JP4770146B2

JP4770146B2 - 情報処理装置及び情報処理方法

Info

Publication number: JP4770146B2
Application number: JP2004267122A
Authority: JP
Inventors: 敏之小田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: US20060079209A1; EP1635497A3; JP2006086615A; CN1750437A; EP1635497B1; CN1750437B; US7508795B2; EP1635497A2

Description

本発明は、情報処理装置及び情報処理方法に関し、特に、電波環境に適した通信パラメータによって他装置と無線通信するために、チューニング機能により最適な通信パラメータを設定する情報処理装置及び情報処理方法に関する。

携帯電話機（以下、移動機とする）と基地局との通信には、移動機の受信特性に関するパラメータ（以下、通信パラメータとする）が利用されている。通信パラメータに基づいて通信を実行する例としてＷ−ＣＤＭＡ（Wideband CDMA）がある。Ｗ−ＣＤＭＡは、ＣＤＭＡ方式（Code Division Multiple Access）の移動通信システムをマルチメディアに対応できるように広帯域化するものであり、広帯域ＣＤＭＡとも呼ばれる。上記方式によれば、移動機はどのような環境下においても最適な通信パラメータによって通信することにより、高品質な通信を実現できる。なお、ＣＤＭＡは、スペクトラム拡散技術により、同じ周波数帯域の信号を使って複数の通信を同時に行う技術である。

特許文献１では、伝送ネットワークシステムにおいて、装置間通信のために装置が記憶している情報を変更する場合に、変更後の情報を別途記憶することでネットワーク上に配設されている全ての装置に変更後の情報を入力することにより、ネットワーク上にある全ての装置の情報を一斉に変更することができる装置間通信パラメータの変更方式が提案されている。

特許文献２では、電波環境に適した受信特性パラメータを取得・記憶し、記憶された受信特性パラメータに基づいて電波を受信するための受信処理を実行することにより、電波環境に適した受信特性パラメータに基づく受信処理を実行することができる通信装置及び方法、情報処理装置及び方法、並びに記録媒体が提案されている。

特許文献３では、制御局と複数の基地局間に双方向の信号伝送手段及び移動局がゾーン外へ移動したことの判定手段をもたせることで、制御局及び移動局ではなんら処理を行うことなく基地局での処理だけで移動局と通信を行う基地局を替えることができる移動通信方式が提案されている。

特許文献４では、通信環境の最適化を図り、送受信側の環境に応じて最適な通信環境を選択することが可能な通信システム、特に通常の電話回線とコンピュータネットワークとの相互間の通信を可能にする通信システムを提供することを目的としている。
特開２００１−１７７５４９号公報特開２００２−９４４３７号公報特開平６−３３５０５０号公報特開平８−１２５７４６号公報

しかし、上記の発明は、以下の問題を有している。

従来の情報処理装置は、他装置と無線通信するネットワークの通信パラメータが地域によって十分にチューニングすることができないため、結果的にネットワークの通信パラメータは、どの環境下においても最低限の通信が可能な値に設定される。そのため、移動機が置かれている立地条件や使用環境に電波の障害となる障害物が多く存在する場合に環境に応じた最適な通信パラメータが選択されていないため、移動機の通信性能の向上が図られていない。

そこで、本発明は、運用中に通信パラメータをチューニングするチューニング機能により、他装置との無線通信において使用されている通信パラメータが適当であるかを判断し、適当でないときは新たな通信パラメータを用いて通信することで通信性能が向上された情報処理装置及び情報処理方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の態様として、複数の情報処理装置と無線で通信する情報処理装置において、通信パラメータに基づいてデータを送信する送信手段と、前記通信パラメータに基づいて前記データを受信する受信手段と、前記データに基づき電波環境の適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータを設定する制御手段と、前記受信手段によって受信した前記データを記憶する記憶手段と、を有し、前記判定手段は、前記記憶手段によって所定量の前記データが記憶されたとき、又は前記記憶手段によって所定期間の前記データが記憶されたときに、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定し、前記判定手段は、前記記憶手段によって記憶された前記データに基づく受信波の切り替えの成功率が、受信波の追従性が不十分である程度に低すぎる場合、及び、受信波の頻繁な切替により通信が安定しなくなる程度に高すぎる場合に、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されていないと判定することを特徴とする情報処理装置を提供するものである。

