通信装置及び通信制御方法
【課題】スループットの低下を効率的に抑えてハンドオーバできる通信装置及び通信方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る通信装置１０１は、自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続し、第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、第２の通信先候補装置それぞれにおける複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部１１５を備える。
【解決手段】本発明に係る通信装置１０１は、自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続し、第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、第２の通信先候補装置それぞれにおける複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部１１５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及び通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥシステム（Long Term Evolution）やＸＧＰ（eXtended Global Platform）システムといった無線通信システムでは、基地局と移動局との間の通信品質が劣化すると、移動局と通信する基地局を切り替えるハンドオーバが行われる。
【０００３】
以下、従来のハンドオーバについて図６を用いて説明する（例えば、特許文献１参照）。図６の無線通信システム３１は、移動局３０１と、基地局３０３ａ〜３０３ｃとから構成されるものである。領域３０７ａ〜３０７ｃは、基地局３０３ａ〜３０３ｃのセル（通信可能領域）を示している。セルの境界（セルエッジ）の近傍では、複数のセルが重なり合っている。この重なり合っている領域を以下、セルエッジ近傍領域とする。
【０００４】
移動局３０１は、基地局３０３ａと通信を開始し（通信回線を確立し）（図７の１及び図８の１）、図６の方向３０５のように移動するとする。移動局３０１がセル３０７ａのセルエッジに近づくほど、移動局３０１が基地局３０１ａから受信する電波（受信電波）の品質は劣化し、当該電波のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）は小さくなる。受信電波のＳＮＲが、安定した通信を保証する閾値未満になると、移動局３０１は、閾値以上の電波を送信する基地局に通信先を切り替える。
【０００５】
例えば、移動局３０１がセルエッジ近傍領域Ｂの位置Ｐ３１に位置するときに、通信先である基地局３０３ａからの電波のＳＮＲが閾値未満になったとする（図７の２及び図８の２）。すると移動局３０１は、通信先の基地局を切り替えたい旨を示す接続要求信号を送信する（図７の３及び図８の３）。移動局３０１は、セル３０７ｂ及び３０７ｃの領域内に位置しているため、接続要求信号は、基地局３０３ｂ及び３０３ｃに届くことになる。基地局３０３ｂ及び３０３ｃは、接続要求信号を受け、自局の識別番号情報を含む応答信号を送信する（図７の４及び図８の４）。そして、移動局３０１は、受信した応答信号から、各基地局のＳＮＲを算出する（図７の５及び図８の５）。移動局３０１は、ＳＮＲが閾値以上であり、且つ最も大きい電波を送信する基地局を新たな通信先として決定する。図７においては、基地局３０３ｂのＳＮＲが最も大きいとする。
【０００６】
その後、移動局３０１は、決定された基地局３０３ｂの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信する（図７の６）。通信先決定信号を受信した基地局３０３ｂは、通信先決定信号の識別番号情報から自局が通信先として決定されたことを認識できる。そして、基地局３０３ｂは、移動局３０１と互いに同期信号を送受信し、移動局３０１との通信を開始する（図７の７）。ハンドオーバにより通信先が基地局３０３ａから基地局３０３ｂに切り替わるので、移動局３０１は、基地局３０３ａのセルを越えて移動しても、通信回線の切断なく、通信を継続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のハンドオーバでは、基地局からの応答信号のＳＮＲのみに基づいて通信先の基地局を決定するわけだが、ＳＮＲは、測定時の通信環境の影響を強く受けるものである。例えば、移動局の移動に伴うフェージングや通信を妨害する障害物の出現により、一時的にＳＮＲが低下することがある。そのため、一時的なＳＮＲの低下により、本来通信状態の最も良い基地局が通信先として選択されないおそれがある。
【０００９】
例えば、移動局３０１が位置Ｐ３１に位置するときに、基地局３０３ｂからの電波のＳＮＲが一時的に低下し、基地局３０３ｃに関するＳＮＲよりも小さくなったとする。すると、移動局３０１は、基地局３０３ｃを通信先として決定し、通信先決定信号を送信する（図８の６）。そして、移動局３０１と基地局３０３ｃとは、通信を開始することになる（図８の７）。つまり、移動局は、通信状態の最も良い基地局以外の基地局に通信先を切り替えることがある。
【００１０】
基地局３０３ｃは、移動局３０１にとって、通信状態の最も良い基地局ではないので、ＳＮＲが閾値未満になりやすい。移動局３０１が位置Ｐ３２に位置するときに、基地局３０３ｃに関するＳＮＲが閾値未満になるとする（図８の８）。すると、移動局３０１は、再度、接続要求信号を送信し（図８の９）、基地局３０３ｂから応答信号を受信し（図８の１０）、応答信号のＳＮＲを算出する必要がある（図８の１１）。通信状態の最も良い基地局３０３ｂの一時的なＳＮＲの低下が解消されていると、移動局３０１は、基地局３０３ｂに通信先決定信号を送信し（図８の１２）、移動局３０１は、通信先を移動局３０３ｃから３０３ｂに切り替えることになる（図８の１３）。一時的なＳＮＲの低下に伴いハンドオーバの回数が増えると、ハンドオーバの度に図８の９〜１３に示すような処理が必要となる。よって、通信回線を確立するために時間を要することになり、移動局と基地局との間の通信におけるスループットが低下してしまう。このような状況は、フェージング環境下や見通し外通信下で特に問題となる。
【００１１】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、スループットの低下を効率的に抑えてハンドオーバできる通信装置及び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】
【００１２】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る発明は、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、通信接続した第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部
を備える通信装置である。
【００１３】
また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値の平均値とすることを特徴とするものである。
【００１４】
また、第３の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値から得られる回帰直線の傾きとすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る中継装置において、前記評価値を、複数の前記通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の前記傾きとすることを特徴とするものである。
【００１６】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１７】
例えば、本発明の第１の観点を方法として実現させた通信制御方法は、
通信装置における通信制御方法において、当該通信装置が、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続するステップと、
前記第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求するステップと、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続するステップと
を含むものである。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように構成された本発明に係る通信装置及び通信制御方法によれば、通信装置は、ハンドオーバを実行するための接続要求信号の送信や応答信号のＳＮＲ算出の処理及びそれに必要な時間が削減され、スループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る移動局の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る通信品質値の一例である。
