無線基地局、移動端末および無線基地局の選択方法

【課題】ユーザーの移動速度を考慮せず基地局が保持しているネイバーリストによってハンドオーバーが行なわれている。そのため高速移動しているユーザーには不必要なハンドオーバーが発生しデータの欠落や、データレートの揺らぎが大きく、安定的なハンドオーバー通信が悪い状況がある。
【解決手段】無線基地局で保持しているハンドオーバーを行なうネイバーリストに高速移動用に使用するかどうかの判定を行なうビットを用意し、高速移動用で使用するのであれば”１”高速移動用で使用しなければ”０”という様にネイバーリスト設定しておくことが可能であり、移動通信端末が高速移動している際には、上記判定ビットで高速移動用の設定がされているネイバーを使用しハンドオーバーの発生頻度を抑え、データの欠落や、レートの揺らぎを抑えて、安定的なハンドオーバー通信を可能とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、移動端末および無線基地局の選択方法に係り、特に、高速移動ユーザー向けの無線基地局、移動端末および無線基地局の選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムは、全てのサービス地域を複数の無線基地局領域に分割することで、小規模のサービス領域であるセルを含んだサービス領域を構成する。複数の無線基地局（ＢＳ：Base Station）を交換機で中央制御することにより加入者がセル間を移動しながらも移動端末を用いて通信を続けることができるように移動性を保障する。移動通信システムでは、移動通信端末が無線基地局のセルから他のセルへ移動する場合、ハンドオーバー機能により通信を続けることができる。移動通信端末がハンドオーバーを正常に行なうためには、現在サービス中のセルに、移動通信端末の移動先のセルの情報が正しく含まれていなくてはならない。移動通信網では、通常このような情報をネイバーリストとし、この情報が正確に登録されていれば、ハンドオーバーを行なうことができる。
【０００３】
特許文献１は、混雑している局へのハンドオーバーを防止する目的で、ハンドオーバー後の推定スループットと、現在のスループットを比較するハンドオーバー制御方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５０２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
移動通信システムを利用するユーザーは、様々な環境でシステムを利用している。従来のハンドオーバーは、ユーザーが止まっているか、歩行で移動しているか、車両等により高速（３０ｋｍ／ｈ以上）で移動しているかの状況に応じて、どのセルとハンドオーバーしたら良いかの判断は行なわず、無線基地局の記憶装置で保持しているネイバーリストによって、実施している。
【０００６】
一方、高速移動が可能な高速道路、線路等には、道路や路線だけをカバー出来る様に通常のカバーエリアの様な円形ではなく、細長いカバーエリアの無線基地局を設計し、運用している。しかし、無線基地局が保持しているネイバーリストのみでハンドオーバーが行なわれるため、高速移動用の基地局以外の通常基地局に、ハンドオーバーすることがある。その結果、各ＢＳとの通信が発生することによる接続時間増加やＢＳからセンター装置への接続やりとりも必要となる。最終的には、接続要求等に時間がかかる等、不必要なハンドオーバーが発生し、データの欠落や、データレートの揺らぎが大きく、安定的なハンドオーバー通信が出来ない状況である。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するためのもので、本発明の目的は高速移動ユーザー向けにネイバーリストを用意し高速移動時には高速移動用ネイバーリストを使用することにより不必要なハンドオーバーが抑制する。ハンドオーバーの発生頻度を抑えることで、データの欠落や、データレートの揺らぎを抑えて、安定的なハンドオーバーが可能なできる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】
上記目的は、移動経路に沿ったセルを有し、前記移動経路を移動する移動通信端末を収容する無線基地局において、通信処理部と無線インタフェースとアンテナとを備えるセクタ制御部と、中央処理装置とメモリと記憶装置とを備える装置制御部と、ゲートウェイと接続された回線インタフェースとを備え、前記移動通信端末に、前記移動経路に沿ったセルを有することをネイバー情報報知に含めて送信する無線基地局により、達成できる。
【０００９】
