応じた通信量を、中継した通信端末の過去の通信量から減算し、中継を依頼した前記通信端末の過去の通信量に加算する。
これにより、中継した通信端末に対し送信した通信情報についてこれに応じた通信量を、中継した通信端末の過去の通信量から減算するようにしたため、中継を行う通信端末は、中継を行うほど自己のスケジューリング上の取り扱いを有利にすることができ、ユーザは通信端末を使用しないときであっても積極的に通信端末の電源を入れておくようになり、基地局から見た全体の合計スループットを改善し、無線設備の利用効率を高めることができる。

0093

また、本実施形態の通信端末は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、他局を経由して自局宛の通信情報の送信要求を送信することが可能であり、自局の電池残量が直接基地局3に送信できる閾値を下回った時に上り信号である送信要求を他局へ中継依頼することにより、電池の消費量の大きい基地局への上り信号送信を行わずに電池残量減による自局の通信時間の減少などを改善することができる。

0094

また、本実施形態の通信端末は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、当該他局を経由して自局宛の下り通信情報の送信要求を送信すること、および他局を経由して自局宛の通信情報を受信することが可能であり、自局の電池残量が少ない時は自局宛の下り通信情報の送信要求を中継可能な他局に中継依頼することにより電池残量減による自局の通信時間の減少などを改善することができ、さらに自局と中継可能な他局のうち、受信状態の高いほうを下り通信情報の経路とすることにより、すなわち自局の受信状態が良い時は自局で基地局からの下り通信情報を直接受信し、中継可能な他局のうち自局の受信状態より良好な受信状態を有する通信端末がある場合は、中継可能な他局の中でもっとも受信状態の良好な通信端末に下り通信情報の中継を依頼することにより、高いスループットを得ることができ、ユーザの利便性を高めることができる。

0095

また、本実施形態の通信端末は、自局と他局の間で互いに無線通信すると共に、他局を経由して当該自局宛の下りの通信情報の送信要求を送信すること、および他局のこの他局宛の下りの通信情報の送信要求を中継することが可能であり、互いに通信可能な範囲に存在する複数の通信端末の中で少なくとも1台の通信端末が自局および複数の他局の下り通信情報の送信要求を中継して基地局に送信し、複数の他局は中継依頼をするのみで基地局への上り通信情報の送信を行わないため、互いに通信可能な囲に存在する複数の通信端末全体の電池消費を低減することができる。

0096

また、複数の通信端末のうちの電池残量のもっとも多い通信端末を中継局とすることにより、複数の通信端末全体において通信可能時間を平均化することができる。

0097

また、複数の通信端末のうち中継局となる通信端末をランダムに選択することにより、複数の通信端末全体において特定の通信端末の電池残量のみが減少する不公平さを避けることができる。

図面の簡単な説明

0098

基地局と通信端末の位置関係を示す図である。
本発明による移動体通信システムの構成例を示す図である。
各局間の通信動作を示す図である。
通信端末の通信動作を示すフローチャートである。
MACアドレスを付加した拡張DRCフレームの例を示す図である。
通信端末の電池の放電カーブの例を示す図である。
通信端末の電池の放電カーブであって送信による負荷変動による電圧降下の例を示す図である。
通信端末の動作状態に対する消費電力の例を示す図である。
通信端末の送信出力と消費電力の関係の例を示す図である。
通信端末の送信出力と電池の電圧降下の関係の例を示す図である。
基地局と通信端末の位置関係を示す図である。
各局間の通信動作を示す図である。
通信端末の通信動作を示すフローチャートである。
無線LAN上の中継依頼である下り通信情報送信要求の例を示す図である。

符号の説明

0099

1、2通信端末(移動通信端末)
3基地局
10、11アンテナ
12基地局向け送受信部
13無線LAN送受信部
14音声処理部
15送話器
16受話器
17画面表示部
18操作キー
19電池残量測定部
20 記憶部
21 制御部
22受信品質測定・通信速度算出部
23閾値設定処理部
24端末間情報交換部
25 通信端末選択部
31スケジューラ
32自他局識別送信部
33 通信量補正部

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