【図６】図６は、従来の概略的な無線通信システム構成図である。
【図７】図７は、従来の移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図８】図８は、従来の移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の通信装置を移動局に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム１１は、移動局１０１と、複数の基地局１０３（１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃ）とから構成されている。無線通信システム１１は、ハンドオーバが行われるシステム、例えばＬＴＥシステムやＸＧＰシステムである。移動局１０１は、例えば、携帯電話端末やＸＧＰ端末である。移動局１０１は、方向１０５に沿って移動するものとし、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、移動中のある時点での移動局１０１の位置を示すものである。基地局１０３ａ〜１０３ｃは、移動局１０１と無線回線を確立して通信する。なお、本実施形態では、複数の基地局１０３の数を３つとしているが、本発明の基地局の数は３つに限定されるわけではなく、基地局の数を４つ以上にすることができる。
【００２２】
領域１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｃはそれぞれ、基地局１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃのセル（通信可能領域）を示している。つまり、領域１０７ａ〜１０７ｃが重なり合うセルエッジ近傍領域Ａでは、移動局１０１は、３つの基地局１０３ａ〜１０３ｃと通信接続することが可能である。領域１０７ｂ内には、移動局１０１と基地局１０３ｂとの通信を妨害する障害物１０９が存在するものとする。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態に係る移動局の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の移動局１０１は、移動局送受信部１１１（請求項における送受信部）と移動局記憶部１１３と移動局制御部１１５（請求項における制御部）とを備えている。
【００２４】
移動局送受信部１１１は、アンテナを介して基地局１０３と無線信号を送受信するものである。移動局送受信部１１１は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、移動局制御部１１５に送る。また、移動局送受信部１１１は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を基地局１０３に送信する。
【００２５】
移動局送受信部１１１が基地局１０３へ送信する無線信号は、例えば接続要求信号、通信先決定信号、通信先候補決定信号等である。また、移動局送受信部１１１が基地局１０３から受信する無線信号は、応答信号、評価用信号等である。接続要求信号は、ハンドオーバにより通信先の基地局を切り替えたい旨を示す信号であり、当該信号を受信した基地局１０３は、移動局１０１に応答信号を送信する。応答信号は、基地局１０３の識別番号情報を含むものであり、移動局１０１は、当該応答信号の受信により、後述する通信品質値を求める。通信先決定信号は、ハンドオーバによる新たな通信先（切替先）の基地局の識別番号情報を含むものである。識別番号情報に対応する基地局が通信先決定信号を受信すると、当該基地局は、自局が通信先に選ばれたことを認識できる。通信先候補決定信号は、評価用信号を複数回に亘って送信するよう基地局１０３に要求するものであり、要求先の基地局の識別番号情報を含むものである。評価用信号は、基地局１０３の識別番号情報を含むものであり、移動局１０１は、当該評価用信号の受信により、後述する通信品質値を求める。
【００２６】
移動局記憶部１１３は、移動局送受信部１１１により受信された無線信号の通信品質値や通信品質に関する閾値等の各種情報を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。通信品質値とは、例えばＳＮＲ、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波対干渉雑音比）などであり、通信品質値が大きいほど通信先である基地局１０３の通信状態の良さを表す。以下、本実施形態では、通信品質値はＳＮＲであるとする。
【００２７】
通信品質に関する閾値とは、移動局１０１が基地局１０３と安定した通信を行うことができるか否かを判断するための基準であり、ハンドオーバの必要性を決定するための基準となる。通信品質値が閾値以上であると、移動局１０１は、通信中の基地局１０３と安定した通信を行うことができると判断する。そのため、移動局１０１は、ハンドオーバの実行は不要であると判断する。また、通信品質値が閾値未満であると、移動局１０１は、通信中の基地局１０３と安定した通信を行うことが困難であり、ハンドオーバが必要であると判断される。
【００２８】
移動局制御部１１５は、移動局１０１の各機能ブロックをはじめとして移動局１０１の全体を制御及び管理している。移動局制御部１１５は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。移動局制御部１１５は、移動局送受信部１１１から受けとったベースバンド信号からＳＮＲを算出し、当該ＳＮＲに基づいてハンドオーバによる切替先を決定する。移動局制御部１１５が行うその他の処理については、後述の図４の説明にて詳述する。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の基地局１０３は、基地局送受信部１２１と基地局記憶部１２３と基地局制御部１２５とを備えている。なお、図３に示された基地局１０３に関する機能ブロックは、基地局１０３ａ〜１０３ｃにおいて共通であり、基地局１０３ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを、基地局１０３ｂに関する機能ブロックの参照符号にはｂを、基地局１０３ｃに関する機能ブロックの参照符号にはｃを付して説明する。
【００３０】
基地局送受信部１２１は、アンテナを介して移動局１０１と無線信号を送受信するものである。
【００３１】
基地局記憶部１２３は、基地局１０３の識別番号情報等を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。
【００３２】
基地局制御部１２５は、基地局１０３の各機能ブロックをはじめとして基地局１０３の全体を制御及び管理している。基地局制御部１２５は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。基地局制御部１２５が行う処理については、後述の図４の説明にて詳述する。
【００３３】
続いて、無線通信システム１１におけるハンドオーバ方法について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【００３４】
まず、移動局１０１は、図１において、基地局１０３ａと通信接続を確立し、通信しながら、方向１０５に沿って移動するとする（図４の１）。移動局制御部１１５は、通信中、基地局１０３ａからの無線信号のＳＮＲを定期的又は不定期的に算出し、移動局記憶部１１３に記憶されている閾値と比較する。そして、移動局１０１がセル１０７ａのセルエッジに近づくほど、基地局１０３ａの電波は移動局１０１に届きにくくなり、基地局１０３ａのＳＮＲは小さくなる。移動局１０１が位置Ｐ１に位置するときに通信先の基地局１０３ａのＳＮＲが閾値未満になったとする（図４の２）。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ１に位置するときの基地局１０３ａからの電波のＳＮＲは１９ｄＢであり、閾値は２０ｄＢであるとする。
【００３５】
すると、移動局制御部１１５は、接続要求信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の３）。接続要求信号は、移動局１０１と通信接続可能な通信先候補装置に届くことになる。通信先候補装置とは、現在移動局１０１と通信を行ってはいないが、移動局１０１と互いに電波が届く距離に位置する装置のことであり、本実施形態では、移動局１０１をセル内に含む基地局１０３ｂ及び１０３ｃとなる。よって、基地局１０３ｂ及び１０３ｃの基地局送受信部１２１ｂ及び１２１ｃは、移動局１０１からの接続要求信号を受信する。
【００３６】
そして、基地局制御部１２５ｂ及び１２５ｃはそれぞれ、基地局記憶部１２３ｂ及び１２３ｃに記憶されている自局の識別番号情報を読み取り、当該識別番号情報を含む応答信号を送信するように基地局送受信部１２１ｂ及び１２１ｃを制御する（図４の４）。
【００３７】