また、無線部と、信号処理部と、通話部と、操作部と、制御部と、表示部と、記録部と、高速移動判断部とから構成され、無線基地局に収容される無線通信端末において、無線基地局が報知するネイバー情報に含まれるセル形状情報と、前記高速移動判断部が判断した移動速度とに基づいて、ハンドオーバー先基地局を選択する無線通信端末により、達成できる。
【００１０】
さらに、無線基地局のネイバー報知情報を受信するステップと、高速移動中か判断するステップと、無線品質の劣化を判定するステップと、高速移動用無線基地局が近接基地局群に含まれているか判定するステップと、を含む無線基地局の選択方法であって、高速移動中かつ前記高速移動用無線基地局が前記近接基地局群に含まれているとき、当該高速移動用無線基地局へのハンドオーバー要求を送信する無線基地局の選択方法により、達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高速移動時の不必要なハンドオーバー発生を抑制し、データの欠落や、レートの揺らぎを抑えて、安定的なハンドオーバーができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】無線通信システムの構成図である。
【図２】無線基地局の機能ブロック図である。
【図３】移動通信端末の機能ブロック図である。
【図４】高速移動用ネイバーリストである。
【図５】移動通信端末で記録保持しているネイバー報知情報である。
【図６】無線通信システムにおける複数セル構成時の高速用ネイバー設定エリアを説明する図である。
【図７】無線通信システムにおける複数セル構成時の高速用ネイバーエリアから外れる場合を説明する図である。
【図８】高速フラグ設定局へのハンドオフシーケンスである。
【図９】通常のハンドオフシーケンスである。
【図１０】移動通信端末側の動作フロー図である。
【図１１】ハンドオーバー要求のメッセージである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
【００１４】
まず図１を参照して、無線通信システム５００の構成を説明する。図１において、無線通信システム５００は、３台の無線基地局１００と、ゲートウェイ３００と、Ｏ＆Ｍ（Operations and Maintenance）装置４００と、移動無線端末２００とを備える。ゲートウェイ３００は、各無線基地局１００の制御を行なう。Ｏ＆Ｍ装置４００は、無線基地局１００にネイバーリスト設定を行なう。無線基地局１００は、移動無線端末２００を収容する。ゲートウェイ３００は、ＩＰサービスネットワークに接続されている。
【００１５】
図２を参照して、無線基地局１００の構成を説明する。図２において、無線基地局１００は、３台のセクタ制御部１１０と、装置制御部１２０と、回線インタフェース（ＩＦ）と、内部バス１４０とから構成されている。セクタ制御部１１０は、無線ＩＦ１１１と、通信処理部１１２と、アンテナ１１３とから構成されている。装置制御部１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１２１と、メモリ１２２と、記憶装置１２３とから構成されている。セクタ制御部１１０は、区別するときセクタ制御部１１０−α、セクタ制御部１１０−β、セクタ制御部１１０−γと記載する。
【００１６】
装置制御部１２０は、無線基地局１００全体の制御を行なう。記憶装置１２３は、ネイバーリストを保持する。装置制御部１２０のＣＰＵ１２１は、メモリ１２２に蓄積された制御プログラムや記憶装置１２３に蓄積された各種データ（例えばネイバー情報など）を用いて、無線基地局１００全体を制御する。セクタ制御部１１０は、セクタから送信する制御メッセージの送信、移動通信端末からの各種制御メッセージの受信処理を行なう。内部バス１４０は、３台のセクタ制御部１１０と装置制御部１２０と回線インタフェース（ＩＦ）とを接続する。装置制御部１２０は、無線基地局の呼制御を行ない。装置制御部１２０は、回線ＩＦ１３０を通して、ゲートウェイ３００と通信する。
【００１７】
図３を参照して、無線通信端末２００の構成を説明する。図３において、無線通信端末２００は、無線部２１０と、信号処理部２２０と、通話部２３０と、操作部２４０と、制御部２５０と、表示部２６０と、記録部２７０と、高速移動判断部２８０とから構成される。
【００１８】
無線部２１０は、アンテナ２１１からの無線信号を復調する回路で、信号処理部２２０からの送信信号を変調する回路を含む。信号処理部２２０は、通話部２３０にも接続されている。制御部２５０は、操作部２４０、表示部２６０を含め全体を制御する。高速移動判断部２８０は、移動通信端末の速度を検知するジャイロセンサを備える。記録部２７０は、ネイバー報知情報を記録保持する。
