JP2002142014A

JP2002142014A - 通信装置

Info

Publication number: JP2002142014A
Application number: JP2000334730A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mashita; 博志真下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】通信先との距離、周囲の電波伝播環境によ
り、通信に必要な送信電力が場所により異なり、環境に
より通信に必要な電力が異なるので、電池残量の目安程
度では可能な通信量をあらかじめ見積もることは出来な
かった。【解決手段】受信強度検出部１１で受信強度を検出
し、検出した受信強度に応じて通信所要電力算出部１２
で通信所要電力を算出する。電池残量検出部１３で電池
残量を検出し、通信所要電力と電池残量に応じて、通信
量算出部１４で通信可能な通信量を算出し、通信量表示
部１５で通信量を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池により動作する
通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から電池駆動型機器には、電池容量
の目安を表示する電池残量計が備わっていることが多
い。簡単な機能であれば、電池残量が無くなったことを
表示して動作を停止するものから、残容量をパーセント
表示するものまで存在する。

【０００３】二次電池を使用した場合は充放電サイクル
数による容量の変化を加味した電池残量を算出する例が
特開平10-268985に開示されている。ここでは、放電容
量検出手段を設け、満充電から所定の電圧まで放電した
ときの放電容量を電池内に設けたEEPROMに格納し、随時
更新する。この値を基準として、満充電から放電量を減
算することで電池残量を正確に算出している。

【０００４】また、電池残量による動作可能時間の算出
については、特開平10-187295に開示されている。ここ
では、擬似負荷を電池に対して与え、負荷をはずしてか
ら電池電圧が回復するまでの時間を計測し、予めテーブ
ルとして記憶させてある負荷の大小により異なる電源電
圧の回復時間と電源残量との関係に基づき、動作可能時
間を算出している。

【０００５】だが、これら従来例で想定している負荷量
は予め固定されているものを想定しており、負荷として
送信電力が変動するような装置は想定されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通信機能を備えた携帯
機器をここでは端末と呼ぶ。端末は通信先との距離、周
囲の電波伝播環境により、通信に必要な送信電力が場所
により異なり、送信電力の変動幅は数十デシベルに達す
る場合もある。このように、伝搬環境の悪い条件下では
送信電力を増大するなど、端末の環境により通信に必要
な電力が可変となり、電池残量の目安程度では可能な通
信量をあらかじめ見積もることは不可能である。

【０００７】また、通信速度の高速化により、伝送速度
が9.6kbps単一から、64kbps,384kbps,2Mbpsなどをサポ
ートすることにより、単位時間当たりの消費電流が伝送
レートによって大きく異なる。そして、電池からの出力
電流が大きくなると、出力電圧の低下が大きくなり、最
低動作電圧に達しやすくなる。つまり、電池残量は使用
電力によって異なるという問題が発生する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、受信状態検出手段と、受信状態に応じて
通信可能なデータ量または通信可能時間を算出する算出
手段を設ける。

【０００９】また、本発明は、受信状態検出手段と、通
信モードを設定する手段と、受信状態と通信モードに応
じて通信可能なデータ量または通信可能時間を算出する
算出手段を設ける。

【００１０】

【発明の実施の形態】以降に図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１１】図１は本発明を実施した第一の通信装置の
構成を示す図である。

【００１２】この通信装置は、受信状態を検出するため
の受信強度検出部１１を備えている。これは、移動体通
信において、基地局から定常的に送信されている信号を
端末にて受信する受信器を含み、この受信信号のレベル
の大小を利用している。この値は常に変動するので、例
えば、大きな時定数、例えば、１０秒間の平均値を利用
することで、受信強度の値は１０秒毎に更新され、値を
通信所要電力算出部１２に送る。また、受信強度は、平
均値の代わりに、統計値を用いてもよい。