移動局送受信部１１１は、応答信号を受信し、移動局制御部１１５は、応答信号のベースバンド信号からＳＮＲを算出する（図４の５）。移動局制御部１１５は、識別番号情報を基に応答信号を基地局毎に識別する。
【００３８】
基地局１０３ｂは、基地局１０３ｃよりも位置Ｐ１に近いため、基地局１０３ｂの応答信号のＳＮＲのほうが基地局１０３ｃの応答信号のＳＮＲよりも大きくなりやすい。しかし、基地局１０３ｂと位置Ｐ１との間に存在する高層ビル等の障害物１０９により、基地局１０３ｂの応答信号は、基地局１０３ｃの応答信号よりも減衰して移動局１０１に届くことになる。そのため、基地局１０３ｂに関するＳＮＲが基地局１０３ｃに関するＳＮＲよりも小さくなったとする。以下、本実施形態では、位置Ｐ１における基地局１０３ｂ及び１０３ｃの応答信号のＳＮＲはそれぞれ、１０ｄＢ及び２１ｄＢであるとする。
【００３９】
移動局制御部１１５は、移動局１０１と通信接続可能な通信先候補装置（基地局１０３ｂ及び１０３ｃ）のうち、応答信号のＳＮＲが最も大きい第１の通信先候補装置に通信先を切り替える。つまり、本実施形態では、第１の通信先候補装置は、基地局１０３ｃとなる。
【００４０】
よって、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃをハンドオーバにおける新たな通信先（切替先）に決定する。そして、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の６）。
【００４１】
基地局１０３ｃの基地局送受信部１２１ｃは、通信先決定信号を受信し、基地局制御部１２５ｃは、通信先決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｃが通信先に決定されたことを認識する。そして、基地局１０３ｃは、移動局１０１と互いに同期信号を送受信し、移動局１０１との通信を開始する（図４の７）。つまり、ハンドオーバにより、通信先は基地局１０３ａから基地局１０３ｃに切り替わったことになる。
【００４２】
移動局制御部１１５は、通信先決定信号のみならず、通信先候補決定信号を、第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の８）。つまり、本実施形態では、通信先候補装置は、基地局１０３ｃ以外は基地局１０３ｂのみであるので、第１の通信先候補装置（基地局１０３ｃ）以外の所定数の第２の通信先候補装置は、基地局１０３ｂである。なお、通信先候補装置が、基地局１０３ｃ以外複数存在する場合は、そのうちの一部の装置のみを第２の通信先候補装置に設定することができる。例えば、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃ以外の装置のＳＮＲが大きい順に所定数（例えば、２つ）の装置を第２の通信先候補装置に設定することができる。つまり、移動局制御部１１５は、ハンドオーバにより通信先となる可能性の高い基地局のみを対象とすることにより、処理負荷を削減することができる。
【００４３】
なお、本発明は、移動局１０１が、通信先候補決定信号と、通信先決定信号とを別々に送信することに限定されるものではない。例えば、移動局１０１は、通信先候補決定信号と通信先決定信号との役割を併せた優先順位信号を送信することができる。優先順位信号は、ＳＮＲの大きさの順番と基地局の識別番号とが関連付けられた情報を有するものである。最も大きいＳＮＲに関する識別番号が、通信先として決定された基地局を示し、次点移行のＳＮＲに関する識別番号が通信先候補として決定された基地局を示す。移動局１０１は、通信先決定信号、通信先候補決定信号及び優先順位信号をサブチャネル（共通チャネル）で送ることができる。
【００４４】
よって、１０３ｂの基地局送受信部１２１ｂは、通信先候補決定信号を受信する。基地局制御部１２５ｂは、通信先候補決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｂが通信先候補に選ばれ、評価用信号を送信する必要があることを認識する。そして、基地局制御部１２５ｂは、評価用信号を定期的又は不定期的に複数回に亘って移動局１０１に送信するように基地局送受信部１２１ｂを制御する（図４の９）。評価用信号には、送信元である基地局の識別番号情報が含まれているため、送信先である移動局１０１は、識別番号情報を基に評価用信号の送信元を特定できる。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２〜Ｐ４に位置しているときに、基地局１０３ｂは、評価用信号を送信するとする。
【００４５】
なお、第２の通信先候補装置が複数存在し、移動局１０１が複数の基地局から評価用信号を受信する場合、移動局１０１は、複数の基地局からの評価用信号を基地局毎に分離する必要がある。よって、この場合、基地局１０３は、評価用信号を時分割多重方式や周波数分割多重方式で送信することになる。また、基地局１０３が複数アンテナを有する場合、基地局１０３は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）、ＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）、ＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access：空間分割多元接続）といった空間多重伝送方式により、評価用信号を送信することもできる。この場合、移動局１０１は、空間多重伝送方式に対応する移動局送受信部（例えば、空間多重伝送方式がＭＩＭＯである場合複数アンテナを有する移動局送受信部）を備える必要がある。
【００４６】
移動局１０１が基地局１０３ｃと通信している間、移動局制御部１１５は、第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲを定期的又は不定期的に算出する（図４の１０）。更に、移動局制御部１１５は、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲを算出する（図４の１０）。算出されたＳＮＲは、移動局記憶部１１３に記憶される。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置しているときの基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲは、２２ｄＢ、２１ｄＢ及び１４ｄＢであるとする。また、基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲは、２３ｄＢ、２５ｄＢ及び３０ｄＢであるとする。
【００４７】
移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲを算出すると、移動局記憶部１１３に記憶されている閾値と比較する。基地局１０３ｃのＳＮＲが閾値以上である限り、移動局１０１は、基地局１０３ｃと通信し続ける。
【００４８】
ここで、移動局１０１が位置Ｐ４に位置したときに、基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲが閾値未満になったとする（図４の１１）。すると、移動局制御部１１５は、通信先の基地局１０３ｃの無線信号のＳＮＲに基づく評価値及び基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲに基づく評価値を算出する（図４の１２）。評価値は、移動局１０１に電波が届く基地局１０３の通信状態の良さを表す指標であり、値が大きいほど通信状態の良さを表す。
【００４９】
移動局制御部１１５は、例えば、評価値を、通信先候補装置である基地局１０３ｂ及び１０３ｃ毎の、複数のＳＮＲの平均値とすることができる。つまり、第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃに関する評価値は、１９ｄＢ（（２２＋２１＋１４）／３＝１９）となる。また、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂに関する評価値は、２６ｄＢ（（２３＋２５＋３０）／３＝２６）となる。
【００５０】
また、移動局制御部１１５は、例えば、評価値を、通信先候補装置である基地局１０３ｂ及び１０３ｃ毎の、複数のＳＮＲから得られる回帰直線の傾きとすることができる。回帰直線は、例えば最小二乗法により求まる直線である。移動局１０１が位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置しているときの基地局１０３ｂ及び１０３ｃのＳＮＲをグラフにプロットすると図５のようになる。図５の横軸は、移動局１０１の位置であり、縦軸は、ＳＮＲの値［ｄＢ］である。移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときの基地局１０３ｃのＳＮＲから回帰直線１３１の傾きを求めると−４となる。また、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときの基地局１０３ｂのＳＮＲから回帰直線１３３の傾きを求めると３．５となる。つまり、基地局１０３ｃ及び１０３ｂに関する評価値はそれぞれ、−４及び３．５となる。