【００１９】
図４を参照して、図１の各無線基地局１００が保持しているネイバーリストを説明する。ここで、図４（Ａ）は、無線基地局１００−Ａのネイバーリスト１５０−Ａである。図４（Ｂ）は、無線基地局１００−Ｂのネイバーリスト１５０−Ｂである。図４（Ｃ）は、無線基地局１００−Ｃのネイバーリスト１５０−Ｃである。なお、以下において、無線基地局１００−ＡをＢＳＡと略記することがある。
【００２０】
ネイバーリスト１５０は、それぞれＢＳＩＤ１５１と、Ｓｅｃｔｏｒ１５２と、ＰＮ（Phase Noise）１５３と、高速フラグ１５４とから構成されている。ＢＳＩＤ１５１は、ネイバーリストを保持する基地局に近接する基地局のＩＤである。Ｓｅｃｔｏｒ１５２は、近接基地局のセクタ番号である。ＰＮ１５３は、セクタを認識する固有の電波識別番号である。高速フラグ１５４は、近接基地局が高速移動用が”１”、非高速移動用が”０”を示すフラグである。図４では、ＢＳＡ、ＢＳＣの２局に高速フラグが立っている。
【００２１】
図５を参照して、移動通信端末２００で記録保持しているネイバー報知情報を説明する。図５において、図５（Ａ）は、移動通信端末が現在通信中のＢＳ情報であるＡｃｔｉｖｅＳＥＴ（ＡＳＥＴと図示）２９０−Ａである。一方、図５（Ｂ）は、近接する各ＢＳ情報であるＮｅｉｇｈｂｏｒＳＥＴ（ＮＳＥＴと図示）２９０−Ｎである。各情報２９０は、ｐｉｌｏｔＳＥＴ２９０、ＰＮ２９２、ｐｉｌｏｔＳｔｒ２９３、高速フラグ２９４を含んでいる。ｐｉｌｏｔＳＥＴ２９０に記載されたＮｅｉｇｈｂｏｒは、移動通信端末に近接する基地局であることを意味する。ＰＮ２９２は、セクタ固有の電波識別番号である。ｐｉｌｏｔＳｔｒ２９３は、電波の無線品質情報であり、大きいほうが好ましい。高速フラグ２９４は、当該セクタの基地局が高速移動用が”１”、非高速移動用が”０”を示すフラグである。
【００２２】
図６を参照して、複数のセルで構成された無線通信システムにおける移動無線端末の高速移動を説明する。図６において、長円形にセルを設計された無線基地局１００−Ａおよび無線基地局１００−Ｃは、高速道路ユーザー向けにエリア設計されている。無線基地局１００−Ａおよび無線基地局１００−Ｃは、アンテナも指向性の高いアンテナを使用している。その結果、セル１６０は、１６０−Ａ、１６０−Ｃに示すように細長く、できる限り高速道路１０だけをカバーするように設計されている。高速移動中とは、３０ｋｍ／ｈ以上で移動しているものと定義する。
【００２３】
移動通信端末２００は、高速移動判断部２８０に備えたジャイロセンサにより現在の速度の把握を行なう。移動通信端末２００は、基地局１００−Ａと基地局１００−Ｃのネイバー報知情報に高速フラグ２９４を”１”とし設定している。移動通信端末２００が高速移動で移動経路（矢印Ｘ）のように移動すると、無線品質劣化によりハンドオーバーが必要な場合には、保持しているネイバー報知情報２９０−Ｎにある高速フラグ設定されているネイバー候補にハンドオーバー要求送信して、ハンドオーバーを行なう。
高速移動用ネイバー設定によりハンドオーバーの発生頻度を抑えることで、データの欠落や、レートの揺らぎを抑えて、安定的なハンドオーバー通信が可能になる。
【００２４】
図７参照して、複数のセルで構成された無線通信システムにおける移動通信端末が高速エリアから離れた場合を説明する。図７において、長円形にセルを設計された無線基地局１００−Ａおよび無線基地局１００−Ｃは、高速道路ユーザー向けにエリア設計されている。無線基地局１００−Ａおよび無線基地局１００−Ｃは、アンテナも指向性の高いアンテナを使用している。その結果、セル１６０は、１６０−Ａ、１６０−Ｃに示すように細長く、できる限り高速道路１０だけをカバーするように設計されている。
【００２５】
移動通信端末２００は、高速移動判断部２８０に備えたジャイロセンサにより現在の速度の把握を行なう。移動通信端末２００は、基地局１００−Ａと基地局１００−Ｃのネイバー報知情報に高速フラグ２９４を”１”とし設定している。移動通信端末２００が高速移動で移動経路（矢印Ｙ）のように高速道路から出口を出て低速で移動し、無線品質劣化によりハンドオーバーが必要な場合には、ネイバー報知情報内２９１−Ｎにある高速フラグ設定の有無に関わらず、無線品質の良いネイバー候補にハンドオーバー要求を送信して、ハンドオーバーをおこなう。
【００２６】