【００１３】通信所要電力算出部１２は、受信強度から
単一のデータ転送速度64kbps（キロビット毎秒）におけ
る送信に必要な電力を算出する。受信強度を、小さい方
からＲＬ、ＲＭ、ＲＨの3段階に分類し、送信電力も、
小さい方からＴＬ，ＴＭ，ＴＨの3段階に分類するとす
る。

【００１４】送信電力はＴＬの場合500mAの電流が必要
であり、ＴＭの場合250mA、ＴＬの場合50mA必要である
とする。

【００１５】また、受信信号が大きい値、すなわち受信
強度がＲＨの場合、電波伝搬環境で減衰量が小さいと判
断し、小さな送信電力であるＴＬを選択する。ＴＬに必
要な電流50mAを電池残量検出部１３と通信量算出部１４
に伝達する。

【００１６】受信信号が中間値、すなわち受信強度がＲ
Ｍの場合、電波伝搬環境で減衰量が中間と判断し、中間
の送信電力であるＴＭを選択する。ＴＭに必要な電流25
0mAを電池残量検出部１３と通信量算出部１４に伝達す
る。

【００１７】受信信号が小さい値、すなわち受信強度が
ＲＬの場合、電波伝搬環境で減衰量が大きいと判断し、
大きな送信電力であるＴＨを選択する。ＴＨに必要な電
流500mAを電池残量検出部１３と通信量算出部１４に伝
達する。

【００１８】電池残量検出部１３は、現在の電池容量を
算出する。算出方法は、電圧値を利用する。電圧と電池
容量の関係は非線形なので、電池残量検出部１３は、対
応テーブルを記憶したメモリを有し、電圧値から電池残
容量を算出可能とする。ただし、電圧値は負荷によって
異なるので、通信所要電力算出部１２から与えられた使
用時の消費電流値に相当する擬似負荷を一時的に電池に
対して与え、そのときの電圧値を使用する。算出した電
池残容量値は、通信量算出部１４に伝達する。

【００１９】通信量算出部１４は、電池残量検出部１３
と通信所要電力算出部１２からの値を受け、現在の電池
容量で送信可能なデータ量の算出を行う。電池残量検出
部１３の結果が500mAhであり、消費電流が500mAである
場合には、動作可能時間６０分、通信可能量は64kbps×
60sec×60min＝230.4Mbitとなる。パケット通信等の間
欠通信動作をする端末の場合、通信時間は意味をなさな
いため、通信可能量としてのみ算出する。

【００２０】通信量表示部１５は、通信量算出部１４か
らの値を受け、端末のディスプレイに通信量を表示す
る。この値は端末の置かれている受信環境に依存するた
め変動する場合は受信強度検出部１１の平均化時間ごと
に値が更新される。移動中の端末などは例えば10秒毎に
通信可能データ量が更新されることになる。

【００２１】図２は、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセ
ス）信号から受信強度を検出する場合の受信強度検出部
１１の仕組みを示す。

【００２２】２１はアンテナであり、ＣＤＭＡ信号の電
波を受信し、復調部２２へ渡す。復調部２２はＲＦ（無
線周波）アナログ信号をベースバンドアナログ信号にダ
ウンコンバートする。Ａ／Ｄ部２３はベースバンドアナ
ログ信号をベースバンドデジタル信号に変換する。

【００２３】タイミング発生器２８では、受信信号との
同期をとるための信号を作成する。符号発生器２７は送
信側と同一の拡散符号をタイミング発生器２８のタイミ
ングに同期させて発生させる。相関器２４では符号発生
器２７にて発生させた符号をＡ／Ｄ部２３からの受信信
号と掛け合わせ、逆拡散を実行する。実行頻度は1秒に1
回とする。

【００２４】相関値生成部２５は相関器出力の絶対値を
とり、受信強度とする。平均値生成部２６では、変動す
る相関値の時定数の大きな平均を算出する。ここでは、
１０秒間のサンプル数１０回の平均値を選択する。ま
た、受信強度は、平均値の代わりに、統計値を用いても
よい。