【００５１】
なお、上記の評価値を求める上で、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときのＳＮＲを使用したが、ＳＮＲを複数使用して評価値を算出する限り、本発明はこの態様に限定されるものではない。そのため、基地局１０３ｃのＳＮＲと基地局１０３ｂのＳＮＲとが、移動局１０１が異なる位置で算出したデータであってもよい。
【００５２】
移動局制御部１１５は、評価値を求めた後、評価値が最も大きい通信先候補装置に決定する。評価値が最も大きい通信先候補装置が、第１の通信先候補装置である場合、ハンドオーバは実行されず、移動局は、第１の通信先候補装置と通信を継続することになる。また、評価値が最も大きい通信先候補装置が、第２の通信先候補装置である場合、移動局は、ハンドオーバにより第１の通信先候補装置から第２の通信先候補装置に通信先を切り替えることになる。なお、移動局制御部１１５は、第１の通信先候補装置及び第２の通信先候補装置の双方ではなく、第２の通信先候補装置のみの評価値を求め、評価値が最も大きい第２の通信先候補装置と通信接続することもできる。
【００５３】
評価値がＳＮＲの平均値である場合、移動局制御部１１５は、通信先を基地局１０３ｂに決定する。
【００５４】
評価値がＳＮＲから得られる回帰直線の傾きである場合、移動局制御部１１５は、通信先を基地局１０３ｂに決定することができる。また、移動局制御部１１５は、評価値を通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の回帰直線の傾きとすることもできる。これにより、回帰直線の傾きは大きいが通信品質値が閾値未満である基地局１０３が通信先の対象から外れる。本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２及びＰ３に位置しているときに、基地局１０３ｃのＳＮＲ（２２ｄＢ及び２１ｄＢ）が閾値（２０ｄＢ）以上となり、移動局１０１が位置Ｐ２〜Ｐ４に位置しているときに、基地局１０３ｂのＳＮＲ（２３ｄＢ、２５ｄＢ及び３０ｄＢ）が閾値（２０ｄＢ）以上となっている。よって、どちらの基地局に関しても閾値以上のＳＮＲが存在するので、移動局制御部１１５は、回帰直線の傾きが最も大きい基地局１０３ｂを通信先に決定する。
【００５５】
そして、移動局制御部１１５は、通信先に決定した基地局１０３ｂの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の１３）。基地局１０３ｂの基地局送受信部１２１ｂは、通信先決定信号を受信し、基地局制御部１２５ｂは、通信先決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｂが通信先に決定されたことを認識する。そして、基地局１０３ｂは、移動局１０１と互いに同期信号を送受信し、移動局１０１との通信を開始（確立）する（図４の１４）。以上より、移動局制御部１１５は、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する。
【００５６】
このように本実施形態では、移動局１０１の移動局制御部１１５は、通信中の第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃのＳＮＲが閾値未満になると、基地局１０３ｃから通信中に受信した複数の無線信号のＳＮＲに基づく評価値と、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂにおける複数の評価用信号のＳＮＲに基づく評価値とのうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する。つまり、移動局制御部１１５は、移動局１０１がある基地局と通信している間も、接続可能な他の基地局の通信状態を監視することにより、ハンドオーバが必要になった場合に、即座に通信状態の良い基地局を特定し、当該基地局と通信することができる。よって、ハンドオーバを実行するために必要な接続要求信号の送信や応答信号のＳＮＲ算出などの処理を省略できる。そのため、ハンドオーバに必要な処理及び時間が削減され、スループットの低下を抑えることができる。また、ハンドオーバ先を決定する上で、複数のＳＮＲに基づいて評価値が決定されるため、一時的なＳＮＲの低下により、基地局の通信状態が必要以上に低く又は高く評価されることを防ぐことができる。更に、基地局１０３は、移動局１０１から評価用信号の送信要求があった場合にのみ評価用信号を送信し、移動局１０１による基地局１０３のＳＮＲの監視のために常に評価用信号を送信するわけではないので、基地局１０３は、評価用信号を送るためのチャネルの占有を最小限に抑えることができる。
【００５７】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、通信先候補装置毎の複数のＳＮＲの平均値とすることができる。移動局制御部１１５は、処理負荷の少ない平均化という方法で基地局の通信状態を評価することができる。
【００５８】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、通信先候補装置毎の複数のＳＮＲから得られる回帰直線の傾きとすることができる。傾きが大きいということは、ある基地局に関して算出されたＳＮＲが時間と共に大きくなっていることであり、移動局１０１が、当該基地局に近づいていることを意味する。そのため、移動局１０１は、ハンドオーバ後も安定した通信を継続できる可能性の高い基地局に通信先を切り替えることができる。
【００５９】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、複数のＳＮＲの少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の傾きとすることができる。これにより、移動局１０１は、現在の通信状態も良く、且つ将来的にも良い通信状態が維持される可能性の高い基地局に通信先を切り替えることができる。
【００６０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００６１】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００６２】
上述の本発明の実施形態の説明において、ハンドオーバにより切り替わる移動局１０１の通信先は基地局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、ハンドオーバにより、移動局と基地局との間の通信を中継する中継局が切り替わる場合に本発明を適用することもできる。
【００６３】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、通信装置は移動局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、通信装置が車両に搭載された中継局であり、中継局の通信先である基地局がハンドオーバにより切り替わる場合に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 無線通信システム
１０１ 移動局
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ 基地局
１０５ 方向
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 領域
１０９ 障害物
１１１ 移動局送受信部
１１３ 移動局記憶部
１１５ 移動局制御部
１２１ 基地局送受信部
１２３ 基地局記憶部
１２５ 基地局制御部
１３１、１３３ 回帰直線
Ａ セルエッジ近傍領域
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置及び通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＴＥシステム（Long Term Evolution）やＸＧＰ（eXtended Global Platform）システムといった無線通信システムでは、基地局と移動局との間の通信品質が劣化すると、移動局と通信する基地局を切り替えるハンドオーバが行われる。
【０００３】
以下、従来のハンドオーバについて図６を用いて説明する（例えば、特許文献１参照）。図６の無線通信システム３１は、移動局３０１と、基地局３０３ａ〜３０３ｃとから構成されるものである。領域３０７ａ〜３０７ｃは、基地局３０３ａ〜３０３ｃのセル（通信可能領域）を示している。セルの境界（セルエッジ）の近傍では、複数のセルが重なり合っている。この重なり合っている領域を以下、セルエッジ近傍領域とする。
【０００４】