また、上記目的を達成するために、本発明は、第２の態様として、複数の情報処理装置と無線で通信する情報処理装置の情報処理方法において、通信パラメータに基づいてデータを送信する送信工程と、前記通信パラメータに基づいて前記データを受信する受信工程と、前記受信工程にて受信した前記データを記憶する記憶工程と、前記記憶工程にて所定量の前記データが記憶されたとき、又は前記記憶工程にて所定期間の前記データが記憶されたときに、前記データに基づき電波環境の適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定する判定工程と、前記判定手段による判定結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータを設定する制御工程とを有し、前記判定工程では、前記記憶工程によって記憶された前記データに基づく受信波の切り替えの成功率が、受信波の追従性が不十分である程度に低すぎる場合、及び、受信波の頻繁な切替により通信が安定しなくなる程度に高すぎる場合に、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されていないと判定することを特徴とする情報処理方法を提供するものである。

本発明は、運用中に通信パラメータをチューニングするチューニング機能を利用し、他装置との無線通信において使用されている通信パラメータが適当であるかを判断し、適当でないときは新たな通信パラメータを用いて通信することで通信性能を向上させることにより、最適な通信パラメータを選択する工程を大幅に削減し、かつ各通信パラメータの信頼性を確認しながら通信パラメータを選択するため、一時的なフェージング等による通信パラメータの変動を防止し、かつ新たな基地局の設置や建造物の建設・取壊しによる通信パラメータの変動に対応することができる。

本実施形態においては、運用中に通信パラメータをチューニングするチューニング機能を利用し、他装置との無線通信において使用されている通信パラメータが適当であるかを判断し、適当でないときは新たな通信パラメータを用いることで通信性能を向上させることにより、最適な通信パラメータを選択する工程を大幅に削減し、かつ各通信パラメータの信頼性を確認しながら通信パラメータを選択する。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。

図１（ａ）は、本発明を適用した本実施形態に係る情報処理装置のシステム構成を示すブロック図である。図１（ａ）に示す情報処理装置は、通信レイヤ１、データ復号部２、データ信頼度チェック部３、データ蓄積部４、判定部５、運用パラメータ制御部６、及びデータ符号化部７から構成される。ここで、通信レイヤ１は、他装置と電波の送受信を行う。データ復号部２は、運用パラメータ制御部６から与えられた通信パラメータによって通信レイヤ１からデータを受信し、さらに受信したデータを復号化する。データ信頼度チェック部３は、同一の移動機から同一時間帯に受信したデータを重複データとみなし、１つのデータのみをデータ蓄積部４に格納する。データ蓄積部４は、データ信頼度チェック部３からのデータを記憶する。判定部５は、データ蓄積部４に格納されたデータの受信データ誤り率、受信信号品質、共通チャンネル受信レベル、通信相手の移動速度、セルリセレクションの成功／失敗情報、ハンドオーバーの成功／失敗情報、及びバンドサーチの成功／失敗情報の少なくとも１つを所定量又は所定の周期ごとに集計し、データの通信に適切な通信パラメータが使用されているか否かを判断する。ここで、受信データ誤り率とは、巡回冗長検査（ＣＲＣ）の結果である。受信信号品質は、信号成分とノイズ成分との比（ＳＩＲ）である。共通チャンネル受信レベルは、通信機器間でデータの送受信を行う際に、信号の送受信の動作タイミングを合わせる同期信号の受信レベルである。運用パラメータ制御部６は、判定部５における判断結果から適切な通信パラメータを決定し、該通信パラメータをデータに埋め込み、データ符号化部７に出力する。データ符号化部７は、通信パラメータが埋め込まれたデータを符号化し、通信レイヤ１に出力する。なお、図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係る情報処理装置は、各通信処理の可否を判定するＯＫ／ＮＧ判定部８を搭載することもできる。