【００２５】図３は図２における相関値の変動の様子を
示したグラフである。相関値は時間軸上で離散的に発生
するため、各値の平均を使用する。

【００２６】ＣＤＭＡ受信信号に基づいた相関値の代わ
りに、ＣＤＭＡ受信信号における信号干渉電力比(SI
R)、信号雑音電力比（SNR）、ビット誤り率（BER）、フ
レーム誤り率（FER）から受信状態を検出するようにし
てもよい。また、ＣＤＭＡパイロット信号から受信状態
を検出してもよい。

【００２７】図４は電池の過渡特性を示すグラフであ
る。

【００２８】実線aは電流50mAで使用した場合の電圧降
下を示す。ｖ０が初期電圧で、ｖ４が最低動作電圧を示
す。この場合、使用可能時間はｔ５時間となる。実線ｂ
は電流500mAで使用した場合の電圧降下を示す。初期電
圧ｖ０から急激に降下し、時刻ｔ２にて最低動作電圧に
達する。使用可能時間はｔ２時間。

【００２９】実線ｃは時刻ｔ１まで電流50mAにて動作さ
せ、その後500mAにて動作させたときの電圧降下を示
す。時刻ｔ１にて電流500mAの負荷に変更すると、電圧
降下がｖ１−ｖ２分発生する。そのため、その後の動作
可能時間はｔ3−ｔ１時間となる。ここで、電流500mAの
負荷を見積もらないで動作可能時間を計算すると、ｔ４
−ｔ１時間となり、実際の動作可能時間よりｔ４−ｔ３
時間多く算出されてしまうことを示している。

【００３０】図５は電池電圧と電池残存容量の関係を示
す。

【００３１】図６は電池残量検出部１３の仕組みについ
て示した図である。電池５１の端子に電圧測定部５２と
擬似負荷５３が接続される。電源制御部５４は外部より
設定された消費電流が発生するように擬似負荷５３内の
負荷値を選択し、ごく短時間電池に対して設定電流を流
す。このときの電圧を電圧測定部５２にて測定し、電源
制御部５４にて取り込む。電池容量テーブル５５は、表
１にしるされたテーブルが格納されている。電圧測定部
５２にて測定した値は、電源制御部５４にて電池容量テ
ーブル５５から換算し、電池残容量として出力される。

【００３２】次に動作を示す。

【００３３】先ず、通信量表示要求を受け付けると、受
信強度検出部１１にて受信強度の平均値を算出する。算
出した受信強度値をＲＭとする。通信所要電力算出部１
２では、受信強度値ＲＭを受け、対応する送信電力値Ｔ
Ｍを選択し、併せて必要な消費電流250mAを算出する。
次に電池残量検出部１３では、250mAの値を電池５１に
対して一時的に流すように擬似負荷５３を選択し、電池
５１にたいして一時的に接続する。

【００３４】ここで、擬似負荷５３接続前は３．６Vで
あったが、一時的に接続したところ、３．４Vになり、
このときの電池容量が電池容量テーブル５５から250mAh
と判断されたとする。通信量算出部１４において、デー
タ送信レート64kbpsにおける送信電力ＴＭを発生させる
ための消費電力250mAと電池容量250mAhとの関係から、
連続送信時間は60分、データ送信量は230.4Mbitと算出
する。通信量表示部１５では、64kbpsで連続送信した場
合のデータ量230.4Mbit、連続送信した場合の所要時間6
0分を表示する。

【００３５】次に、本発明を実施した第二の通信装置を
説明する。

【００３６】図７は本発明を実施した第二の通信装置の
構成を示す図である。

【００３７】この通信装置は所要電力算出部６２に対し
て、通信モード設定部６１から値を入力するように構成
されている。設定モードは伝送速度が9.6kbps、64kbps,
384kbps,2Mbps、伝送種別として連続送信、パケット送
信等をサポートする。

【００３８】送信所要電力算出部１２の動作は基本的に
図１に示した通信装置と同一であるが、算出する伝送速
度が単一値から複数のモード対応となる。これは、基準
となる伝送速度モードに対して異なる伝送速度モードで
は速度の違いに応じた一定の比率で補正する。