移動局３０１は、基地局３０３ａと通信を開始し（通信回線を確立し）（図７の１及び図８の１）、図６の方向３０５のように移動するとする。移動局３０１がセル３０７ａのセルエッジに近づくほど、移動局３０１が基地局３０１ａから受信する電波（受信電波）の品質は劣化し、当該電波のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）は小さくなる。受信電波のＳＮＲが、安定した通信を保証する閾値未満になると、移動局３０１は、閾値以上の電波を送信する基地局に通信先を切り替える。
【０００５】
例えば、移動局３０１がセルエッジ近傍領域Ｂの位置Ｐ３１に位置するときに、通信先である基地局３０３ａからの電波のＳＮＲが閾値未満になったとする（図７の２及び図８の２）。すると移動局３０１は、通信先の基地局を切り替えたい旨を示す接続要求信号を送信する（図７の３及び図８の３）。移動局３０１は、セル３０７ｂ及び３０７ｃの領域内に位置しているため、接続要求信号は、基地局３０３ｂ及び３０３ｃに届くことになる。基地局３０３ｂ及び３０３ｃは、接続要求信号を受け、自局の識別番号情報を含む応答信号を送信する（図７の４及び図８の４）。そして、移動局３０１は、受信した応答信号から、各基地局のＳＮＲを算出する（図７の５及び図８の５）。移動局３０１は、ＳＮＲが閾値以上であり、且つ最も大きい電波を送信する基地局を新たな通信先として決定する。図７においては、基地局３０３ｂのＳＮＲが最も大きいとする。
【０００６】
その後、移動局３０１は、決定された基地局３０３ｂの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信する（図７の６）。通信先決定信号を受信した基地局３０３ｂは、通信先決定信号の識別番号情報から自局が通信先として決定されたことを認識できる。そして、基地局３０３ｂは、移動局３０１と互いに同期信号を送受信し、移動局３０１との通信を開始する（図７の７）。ハンドオーバにより通信先が基地局３０３ａから基地局３０３ｂに切り替わるので、移動局３０１は、基地局３０３ａのセルを越えて移動しても、通信回線の切断なく、通信を継続することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−７８６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のハンドオーバでは、基地局からの応答信号のＳＮＲのみに基づいて通信先の基地局を決定するわけだが、ＳＮＲは、測定時の通信環境の影響を強く受けるものである。例えば、移動局の移動に伴うフェージングや通信を妨害する障害物の出現により、一時的にＳＮＲが低下することがある。そのため、一時的なＳＮＲの低下により、本来通信状態の最も良い基地局が通信先として選択されないおそれがある。
【０００９】
例えば、移動局３０１が位置Ｐ３１に位置するときに、基地局３０３ｂからの電波のＳＮＲが一時的に低下し、基地局３０３ｃに関するＳＮＲよりも小さくなったとする。すると、移動局３０１は、基地局３０３ｃを通信先として決定し、通信先決定信号を送信する（図８の６）。そして、移動局３０１と基地局３０３ｃとは、通信を開始することになる（図８の７）。つまり、移動局は、通信状態の最も良い基地局以外の基地局に通信先を切り替えることがある。
【００１０】
基地局３０３ｃは、移動局３０１にとって、通信状態の最も良い基地局ではないので、ＳＮＲが閾値未満になりやすい。移動局３０１が位置Ｐ３２に位置するときに、基地局３０３ｃに関するＳＮＲが閾値未満になるとする（図８の８）。すると、移動局３０１は、再度、接続要求信号を送信し（図８の９）、基地局３０３ｂから応答信号を受信し（図８の１０）、応答信号のＳＮＲを算出する必要がある（図８の１１）。通信状態の最も良い基地局３０３ｂの一時的なＳＮＲの低下が解消されていると、移動局３０１は、基地局３０３ｂに通信先決定信号を送信し（図８の１２）、移動局３０１は、通信先を移動局３０３ｃから３０３ｂに切り替えることになる（図８の１３）。一時的なＳＮＲの低下に伴いハンドオーバの回数が増えると、ハンドオーバの度に図８の９〜１３に示すような処理が必要となる。よって、通信回線を確立するために時間を要することになり、移動局と基地局との間の通信におけるスループットが低下してしまう。このような状況は、フェージング環境下や見通し外通信下で特に問題となる。
【００１１】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、スループットの低下を効率的に抑えてハンドオーバできる通信装置及び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】
【００１２】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る発明は、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、通信接続した第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部
を備える通信装置である。
【００１３】
また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値の平均値とすることを特徴とするものである。
【００１４】
また、第３の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値から得られる回帰直線の傾きとすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る中継装置において、前記評価値を、複数の前記通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の前記傾きとすることを特徴とするものである。
【００１６】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１７】
例えば、本発明の第１の観点を方法として実現させた通信制御方法は、
通信装置における通信制御方法において、当該通信装置が、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続するステップと、
前記第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求するステップと、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続するステップと
を含むものである。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように構成された本発明に係る通信装置及び通信制御方法によれば、通信装置は、ハンドオーバを実行するための接続要求信号の送信や応答信号のＳＮＲ算出の処理及びそれに必要な時間が削減され、スループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る移動局の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る通信品質値の一例である。
【図６】図６は、従来の概略的な無線通信システム構成図である。
【図７】図７は、従来の移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【図８】図８は、従来の移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の通信装置を移動局に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム１１は、移動局１０１と、複数の基地局１０３（１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃ）とから構成されている。無線通信システム１１は、ハンドオーバが行われるシステム、例えばＬＴＥシステムやＸＧＰシステムである。移動局１０１は、例えば、携帯電話端末やＸＧＰ端末である。移動局１０１は、方向１０５に沿って移動するものとし、位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４は、移動中のある時点での移動局１０１の位置を示すものである。基地局１０３ａ〜１０３ｃは、移動局１０１と無線回線を確立して通信する。なお、本実施形態では、複数の基地局１０３の数を３つとしているが、本発明の基地局の数は３つに限定されるわけではなく、基地局の数を４つ以上にすることができる。
【００２２】
領域１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｃはそれぞれ、基地局１０３ａ、１０３ｂ及び１０３ｃのセル（通信可能領域）を示している。つまり、領域１０７ａ〜１０７ｃが重なり合うセルエッジ近傍領域Ａでは、移動局１０１は、３つの基地局１０３ａ〜１０３ｃと通信接続することが可能である。領域１０７ｂ内には、移動局１０１と基地局１０３ｂとの通信を妨害する障害物１０９が存在するものとする。
【００２３】
