JP2011071811A - 通信システム、基地局装置、端末装置、サーバ装置および通信方法 - Google Patents

通信システム、基地局装置、端末装置、サーバ装置および通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エリア内に無線通信ユーザが居ない時には基地局装置を省電力モードにすることで、電力消費量を削減する。
【解決手段】通信システムは、端末装置100と、端末装置100と無線通信を行う基地局装置200-1〜4と、複数の基地局装置200-1〜4と情報をやり取りするサーバ装置300とを含み、端末装置100または基地局装置200-1〜4において通信相手からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出したことに基づき、端末装置100の位置情報を取得する位置情報取得部と、サーバ装置300にて、位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置200-1〜4を選択し、選択した基地局装置200-1〜4へ状態指示を行う状態指示部と、選択した基地局装置200-1〜4にて、状態指示に基づき選択した基地局装置の状態を制御する基地局装置状態制御部とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムに関する。
今日、移動体通信を行う通信システムには、移動する端末装置と基地局装置Aが通信を行っているとき、端末装置がある基地局装置Aの通信エリアから他の基地局装置Bの通信エリアへ移動するなどし、受信電力が弱くなるなどの変移を検出すると、ハンドオーバ(或いはハンドオフ)を行い、これまで通信していた基地局装置Aとの通信の終了と併せ、新たな基地局装置Bとの通信を開始し、通信状態を維持する技術がある。
このようなハンドオーバを実現するためには、端末装置が基地局装置Aと通信中であるときから基地局装置Bは通信可能な状態(稼動状態)で待機している必要がある。
このため一般に基地局装置は、端末装置との通信を行っているか否かにかかわらず、常時稼動している。
引用文献(非特許文献)には、WiMAXシステムにおけるハンドオーバ(handover)についての記載がある。
社団法人 電波産業会発行 ARIB STD−T94 Version 1.3 OFDMA Broadband Mobile Wireless Access System(WiMAXTM applied in Japan)
前述のような通信システムでは、無線通信システムの基地局装置は常時無線サービスを提供できるようにするために、自エリア内にその時点で無線サービスを利用している端末装置がいない場合でも電源を常にONにするなど稼動させておく必要があり、電源電力を無駄に消費する可能性がある。
また、小型基地局装置は通常の基地局装置の電波が届かない極小エリアに設置されることがあり、このような場合、時間帯に応じた利用者の増減が激しく、利用者が居ない場合も顕著となる。
しかし、利用者が少なくても基地局装置の電源を落としてしまうと、隣接する基地局装置から移動してきたユーザの無線端末装置を検出することができずハンドオーバができなくなるため、このようなユーザに対して圏外となり無線通信サービスを提供できなくなる。
本発明における通信システムは、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含み、端末装置または基地局装置において通信相手からの無線信号を受信し、受信電力を検出する電力検出部と、電力検出部が所定の電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、サーバ装置にて、位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行う状態指示部と、選択した基地局装置にて、状態指示に基づき選択した基地局装置の状態を制御する基地局装置状態制御部とを備えることを特徴とする。
またさらに、状態指示部は端末装置の位置情報に対し、基地局装置の位置或いは基地局装置が提供し得るセルエリアが、所定の距離より近い或いは他の基地局装置に対し比較的近いことを、対象とする基地局装置として選択するための条件に含めることを特徴としても良い。
またさらに、端末装置の位置情報を取得した後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とする。
本発明における端末装置は、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置とを含む通信システムにおいて、端末装置において通信相手である基地局装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出する電力検出部と、検出結果を、無線通信により基地局装置へ伝達することを特徴としても良い。
本発明における端末装置は、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置とを含む通信システムにおける端末装置であって、端末装置において端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、端末装置または基地局装置において、通信相手からの受信電力が所定の電力より低いことを検出したことに基づき、前記位置情報を前記基地局装置へ伝達することを特徴とする。
本発明における端末装置は、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置とを含む通信システムにおいて、GPS(Global Positioning System)受信部を位置情報取得部として含み、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出したことに基づき、GPS受信部より位置情報を取得する位置情報取得部と、取得した位置情報を、無線通信により基地局装置へ伝達することを特徴とする。
本発明における端末装置は、端末装置と端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける端末装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出する電力検出部と、複数の基地局装置が送信する所定の信号を受信することにより、複数の基地局装置毎の受信電力値に基づく所定信号受信電力情報を得、所定の受信電力を検出したことに基づき、複数の基地局装置の何れかに所定信号受信電力情報を送信する送信手段とを含むことを特徴とする。
本発明における基地局装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、電力検出部は基地局装置にあり、端末装置が送信した無線信号を受信し、該受信した無線信号の受信電力を検出することを特徴とする。
本発明における基地局装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、端末装置は、複数の基地局装置が送信する所定の信号を受信することにより、複数の基地局装置毎の受信電力値に基づく所定信号受信電力情報を得、複数の基地局装置の何れかに所定信号受信電力情報を送信し、基地局装置は、所定信号受信電力情報を受信し、所定信号受信電力情報に含まれた基地局装置の位置に関する情報と端末装置における受信電力との関係から、端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部を含むことを特徴とする。