【００３９】基準伝送速度モードが64kbpsの場合、384k
bpsモードでは基準モードに対して伝送速度が８倍とな
る。ゆえに、基準モードに対して８倍の値を通信所要電
力として使用する。この比率は通信方式により異なる。
例えば、受信強度検出部１１で算出した受信強度値がＲ
Ｈの場合、64kbpsモードでの通信所要電力はＴＬ＝50mA
であるが、384kbpsモードでは50×8＝400mAになる。こ
の値を電池残量検出部１３と通信量算出部１４に渡す。

【００４０】以降の電池残量検出部１３、通信量算出部
１４では、与えられる消費電流値が異なるのみで、動作
は図１と同一となる。なお、受信強度検出部１１も、図
１の動作と同一である。

【００４１】通信量表示部１５では、通信モード設定部
で設定したモードと、通信可能なデータ量、また、連続
送信モードでは通信時間が表示される。

【００４２】次に動作について図７、図８を使用しなが
ら説明する。

【００４３】先ず、通信量表示要求を受け付けると動作
を開始し、通信モード設定値を取り込み、Ｓ１を実行す
る。

【００４４】Ｓ１では通信モード設定部６１にて使用者
が設定したモードを送信所要電力算出部６２に取り込
む。ここでは384kbps、連続送信モードが取得されたと
する。

【００４５】つぎに、S2では受信強度算出結果を取り込
む。ここでは受信強度検出部１１にて算出されている受
信強度の平均値を送信所要電力算出部６２に取り込む。
取り込んだ値はＲＭとする。

【００４６】次にＳ３では、通信所要電力算出部６２に
て、Ｓ１，Ｓ２にて取得した値を使用し、予想される消
費電流値を計算する。通信所要電力算出部５２では、受
信強度値ＲＭを受け、対応する送信電力値ＴＭを選択す
る。この値は基準通信モードにおいて250mAより、250×
８＝２Wが所要電流値として算出される。

【００４７】次に、通信所要電力算出部６２は、S4にて
送信部の最大消費電流制限が１Wとすると、この値以内
であるか判断する。ここでは、384kbpsで送信するには
２Wの消費電流が必要と算出されたので、条件を満たさ
ない。よって、送信モード変更要求S５にすすむ。

【００４８】S5では、384kbpsモードでは送信不可、モ
ード変更指示を表示部で表示する。

【００４９】S6では、通信モード設定部６１で通信モー
ド変更があるか監視し、変更があった場合にS1へ移動す
る。ここでは384kbpsモードから64kbpsモードへの変更
があったとする。

【００５０】以降、Ｓ１、Ｓ２は同様の動作とする。

【００５１】Ｓ３にて、予想される消費電流値を計算す
る。通信所要電力算出部６２では、受信強度値ＲＭを受
け、対応する送信電力値ＴＭを選択する。この値は64kb
psの基準通信モードにおいて250mAより、250×１＝250m
Aが所要電流値として算出される。

【００５２】次にS4にて送信部の最大消費電流制限が１
Wとすると、この値以内であるか判断する。通信所要電
力部６２にて64kbpsで送信するには250mAの消費電流が
必要と算出されたため、条件を満たす。よって、S７に
すすむ。

【００５３】S7では、電池残量を検出する。これは電池
に対し消費電流250mAが流れる負荷を一時的に与える。
この結果３．４Vとすると、電池残量は250mAとなる。

【００５４】S８にて設定した通信モードに対応する通
信量を算出する。設定した64kbpsモードにおいて、消費
電流250mA、電池残量250mAhから、通信時間60分、可能
な通信量64kbps×60sec×60min＝230.4Mbitを算出し、
表示部に表示され、動作が終了する。