図２は、本発明の一実施形態に係る移動局の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の移動局１０１は、移動局送受信部１１１（請求項における送受信部）と移動局記憶部１１３と移動局制御部１１５（請求項における制御部）とを備えている。
【００２４】
移動局送受信部１１１は、アンテナを介して基地局１０３と無線信号を送受信するものである。移動局送受信部１１１は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、移動局制御部１１５に送る。また、移動局送受信部１１１は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより、無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を基地局１０３に送信する。
【００２５】
移動局送受信部１１１が基地局１０３へ送信する無線信号は、例えば接続要求信号、通信先決定信号、通信先候補決定信号等である。また、移動局送受信部１１１が基地局１０３から受信する無線信号は、応答信号、評価用信号等である。接続要求信号は、ハンドオーバにより通信先の基地局を切り替えたい旨を示す信号であり、当該信号を受信した基地局１０３は、移動局１０１に応答信号を送信する。応答信号は、基地局１０３の識別番号情報を含むものであり、移動局１０１は、当該応答信号の受信により、後述する通信品質値を求める。通信先決定信号は、ハンドオーバによる新たな通信先（切替先）の基地局の識別番号情報を含むものである。識別番号情報に対応する基地局が通信先決定信号を受信すると、当該基地局は、自局が通信先に選ばれたことを認識できる。通信先候補決定信号は、評価用信号を複数回に亘って送信するよう基地局１０３に要求するものであり、要求先の基地局の識別番号情報を含むものである。評価用信号は、基地局１０３の識別番号情報を含むものであり、移動局１０１は、当該評価用信号の受信により、後述する通信品質値を求める。
【００２６】
移動局記憶部１１３は、移動局送受信部１１１により受信された無線信号の通信品質値や通信品質に関する閾値等の各種情報を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。通信品質値とは、例えばＳＮＲ、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波対干渉雑音比）などであり、通信品質値が大きいほど通信先である基地局１０３の通信状態の良さを表す。以下、本実施形態では、通信品質値はＳＮＲであるとする。
【００２７】
通信品質に関する閾値とは、移動局１０１が基地局１０３と安定した通信を行うことができるか否かを判断するための基準であり、ハンドオーバの必要性を決定するための基準となる。通信品質値が閾値以上であると、移動局１０１は、通信中の基地局１０３と安定した通信を行うことができると判断する。そのため、移動局１０１は、ハンドオーバの実行は不要であると判断する。また、通信品質値が閾値未満であると、移動局１０１は、通信中の基地局１０３と安定した通信を行うことが困難であり、ハンドオーバが必要であると判断される。
【００２８】
移動局制御部１１５は、移動局１０１の各機能ブロックをはじめとして移動局１０１の全体を制御及び管理している。移動局制御部１１５は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。移動局制御部１１５は、移動局送受信部１１１から受けとったベースバンド信号からＳＮＲを算出し、当該ＳＮＲに基づいてハンドオーバによる切替先を決定する。移動局制御部１１５が行うその他の処理については、後述の図４の説明にて詳述する。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の基地局１０３は、基地局送受信部１２１と基地局記憶部１２３と基地局制御部１２５とを備えている。なお、図３に示された基地局１０３に関する機能ブロックは、基地局１０３ａ〜１０３ｃにおいて共通であり、基地局１０３ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを、基地局１０３ｂに関する機能ブロックの参照符号にはｂを、基地局１０３ｃに関する機能ブロックの参照符号にはｃを付して説明する。
【００３０】
基地局送受信部１２１は、アンテナを介して移動局１０１と無線信号を送受信するものである。
【００３１】
基地局記憶部１２３は、基地局１０３の識別番号情報等を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。
【００３２】
基地局制御部１２５は、基地局１０３の各機能ブロックをはじめとして基地局１０３の全体を制御及び管理している。基地局制御部１２５は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。基地局制御部１２５が行う処理については、後述の図４の説明にて詳述する。
【００３３】
続いて、無線通信システム１１におけるハンドオーバ方法について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る移動局と基地局との間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。
【００３４】
まず、移動局１０１は、図１において、基地局１０３ａと通信接続を確立し、通信しながら、方向１０５に沿って移動するとする（図４の１）。移動局制御部１１５は、通信中、基地局１０３ａからの無線信号のＳＮＲを定期的又は不定期的に算出し、移動局記憶部１１３に記憶されている閾値と比較する。そして、移動局１０１がセル１０７ａのセルエッジに近づくほど、基地局１０３ａの電波は移動局１０１に届きにくくなり、基地局１０３ａのＳＮＲは小さくなる。移動局１０１が位置Ｐ１に位置するときに通信先の基地局１０３ａのＳＮＲが閾値未満になったとする（図４の２）。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ１に位置するときの基地局１０３ａからの電波のＳＮＲは１９ｄＢであり、閾値は２０ｄＢであるとする。
【００３５】
すると、移動局制御部１１５は、接続要求信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の３）。接続要求信号は、移動局１０１と通信接続可能な通信先候補装置に届くことになる。通信先候補装置とは、現在移動局１０１と通信を行ってはいないが、移動局１０１と互いに電波が届く距離に位置する装置のことであり、本実施形態では、移動局１０１をセル内に含む基地局１０３ｂ及び１０３ｃとなる。よって、基地局１０３ｂ及び１０３ｃの基地局送受信部１２１ｂ及び１２１ｃは、移動局１０１からの接続要求信号を受信する。
【００３６】
そして、基地局制御部１２５ｂ及び１２５ｃはそれぞれ、基地局記憶部１２３ｂ及び１２３ｃに記憶されている自局の識別番号情報を読み取り、当該識別番号情報を含む応答信号を送信するように基地局送受信部１２１ｂ及び１２１ｃを制御する（図４の４）。
【００３７】
移動局送受信部１１１は、応答信号を受信し、移動局制御部１１５は、応答信号のベースバンド信号からＳＮＲを算出する（図４の５）。移動局制御部１１５は、識別番号情報を基に応答信号を基地局毎に識別する。
【００３８】
基地局１０３ｂは、基地局１０３ｃよりも位置Ｐ１に近いため、基地局１０３ｂの応答信号のＳＮＲのほうが基地局１０３ｃの応答信号のＳＮＲよりも大きくなりやすい。しかし、基地局１０３ｂと位置Ｐ１との間に存在する高層ビル等の障害物１０９により、基地局１０３ｂの応答信号は、基地局１０３ｃの応答信号よりも減衰して移動局１０１に届くことになる。そのため、基地局１０３ｂに関するＳＮＲが基地局１０３ｃに関するＳＮＲよりも小さくなったとする。以下、本実施形態では、位置Ｐ１における基地局１０３ｂ及び１０３ｃの応答信号のＳＮＲはそれぞれ、１０ｄＢ及び２１ｄＢであるとする。
【００３９】
移動局制御部１１５は、移動局１０１と通信接続可能な通信先候補装置（基地局１０３ｂ及び１０３ｃ）のうち、応答信号のＳＮＲが最も大きい第１の通信先候補装置に通信先を切り替える。つまり、本実施形態では、第１の通信先候補装置は、基地局１０３ｃとなる。
【００４０】
よって、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃをハンドオーバにおける新たな通信先（切替先）に決定する。そして、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の６）。
【００４１】
基地局１０３ｃの基地局送受信部１２１ｃは、通信先決定信号を受信し、基地局制御部１２５ｃは、通信先決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｃが通信先に決定されたことを認識する。そして、基地局１０３ｃは、移動局１０１と互いに同期信号を送受信し、移動局１０１との通信を開始する（図４の７）。つまり、ハンドオーバにより、通信先は基地局１０３ａから基地局１０３ｃに切り替わったことになる。
【００４２】