次に、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したセル間を情報処理装置が移動するときに適切な電波を選択する動作について説明する。

無線通信において、一つの基地局から電波が届く範囲をゾーンと呼び、ゾーンの小さいものをセルという。広い地域を複数のセルに分割してカバーすることにより、離れたセルで同じ周波数の電波を繰り返して使うことができる。無線通信におけるセル構成を図２に示す。単位セル当たりの大きさは、セルが設置されている場所によって異なる。例えば、遮蔽物が少ない地方は、図２（ａ）のように単位セル当たりの大きさは大きくなる。遮蔽物の多い都市部は、図２（ｂ）に示すように単位セル当たりの大きさを小さくし、多くのセルが設けられている。また、電車の線路沿いや高速道路沿いには、図２（ｃ）に示すように線路に沿ってセルを構成することにより、移動中の情報処理装置と通信する場合であっても安定した通信を維持することができる。

以下に情報処理装置が待機状態に遷移しているときのセルリセレクション、通信中におけるハンドオーバー、及び通信が切断されたときのバンドサーチについて、図３、図４、及び図５を用いて説明する。

セルリセレクションとは、情報処理装置が待機状態に遷移しているときに、情報処理装置が複数の受信波を検知した場合、最適な受信波を１つ選択する動作である。なお、１つの受信波を選択するのは、情報処理装置の消費電力を削減するためである。図３は、セルリセレクションによって品質の良い受信波を選択する動作を示す図である。図３において、実線で描かれている受信波は情報処理装置が選択している受信波であり、点線で描かれている受信波は選択されていない受信波である。ｔｄ１は、受信波Ａと受信波Ｂの品質が逆転してから一方の受信波を選択するまでの監視時間である。なお、セルリセレクション処理における監視時間ｔｄ１が本実施例における通信パラメータである。受信波の選択過程のおいて監視時間を設けることにより、一時的な受信波の品質の向上による受信波の入れ替えを防止し、高品質の受信波の受信を維持することができる。しかし、監視時間ｔｄ１を極端に長くすると受信波の品質の変化が大きい場所においては、監視時間ｔｄ１内に受信波を検知できなくなり、通信が切断される可能性がある。したがって、監視時間ｔｄ１には、信頼性と追従性の両者を考慮した値を設定する必要がある。

図４は、ハンドオーバーによって品質の良い受信波を選択する動作を示す図である。情報処理装置が待受け状態にあるとき、情報処理装置は１つのセルと通信する。情報処理装置が通信している最も高い品質の波がａｃｔｉｖｅ波、２番目以降の波がｍｏｎｉｔｏｒ波である。ｍｏｎｉｔｏｒ波の品質がａｃｔｉｖｅ波よりも高くなるとｍｏｎｉｔｏｒ波がａｃｔｉｖｅ波となる。しかし、ｍｏｎｉｔｏｒ波が一時的にａｃｔｉｖｅ波の品質を上回っても、再び元の品質に戻る可能性も考えられる。そこで、ハンドオーバーでは、監視時間を設け、所定期間ｍｏｎｉｔｏｒ波がａｃｔｉｖｅ波を上回ったときに、ａｃｔｉｖｅ波とｍｏｎｉｔｏｒ波を入れ替える。

具体的には図４に示すように、選択可能な波が２つ存在する場合、両者の品質差がＱａ以下であるときは選択可能な受信波として監視し、両者の品質差がＱｂ以上になったときに低品質の選択波を削除することで、通信中における受信波の品質を維持している。なお、ハンドオーバー処理におけるＱａ及びＱｂが本実施例における通信パラメータである。図４のハンドオーバーにおいては、受信波の選択に際し監視時間を考慮していないが、監視時間を設けて受信波の監視及び削除を実行してもよい。Ｑａ及びＱｂを設定する際、Ｑａを小さく、Ｑｂを大きくすることで受信波の選択への信頼性は向上するが、受信波の品質変化が激しい条件下においては追従できず受信波の監視及び削除を実行できない。よって、Ｑａ及びＱｂには、信頼性と追従性の両者を考慮した値を設定する必要がある。