【００５５】このように、受信強度に応じて設定した通
信モードで動作可能かどうか判断でき、動作不可の場合
は通信モード変更要求をおこなう。

【００５６】以上の動作は、１つのモード設定値に対し
て通信量、通信時間と送信可否を判断したが、他の実施
形態では、1回の通信量表示要求で可能なすべてのモー
ドに対して算出を行い、各モード毎の通信量、通信時間
と送信可否を表示する。

【００５７】この通信モードとしては、伝送速度に加え
て、伝送間隔、遅延時間等の通信品質を通信モード設定
部６１から設定するようにしてもよい。

【００５８】また、電池容量算出は、上記のように電圧
値を利用する以外にも、電圧回復時間を利用するもの、
実際の消費電力を計測するものなど、いずれの方法を用
いても可能である。

【００５９】更に、電池の経年変化ないしは充放電回数
による劣化を考慮して電池残量を検出するようにしても
よい。

【００６０】図９に、図７の通信所要電力算出部６２、
電池残量検出部１３、通信量算出部１４の機能を制御部
５で実現した構成を示す。図９において、図６、図７と
共通の構成には、共通の番号を付す。例えば、１１は、
受信状態を検出するための受信強度検出部である。図９
において、５は、マイクロコンピュータで構成された制
御部であり、メモリ５０に記憶されたプログラムにした
がって動作する。メモリ５０は、マイクロコンピュータ
である制御部５０により読出し可能なプログラムを記憶
した記憶媒体である。

【００６１】メモリ５０に格納されたプログラムの一部
は、図８のフローチャートにより表わされる。

【００６２】制御部５は、通信モード設定部６１から通
信モード設定値を、受信強度検出部１１から受信強度を
取り込み（Ｓ１、Ｓ２）、通信モードと受信強度に応じ
た送信所要電力を算出する（Ｓ３）。そして、送信所要
電力が許容値内か判断し（Ｓ４）、許容値内でなけれ
ば、通信モード変更要求を通信量表示部１５で表示する
（Ｓ５）。そして、通信モード設定部６１からモード変
更があれば（Ｓ６）、Ｓ１へ戻る。

【００６３】Ｓ４で、許容値内であれば、制御部５は、
先に図６を参照して説明したように、送信所要電力に応
じた電池残量を検出し（Ｓ７）、通信モードと電池残量
に応じて通信量を算出する（Ｓ８）。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信状態から通信所要電力を予測し、必要な電力から通
信可能量、通信可能時間を正確に算出することができ
る。

【００６５】また、受信状態と通信モードから通信所要
電力を予測し、必要な電力から通信可能量、通信可能時
間を正確に測定することができる。

【００６６】このことにより、ユーザは通信の可否、も
しくは通信モードの選択をするための判断が容易になる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した第一の通信装置を示す図であ
る。