図８を参照して、高速移動中の高速フラグ設定局へのハンドオーバーシーケンスを説明する。図８において、移動通信端末２００は、ＢＳＡに収容されていて、高速移動中である。ＢＳＡおよびＢＳＣは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００である。一方、ＢＳＢは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００ではないとする。
【００２７】
移動通信端末２００は、ＢＳＢからのネイバー報知情報を受信する（Ｓ６０１）。ＢＳＢは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００ではないので、ネイバー報知情報には、高速フラグが設定されていない。移動通信端末２００は。ＢＳＣからのネイバー報知情報を受信する（Ｓ６０２）。ＢＳＣは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００なので、ネイバー報知情報には、高速フラグが設定されている。移動通信端末２００は、データをＢＳＡに送信する（Ｓ６０３）。移動通信端末２００は、高速移動中に、無線品質の劣化を検出する（Ｓ６０４）。移動通信端末２００は、高速フラグが設定されたネイバー報知情報を送信したＢＳＣへのハンドオーバー要求ＲｏｕｔｅＵｐｄａｔｅをＢＳＡへ送る（Ｓ６０５）。ハンドオーバー要求を受け取ったＢＳＡは、ＢＳＣへハンドオーバー準備を行なうＨａｎｄｏｆｆＲｅｑｕｅｓｔを送信する（Ｓ６０６）。ＢＳＣは、これに応答するＨａｎｄｏｆｆＲｅｓｐｏｎｃｅを返信する（Ｓ６０７）。ＢＳＡは、移動通信端末２００に、ハンドオーバー許可であるＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔを送信する（Ｓ６０８）。移動通信端末２００は、ハンドオーバーを完了し、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＣｏｍｐｌｅｔｅをＢＳＡに送信する（Ｓ６０９）。移動通信端末２００は、ＢＳＣにデータ送信を開始する（Ｓ６１０）。
【００２８】
図９を参照して、高速移動中でない移動通信端末のハンドオーバーシーケンスを説明する。図９において、移動通信端末２００は、ＢＳＡに収容されていて、高速移動中ではない。ＢＳＡおよびＢＳＣは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００である。一方、ＢＳＢは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００ではないとする。
【００２９】
移動通信端末２００は、ＢＳＢからのネイバー報知情報を受信する（Ｓ７０１）。ＢＳＢは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００ではないので、ネイバー報知情報には、高速フラグが設定されていない。移動通信端末２００は。ＢＳＣからのネイバー報知情報を受信する（Ｓ７０２）。ＢＳＣは、高速道路ユーザー向けにエリア設計された基地局１００なので、ネイバー報知情報には、高速フラグが設定されている。ここで、ＢＳＢが送信したネイバー報知情報に含まれるｐｉｌｏｔ強度２９３がＢＳＣのそれより高いとする。
【００３０】
移動通信端末２００は、データをＢＳＡに送信する（Ｓ７０３）。移動通信端末２００は、無線品質の劣化を検出する（Ｓ７０４）。移動通信端末２００は、ｐｉｌｏｔ強度２９３が高いＢＳＢへのハンドオーバー要求ＲｏｕｔｅＵｐｄａｔｅをＢＳＡへ送る（Ｓ７０５）。ハンドオーバー要求を受け取ったＢＳＡは、ＢＳＢへハンドオーバー準備を行なうＨａｎｄｏｆｆＲｅｑｕｅｓｔを送信する（Ｓ７０６）。ＢＳＢは、これに応答するＨａｎｄｏｆｆＲｅｓｐｏｎｃｅを返信する（Ｓ７０７）。ＢＳＡは、移動通信端末２００に、ハンドオーバー許可であるＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＡｓｓｉｇｎｍｅｎｔを送信する（Ｓ７０８）。移動通信端末２００は、ハンドオーバーを完了し、ＴｒａｆｆｉｃＣｈａｎｎｅｌＣｏｍｐｌｅｔｅをＢＳＡに送信する（Ｓ７０９）。移動通信端末２００は、ＢＳＢにデータ送信を開始する（Ｓ７１０）。
【００３１】
なお、ネイバーリストは、基地局の設置時にＯ＆Ｍ装置４００から、ゲートウェイ３００を介して基地局１００に設定する。
【００３２】