図５は、バンドサーチによって通信を回復する動作を示す図である。バンドサーチは、情報処理装置の電源を立ち上げたとき、又は一時的に通信が切断されたとき、基地局からの受信波を周波数を変更しながら受信する処理である。具体的には、通信中の受信波Ａの品質が大きく劣化し、通信が切断された場合、通信切断時間Ｔｒｅ経過後に、再度受信波の検知を実行する。なお、バンドサーチ処理におけるＴｒｅが本実施例における通信パラメータである。通信切断時間Ｔｒｅを長くすることにより、再び品質が低い受信波Ａを検知することを防止できる。しかし、通信切断時間Ｔｒｅを短くすることにより、通信切断時間Ｔｒｅが短いため、ユーザにとっては利便性が高い。したがって、Ｔｒｅには、信頼性及び利便性を考慮した値を設定する必要がある。

以上に説明したように、通信相手との通信を高品質に保つため、通信パラメータは、情報処理装置が置かれている条件に応じて値を設定する必要がある。例えば、図６に示すように都市部、地方部、線路や道路沿線部等のエリアに応じて通信パラメータを設定するのが理想である。

そこで、本実施形態における情報処理装置は、チューニング機能を利用することにより、試験を行わずに様々な条件下において常に最適な通信パラメータで通信を維持する。チューニング機能は、上述のセルリセレクション、ハンドオーバー、及び、バンドサーチの過程における通信の成立・不成立を表すデータを蓄積し、蓄積されたデータから使用している通信パラメータが最適であるかを判断し、一定の判断基準を満たしていないときは通信パラメータを再度設定する機能である。本実施形態の情報処理装置は、通信相手との通信状態を把握し、発信した信号の品質と返信された信号の品質とを比較することにより、通信状態を確認する。例えば、発信した信号に対し、通信相手から返信された信号に誤りがあるときは、現在の通信状態は良くないと判断する。

図１（ａ）及び図７を用い、本実施形態に係る情報処理装置が有するチューニング機能の具体的な動作について説明する。通信レイヤ１が通信相手からのデータを検知すると、データ復号化部２が現在設定されている通信パラメータを用いて該データを受信し、該データを復号してデータ信頼度チェック部３に出力する（ステップＳ７０１）。データ信頼度チェック部３は、同一の通信相手から同一の時刻にデータを受信していないかを判定する（ステップＳ７０２）。同一の通信相手から同一の時刻にデータを受信していると判定したときは（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）、該データはデータ蓄積部４には格納されない。

一方、データ信頼度チェック部３が同一の通信相手から同一時刻にデータを受信していないと判定したときは（ステップＳ７０２／ＮＯ）、該データはデータ蓄積部４に格納される（ステップＳ７０３）。判定部５は、データ蓄積部４に所定量又は所定周期分のデータが蓄積されると、蓄積されたデータに基づきデータの受信に使用した通信パラメータの適否を判断する（ステップＳ７０４）。判定部５において通信パラメータの適否が判断される（ステップＳ７０５）。通信パラメータが適切な値であると判断された場合は（ステップＳ７０５／ＹＥＳ）、運用パラメータ制御部６は、その通信パラメータをデータに埋め込む（ステップＳ７０７）。一方、通信パラメータが適切な値でないと判断された場合は（ステップＳ７０５／ＮＯ）、運用パラメータ制御部６は、通信パラメータの値を変更し、データに埋め込む（ステップＳ７０６）。

具体的には、判定部５は、データ蓄積部４に蓄積されたセルリセレクション、ハンドオーバー、及びバンドサーチの少なくとも１つにおける受信波の切り替えの成功率が低い場合、通信パラメータが適切でないと判断する。そして、運用パラメータ制御部６が通信パラメータの値を小さく設定することにより、受信波の追従性を向上させる。ここで、通信パラメータの値を小さくしすぎると、受信波の頻繁な切り替えにより通信が安定しなくなるため、適切な値を設定する必要がある。また、判定部５は、受信波の切り替えの成功率が過剰に高い場合も、通信パラメータが適切でないと判断する。そして、運用パラメータ制御部６は、通信パラメータの値を大きくする。なお、判定部５において通信パラメータの値が適切であると判断された場合は、運用パラメータ制御部６における通信パラメータの値の変更は行われない。