移動局制御部１１５は、通信先決定信号のみならず、通信先候補決定信号を、第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の８）。つまり、本実施形態では、通信先候補装置は、基地局１０３ｃ以外は基地局１０３ｂのみであるので、第１の通信先候補装置（基地局１０３ｃ）以外の所定数の第２の通信先候補装置は、基地局１０３ｂである。なお、通信先候補装置が、基地局１０３ｃ以外複数存在する場合は、そのうちの一部の装置のみを第２の通信先候補装置に設定することができる。例えば、移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃ以外の装置のＳＮＲが大きい順に所定数（例えば、２つ）の装置を第２の通信先候補装置に設定することができる。つまり、移動局制御部１１５は、ハンドオーバにより通信先となる可能性の高い基地局のみを対象とすることにより、処理負荷を削減することができる。
【００４３】
なお、本発明は、移動局１０１が、通信先候補決定信号と、通信先決定信号とを別々に送信することに限定されるものではない。例えば、移動局１０１は、通信先候補決定信号と通信先決定信号との役割を併せた優先順位信号を送信することができる。優先順位信号は、ＳＮＲの大きさの順番と基地局の識別番号とが関連付けられた情報を有するものである。最も大きいＳＮＲに関する識別番号が、通信先として決定された基地局を示し、次点移行のＳＮＲに関する識別番号が通信先候補として決定された基地局を示す。移動局１０１は、通信先決定信号、通信先候補決定信号及び優先順位信号をサブチャネル（共通チャネル）で送ることができる。
【００４４】
よって、１０３ｂの基地局送受信部１２１ｂは、通信先候補決定信号を受信する。基地局制御部１２５ｂは、通信先候補決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｂが通信先候補に選ばれ、評価用信号を送信する必要があることを認識する。そして、基地局制御部１２５ｂは、評価用信号を定期的又は不定期的に複数回に亘って移動局１０１に送信するように基地局送受信部１２１ｂを制御する（図４の９）。評価用信号には、送信元である基地局の識別番号情報が含まれているため、送信先である移動局１０１は、識別番号情報を基に評価用信号の送信元を特定できる。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２〜Ｐ４に位置しているときに、基地局１０３ｂは、評価用信号を送信するとする。
【００４５】
なお、第２の通信先候補装置が複数存在し、移動局１０１が複数の基地局から評価用信号を受信する場合、移動局１０１は、複数の基地局からの評価用信号を基地局毎に分離する必要がある。よって、この場合、基地局１０３は、評価用信号を時分割多重方式や周波数分割多重方式で送信することになる。また、基地局１０３が複数アンテナを有する場合、基地局１０３は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）、ＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）、ＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access：空間分割多元接続）といった空間多重伝送方式により、評価用信号を送信することもできる。この場合、移動局１０１は、空間多重伝送方式に対応する移動局送受信部（例えば、空間多重伝送方式がＭＩＭＯである場合複数アンテナを有する移動局送受信部）を備える必要がある。
【００４６】
移動局１０１が基地局１０３ｃと通信している間、移動局制御部１１５は、第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲを定期的又は不定期的に算出する（図４の１０）。更に、移動局制御部１１５は、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲを算出する（図４の１０）。算出されたＳＮＲは、移動局記憶部１１３に記憶される。以下、本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置しているときの基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲは、２２ｄＢ、２１ｄＢ及び１４ｄＢであるとする。また、基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲは、２３ｄＢ、２５ｄＢ及び３０ｄＢであるとする。
【００４７】
移動局制御部１１５は、基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲを算出すると、移動局記憶部１１３に記憶されている閾値と比較する。基地局１０３ｃのＳＮＲが閾値以上である限り、移動局１０１は、基地局１０３ｃと通信し続ける。
【００４８】
ここで、移動局１０１が位置Ｐ４に位置したときに、基地局１０３ｃからの無線信号のＳＮＲが閾値未満になったとする（図４の１１）。すると、移動局制御部１１５は、通信先の基地局１０３ｃの無線信号のＳＮＲに基づく評価値及び基地局１０３ｂからの評価用信号のＳＮＲに基づく評価値を算出する（図４の１２）。評価値は、移動局１０１に電波が届く基地局１０３の通信状態の良さを表す指標であり、値が大きいほど通信状態の良さを表す。
【００４９】
移動局制御部１１５は、例えば、評価値を、通信先候補装置である基地局１０３ｂ及び１０３ｃ毎の、複数のＳＮＲの平均値とすることができる。つまり、第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃに関する評価値は、１９ｄＢ（（２２＋２１＋１４）／３＝１９）となる。また、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂに関する評価値は、２６ｄＢ（（２３＋２５＋３０）／３＝２６）となる。
【００５０】
また、移動局制御部１１５は、例えば、評価値を、通信先候補装置である基地局１０３ｂ及び１０３ｃ毎の、複数のＳＮＲから得られる回帰直線の傾きとすることができる。回帰直線は、例えば最小二乗法により求まる直線である。移動局１０１が位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置しているときの基地局１０３ｂ及び１０３ｃのＳＮＲをグラフにプロットすると図５のようになる。図５の横軸は、移動局１０１の位置であり、縦軸は、ＳＮＲの値［ｄＢ］である。移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときの基地局１０３ｃのＳＮＲから回帰直線１３１の傾きを求めると−４となる。また、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときの基地局１０３ｂのＳＮＲから回帰直線１３３の傾きを求めると３．５となる。つまり、基地局１０３ｃ及び１０３ｂに関する評価値はそれぞれ、−４及び３．５となる。
【００５１】
なお、上記の評価値を求める上で、移動局１０１が位置Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に位置するときのＳＮＲを使用したが、ＳＮＲを複数使用して評価値を算出する限り、本発明はこの態様に限定されるものではない。そのため、基地局１０３ｃのＳＮＲと基地局１０３ｂのＳＮＲとが、移動局１０１が異なる位置で算出したデータであってもよい。
【００５２】
移動局制御部１１５は、評価値を求めた後、評価値が最も大きい通信先候補装置に決定する。評価値が最も大きい通信先候補装置が、第１の通信先候補装置である場合、ハンドオーバは実行されず、移動局は、第１の通信先候補装置と通信を継続することになる。また、評価値が最も大きい通信先候補装置が、第２の通信先候補装置である場合、移動局は、ハンドオーバにより第１の通信先候補装置から第２の通信先候補装置に通信先を切り替えることになる。なお、移動局制御部１１５は、第１の通信先候補装置及び第２の通信先候補装置の双方ではなく、第２の通信先候補装置のみの評価値を求め、評価値が最も大きい第２の通信先候補装置と通信接続することもできる。
【００５３】
評価値がＳＮＲの平均値である場合、移動局制御部１１５は、通信先を基地局１０３ｂに決定する。
【００５４】
評価値がＳＮＲから得られる回帰直線の傾きである場合、移動局制御部１１５は、通信先を基地局１０３ｂに決定することができる。また、移動局制御部１１５は、評価値を通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の回帰直線の傾きとすることもできる。これにより、回帰直線の傾きは大きいが通信品質値が閾値未満である基地局１０３が通信先の対象から外れる。本実施形態では、移動局１０１が位置Ｐ２及びＰ３に位置しているときに、基地局１０３ｃのＳＮＲ（２２ｄＢ及び２１ｄＢ）が閾値（２０ｄＢ）以上となり、移動局１０１が位置Ｐ２〜Ｐ４に位置しているときに、基地局１０３ｂのＳＮＲ（２３ｄＢ、２５ｄＢ及び３０ｄＢ）が閾値（２０ｄＢ）以上となっている。よって、どちらの基地局に関しても閾値以上のＳＮＲが存在するので、移動局制御部１１５は、回帰直線の傾きが最も大きい基地局１０３ｂを通信先に決定する。