図１０を参照して、高速移動ネイバーリストを運用した際の移動通信端末の処理を説明する。図１０において、移動通信端末２００は、ＢＳ１００からネイバー報知情報を受信する（Ｓ９０１）。移動通信端末２００は、高速で移動しているかどうかの判断を行なう（Ｓ９０２）。高速移動と判断したとき（ＹＥＳ）、移動通信端末２００は、無線品質が劣化しているかどうかの判断を行なう（Ｓ９０３）。無線品質が劣化していれば（ＹＥＳ）、移動通信端末２００は、高速ネイバー設定されている無線基地局情報は受信しているかの判断を行なう（Ｓ９０４）。高速ネイバー設定されている無線基地局があれば（ＹＥＳ）、移動通信端末２００は、その基地局へのハンドオーバー要求を運用中の基地局へ行なう（Ｓ９０５）。移動通信端末２００は、運用中の無線基地局からのハンドオーバー指示に従ってハンドオーバーして（Ｓ９０６）、終了する。
【００３３】
ステップ９０２で高速移動中では無いとき（ＮＯ）、移動通信端末２００は、無線品質が劣化したか判定する（Ｓ９０７）。ＹＥＳのとき、移動通信端末２００は、無線品質の良いＢＳへのハンドオーバー要求を運用中の基地局へ行なって（Ｓ９０８）、ステップ９０６に遷移する。ステップ９０３およびステップ９０７でＮＯのとき、移動通信端末２００は、そのまま終了する。ステップ９０４でＮＯのとき、移動通信端末２００は、ステップ９０８に遷移する。
【００３４】
図１１を参照して、移動無線端末２００が送信するハンドオーバー要求メッセージを説明する。ここで、図１１は、図５（Ｂ）のＮｅｉｇｈｂｏｒＳＥＴ２９０−Ｎを保持する移動無線端末２００が送信するハンドオーバー要求メッセージである。また、図１１（Ａ）は、非高速移動中のハンドオーバー要求メッセージである。図１１（Ｂ）は、高速移動中のハンドオーバー要求メッセージである。
【００３５】
図１１（Ａ）において、ハンドオーバー要求メッセージは、ハンドオーバー要求メッセージを表すＲｏｕｔｅＵｐｄａｔｅと、現在のＰＮであるｐｉｌｏｔ１００と、現在の受信強度であるｐｉｌｏｔＳｔｒｅｎｇｔｈ −６.００ｄＢと、ハンドオーバー先候補３基地局分のＰＮとｐｉｌｏｔＳｔｒｅｎｇｔｈとから構成されている。
【００３６】
一方、図１１（Ｂ）のハンドオーバー要求メッセージは、ハンドオーバー要求メッセージを表すＲｏｕｔｅＵｐｄａｔｅと、現在のＰＮであるｐｉｌｏｔ１００と、現在の受信強度であるｐｉｌｏｔＳｔｒｅｎｇｔｈ −６.００ｄＢと、ハンドオーバー先候補２基地局分のＰＮとｐｉｌｏｔＳｔｒｅｎｇｔｈとから構成されている。すなわち、図１１（Ｂ）のハンドオーバー要求メッセージには、図５（Ｂ）で高速フラグ２９４が立っていないＰＮ２００のレコードが削除されている。
【００３７】
上述した実施例によれば、電車または自動車等の高速移動時の不必要なハンドオーバー発生を抑制し、データの欠落や、レートの揺らぎを抑えて、安定的なハンドオーバーができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００…無線基地局（ＢＳ）、１１０…セクタ制御部、１２０…装置制御部、１３０…回線インタフェース（ＩＦ）、１４０…内部バス、１５０…ネイバーリスト、１６０…セル、２００…無線通信端末、２１０…無線部、２２０…信号処理部、２３０…通話部、２４０…操作部、２５０…制御部、２６０…表示部、２７０…記録部、２８０…高速移動判断部、２９０…ネイバー報知情報、３００…ゲートウェイ、４００…Ｏ＆Ｍ装置、５００…無線通信システム。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動経路に沿ったセルを有し、前記移動経路を移動する移動通信端末を収容する無線基地局において、
通信処理部と無線インタフェースとアンテナとを備えるセクタ制御部と、中央処理装置とメモリと記憶装置とを備える装置制御部と、ゲートウェイと接続された回線インタフェースとを備え、
前記移動通信端末に、前記移動経路に沿ったセルを有することをネイバー情報報知に含めて送信することを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
無線部と、信号処理部と、通話部と、操作部と、制御部と、表示部と、記録部と、高速移動判断部とから構成され、無線基地局に収容される無線通信端末において、
無線基地局が報知するネイバー情報に含まれるセル形状情報と、前記高速移動判断部が判断した移動速度とに基づいて、ハンドオーバー先基地局を選択することを特徴とする無線通信端末。
【請求項３】
無線基地局のネイバー報知情報を受信するステップと、高速移動中か判断するステップと、無線品質の劣化を判定するステップと、高速移動用無線基地局が近接基地局群に含まれているか判定するステップと、を含む無線基地局の選択方法であって、
高速移動中かつ前記高速移動用無線基地局が前記近接基地局群に含まれているとき、当該高速移動用無線基地局へのハンドオーバー要求を送信することを特徴とする無線基地局の選択方法。

【図１】