データ符号化部７は、運用パラメータ制御部６で通信パラメータが埋め込まれたデータを符号化する（ステップＳ７０８）。通信レイヤ１は、符号化されたデータを通信相手に送信する（ステップＳ７０９）。

本実施形態における情報処理装置の構成を示すブロック図である。セルの構成例を示す図である。（ａ）地方部のセルの構成例である。（ｂ）都市部のセルの構成例である。（ｃ）線路や幹線道路におけるセルの構成例である。セルリセレクションの動作を表す図である。ハンドオーバーの動作を表す図である。バンドサーチの動作を表す図である。エリアごとに通信パラメータを設定した例を示す図である。チューニング機能の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１通信レイヤ
２データ復号部
３データ信頼度チェック部
４データ蓄積部
５判定部
６運用パラメータ制御部
７データ符号化部
８ＯＫ／ＮＧ判定部

Claims

複数の情報処理装置と無線で通信する情報処理装置において、
通信パラメータに基づいてデータを送信する送信手段と、
前記通信パラメータに基づいて前記データを受信する受信手段と、
前記データに基づき電波環境の適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータを設定する制御手段と、
前記受信手段によって受信した前記データを記憶する記憶手段と、を有し、
前記判定手段は、前記記憶手段によって所定量の前記データが記憶されたとき、又は前記記憶手段によって所定期間の前記データが記憶されたときに、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定し、
前記判定手段は、前記記憶手段によって記憶された前記データに基づく受信波の切り替えの成功率が、受信波の追従性が不十分である程度に低すぎる場合、及び、受信波の頻繁な切替により通信が安定しなくなる程度に高すぎる場合に、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されていないと判定することを特徴とする情報処理装置。
前記判定手段は、前記情報処理装置が待機状態にあるときに最適な電波を受信するセルリセレクションの結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の情報処理装置。
前記通信パラメータが前記セルリセレクションによって最適な電波に切り替えるまでの監視時間であることを特徴とする請求項２記載の情報処理装置。
前記判定手段は、前記情報処理装置の通信中に最適な電波を選択するハンドオーバーの結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の情報処理装置。
前記通信パラメータが前記ハンドオーバーによって比較される電波の品質の差であることを特徴とする請求項４記載の情報処理装置。
前記判定手段は、前記情報処理装置の通信が切断されたとき、又は前記情報処理装置の電源をＯＮにしたとき、最適な電波を検知するバンドサーチの結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の情報処理装置。
前記通信パラメータが前記バンドサーチによって通信が切断されてから最適な電波を検知するまでの待ち時間であることを特徴とする請求項６記載の情報処理装置。
前記判定手段は、前記データの巡回冗長検査の結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の情報処理装置。
前記判定手段は、前記データの信号成分とノイズ成分との比に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の情報処理装置。
前記判定手段は、前記データの受信に同期する信号の受信レベルに基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の情報処理装置。
前記判定手段は、通信相手の移動速度に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の情報処理装置。
複数の情報処理装置と無線で通信する情報処理装置の情報処理方法において、
通信パラメータに基づいてデータを送信する送信工程と、
前記通信パラメータに基づいて前記データを受信する受信工程と、
前記受信工程にて受信した前記データを記憶する記憶工程と、
前記記憶工程にて所定量の前記データが記憶されたとき、又は前記記憶工程にて所定期間の前記データが記憶されたときに、前記データに基づき電波環境の適した前記通信パラメータが設定されているか否かを判定する判定工程と、
前記判定手段による判定結果に基づいて電波環境に適した前記通信パラメータを設定する制御工程とを有し、
前記判定工程では、前記記憶工程によって記憶された前記データに基づく受信波の切り替えの成功率が、受信波の追従性が不十分である程度に低すぎる場合、及び、受信波の頻繁な切替により通信が安定しなくなる程度に高すぎる場合に、電波環境に適した前記通信パラメータが設定されていないと判定することを特徴とする情報処理方法。