【００５５】
そして、移動局制御部１１５は、通信先に決定した基地局１０３ｂの識別番号情報を含む通信先決定信号を送信するように移動局送受信部１１１を制御する（図４の１３）。基地局１０３ｂの基地局送受信部１２１ｂは、通信先決定信号を受信し、基地局制御部１２５ｂは、通信先決定信号に含まれる識別番号情報から自局１０３ｂが通信先に決定されたことを認識する。そして、基地局１０３ｂは、移動局１０１と互いに同期信号を送受信し、移動局１０１との通信を開始（確立）する（図４の１４）。以上より、移動局制御部１１５は、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する。
【００５６】
このように本実施形態では、移動局１０１の移動局制御部１１５は、通信中の第１の通信先候補装置である基地局１０３ｃのＳＮＲが閾値未満になると、基地局１０３ｃから通信中に受信した複数の無線信号のＳＮＲに基づく評価値と、第２の通信先候補装置である基地局１０３ｂにおける複数の評価用信号のＳＮＲに基づく評価値とのうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する。つまり、移動局制御部１１５は、移動局１０１がある基地局と通信している間も、接続可能な他の基地局の通信状態を監視することにより、ハンドオーバが必要になった場合に、即座に通信状態の良い基地局を特定し、当該基地局と通信することができる。よって、ハンドオーバを実行するために必要な接続要求信号の送信や応答信号のＳＮＲ算出などの処理を省略できる。そのため、ハンドオーバに必要な処理及び時間が削減され、スループットの低下を抑えることができる。また、ハンドオーバ先を決定する上で、複数のＳＮＲに基づいて評価値が決定されるため、一時的なＳＮＲの低下により、基地局の通信状態が必要以上に低く又は高く評価されることを防ぐことができる。更に、基地局１０３は、移動局１０１から評価用信号の送信要求があった場合にのみ評価用信号を送信し、移動局１０１による基地局１０３のＳＮＲの監視のために常に評価用信号を送信するわけではないので、基地局１０３は、評価用信号を送るためのチャネルの占有を最小限に抑えることができる。
【００５７】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、通信先候補装置毎の複数のＳＮＲの平均値とすることができる。移動局制御部１１５は、処理負荷の少ない平均化という方法で基地局の通信状態を評価することができる。
【００５８】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、通信先候補装置毎の複数のＳＮＲから得られる回帰直線の傾きとすることができる。傾きが大きいということは、ある基地局に関して算出されたＳＮＲが時間と共に大きくなっていることであり、移動局１０１が、当該基地局に近づいていることを意味する。そのため、移動局１０１は、ハンドオーバ後も安定した通信を継続できる可能性の高い基地局に通信先を切り替えることができる。
【００５９】
また本実施形態では、移動局制御部１１５は、評価値を、複数のＳＮＲの少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の傾きとすることができる。これにより、移動局１０１は、現在の通信状態も良く、且つ将来的にも良い通信状態が維持される可能性の高い基地局に通信先を切り替えることができる。
【００６０】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００６１】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００６２】
上述の本発明の実施形態の説明において、ハンドオーバにより切り替わる移動局１０１の通信先は基地局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、ハンドオーバにより、移動局と基地局との間の通信を中継する中継局が切り替わる場合に本発明を適用することもできる。
【００６３】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、通信装置は移動局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、通信装置が車両に搭載された中継局であり、中継局の通信先である基地局がハンドオーバにより切り替わる場合に本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１１ 無線通信システム
１０１ 移動局
１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ 基地局
１０５ 方向
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 領域
１０９ 障害物
１１１ 移動局送受信部
１１３ 移動局記憶部
１１５ 移動局制御部
１２１ 基地局送受信部
１２３ 基地局記憶部
１２５ 基地局制御部
１３１、１３３ 回帰直線
Ａ セルエッジ近傍領域
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、通信接続した第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部
を備える通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値の平均値とすることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値から得られる回帰直線の傾きとすることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、複数の前記通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の前記傾きとすることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
通信装置における通信制御方法において、当該通信装置が、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続するステップと、
前記第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求するステップと、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続するステップと
を含む通信制御方法。
【請求項１】
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、通信接続した第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求し、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続する制御部
を備える通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値の平均値とすることを特徴とする通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、前記通信先候補装置毎の複数の前記通信品質値から得られる回帰直線の傾きとすることを特徴とする通信装置。
【請求項４】
請求項３に記載の通信装置において、前記制御部は、前記評価値を、複数の前記通信品質値の少なくとも１つが閾値以上である通信先候補装置毎の前記傾きとすることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
通信装置における通信制御方法において、当該通信装置が、
自装置と通信接続可能な通信先候補装置のうち、第１の通信先候補装置と通信接続するステップと、
前記第１の通信先候補装置以外の所定数の第２の通信先候補装置それぞれに、評価用信号を複数回に亘って送信するよう要求するステップと、
前記第１の通信先候補装置の通信品質値が閾値未満になると、前記第２の通信先候補装置それぞれにおける前記複数の評価用信号の通信品質値に基づく評価値のうち、評価値が最も大きい通信先候補装置と通信接続するステップと
を含む通信制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４６２９４（Ｐ２０１３−４６２９４Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３８４８（Ｐ２０１１−１８３８４８）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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