【図２】本発明を実施した通信装置における受信強度検
出部の構成を示す図である。

【図３】受信強度の変化を示す図である。

【図４】電池電圧の変化を示す図である。

【図５】電圧と電池容量の関係を示す図である。

【図６】本発明を実施した通信装置における電池残量検
出部の構成を示す図である。

【図７】本発明を実施した第二の通信装置を示す図であ
る。

【図８】本発明を実施した第二の通信装置における動作
手順を示す図である。

【図９】本発明を実施した他の通信装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１受信強度検出部１２通信所要電力算出部１３電池残量検出部１４通信量算出部１５通信料表示部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受信状態検出手段と、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能量を算出する通信
量算出手段を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項２】前記通信量算出手段は、通信モードおよ
び受信状態に応じた通信所要電力と電池残量から通信可
能量を算出することを特徴とする請求項１の通信装置。
【請求項３】受信状態検出手段と、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能時間を算出する通
信時間算出手段を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項４】前記通信時間算出手段は、通信モードお
よび受信状態に応じた通信所要電力と電池残量から通信
可能時間を算出することを特徴とする請求項３の通信装
置。
【請求項５】通信モードおよび受信状態に応じて算出
した通信所要電力が所定値以上か否かに応じた表示を行
う表示手段を更に有することを特徴とする請求項２また
は４の通信装置。
【請求項６】前記受信状態検出手段は、受信状態とし
て受信強度を検出することを特徴とする請求項１または
３の通信装置。
【請求項７】前記受信状態検出手段は、受信状態とし
て受信強度の統計値もしくは平均値を検出することを特
徴とする請求項１または３の通信装置。
【請求項８】通信所要電力に応じて電池残量を検出す
る電池残量検出手段を更に有することを特徴とする請求
項１または３の通信装置。
【請求項９】通信所要電力に応じた負荷を与えたとき
の電圧値に応じて電池残量を検出する電池残量検出手段
を更に有することを特徴とする請求項１または３の通信
装置。
【請求項１０】前記受信状態検出手段は、ＣＤＭＡ受
信信号に基づいた相関値から受信状態を検出することを
特徴とする請求項１または３記載の通信装置。
【請求項１１】前記受信状態検出手段は、ＣＤＭＡ受
信信号における信号干渉電力比(SIR)から受信状態を検
出することを特徴とする請求項１または３記載の通信装
置。
【請求項１２】前記受信状態検出手段は、ＣＤＭＡパ
イロット信号から受信状態を検出することを特徴とする
請求項１または３記載の通信装置。
【請求項１３】前記受信状態検出手段は、信号雑音電
力比（SNR）から受信状態を検出することを特徴とする
請求項１または３記載の通信装置。
【請求項１４】前記受信状態検出手段は、ビット誤り
率（BER）から受信状態を検出することを特徴とする請
求項１または３記載の通信装置。
【請求項１５】前記受信状態検出手段は、フレーム誤
り率（FER）から受信状態を検出することを特徴とする
請求項１または３記載の通信装置。
【請求項１６】電池の経年変化ないしは充放電回数に
よる劣化を考慮して電池残量を検出する電池残量検出手
段を更に有することを特徴とする請求項１または３記載
の通信装置。
【請求項１７】通信モードとして、伝送速度、伝送間
隔、遅延時間等の通信品質を定義する手段を更に有する
ことを特徴とする請求項１または３記載の通信装置。
【請求項１８】受信状態を検出し、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能量を算出すること
を特徴とする通信方法。
【請求項１９】通信モードおよび受信状態に応じた通
信所要電力と電池残量から通信可能量を算出することを
特徴とする請求項１８記載の通信方法。
【請求項２０】受信状態を検出し、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能時間を算出するこ
とを特徴とする通信方法。
【請求項２１】通信モードおよび受信強度に応じた通
信所要電力と電池残量から通信可能時間を算出すること
を特徴とする請求項２０記載の通信方法。
【請求項２２】更に、通信所要電力に応じて電池残量
を検出することを特徴とする請求項１８または２０の通
信方法。
【請求項２３】更に、通信所要電力に応じた負荷を与
えたときの電圧値に応じて電池残量を検出することを特
徴とする請求項１８または２０の通信方法。
【請求項２４】受信状態を検出し、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能量を算出するプロ
グラムをコンピュータにより読出し可能に記憶したこと
を特徴とする記憶媒体。
【請求項２５】通信モードおよび受信状態に応じた通
信所要電力と電池残量から通信可能量を算出することを
特徴とする請求項２４記載の記憶媒体。
【請求項２６】受信状態を検出し、受信状態に応じた
通信所要電力と電池残量から通信可能時間を算出するプ
ログラムをコンピュータにより読出し可能に記憶したこ
とを特徴とする記憶媒体。
【請求項２７】通信モードおよび受信強度に応じた通
信所要電力と電池残量から通信可能時間を算出すること
を特徴とする請求項２６記載の記憶媒体。
【請求項２８】更に、通信所要電力に応じて電池残量
を検出することを特徴とする請求項２４または２６の記
憶媒体。
【請求項２９】更に、通信所要電力に応じた負荷を与
えたときの電圧値に応じて電池残量を検出することを特
徴とする請求項２４または２６の記憶媒体。