本発明における基地局装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、複数の基地局装置にて所定の端末装置からの所定信号を受信し、複数の基地局装置毎の受信電力値に基づく情報をサーバ装置へ送信することを特徴とする。
本発明における基地局装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し、受信電力を検出する電力検出部と、所定の電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、端末装置の位置情報を取得した後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とする。
本発明における基地局装置は、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、サーバ装置にて、選択した基地局装置へ状態指示を行い、選択した基地局装置は、状態指示に基づき選択した基地局装置の状態を制御する基地局装置状態制御部とを備えることを特徴とする。
本発明における基地局装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得するために、端末装置が、複数の基地局装置が送信する所定の信号を受信することにより、複数の基地局装置毎の受信電力値に基づく所定信号受信電力情報を得、複数の基地局装置の何れかに所定信号受信電力情報を送信し、基地局装置が、所定信号受信電力情報を受信し、所定信号受信電力情報に含まれた基地局装置の位置に関する情報と端末装置における受信電力との関係から、端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部を備えることを特徴とする。
本発明におけるサーバ装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、複数の基地局装置にて所定の端末装置からの所定信号を受信し、複数の基地局装置毎の受信電力値に基づく情報をサーバ装置へ送信し、複数の基地局装置の位置に関する情報と基地局装置毎の受信電力値とに基づき端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部を備えることを特徴とする。
本発明におけるサーバ装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得し、サーバ装置にて、位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行う状態指示部を含むことを特徴とする。
さらに、本発明におけるサーバ装置は、状態指示部を含むみ、複数の基地局装置の何れかに含まれ、通信ネットワークを介して他の基地局装置と通信を行い、選択した他の基地局装置へ状態指示を行うことを特徴としても良い。
本発明におけるサーバ装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得し、位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ指示を行う状態指示部を含み、状態指示部は端末装置の位置情報に対し、基地局装置の位置或いは基地局装置が提供し得るセルエリアが、所定の距離より近い或いは他の基地局装置に対し比較的近いことを、対象とする基地局装置として選択するための条件に含めることを特徴とする。
本発明におけるサーバ装置は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、端末装置または基地局装置において、通信相手である基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の電力を検出し、検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得し、端末装置の位置情報を取得した後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とする。
本発明における通信方法は、端末装置と、端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける通信方法であって、端末装置または基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し、電力を検出するステップと、所定の電力を検出したことに基づき、端末装置の位置情報を取得するステップと、サーバ装置にて、位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行うステップと、選択した基地局装置にて、状態指示に基づき選択した基地局装置の状態を制御するステップと、を含むこと特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、エリア内に無線通信ユーザが居ない時には基地局装置を省電力モードにすることができ、電力消費量を削減することができる。特に普段ユーザがエリア内に居ない基地局装置においては大幅な電力消費量の削減することができる。
本発明の第1の実施形態に係る通信システムの構成図である。 本発明の実施形態に係る端末装置の構成ブロック図である。 本発明の実施形態に係る基地局装置の構成ブロック図である。 本発明の実施形態に係るサーバ装置の構成ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る図1に示すシステム構成において、本発明の流れを示すシーケンス図である。 本発明の第2の実施形態に係る通信システムの構成図である。 本発明の第2の実施形態に係る図6に示すシステム構成において、本発明の流れを示すシーケンス図である。
(本発明の第1の実施形態に係る構成)
以降、図を用いて本発明の構成、手順について説明する。
図1は、本発明の実施形態に関わる通信システム10−1の構成図である。
端末装置100は、基地局装置200−1と通信中である。 このとき基地局装置200−1の通信サービス提供可能な範囲(セルエリア)はセルエリア201の円で示される範囲となる。
基地局装置200−1は、サーバ装置300と通信ネットワークなどを通じて接続されており、この通信ネットワークを介して制御情報その他の情報のやり取りが行われる。なお、通信ネットワークは、インターネット網や、ISDN網などでよい。
サーバ装置300には、基地局装置200−1のほかにも基地局装置200−2、基地局装置200−3、基地局装置200−4など、複数の基地局装置と通信ネットワークを通じて接続されている。
通信システム10−1内に複数ある基地局装置は、それぞれセルエリアを有しており、他の基地局装置のセルエリアと一部重複していることが多い。
このセルエリアの重複した部分を端末装置100が移動する場合は、ハンドオーバを行うことにより、通信を継続することができる。
ハンドオーバの動作の一例を、図1を用いて説明する。
端末装置100は基地局装置200−1と通信中に図中の矢印で示される移動方向へ移動した場合、セルエリア201の端に近づくにつれ、基地局装置200−1との距離が離れることから、通信中の基地局装置200−1と端末装置100それぞれにおいて平均的な受信電力が下がってゆく。
このまま電力が下がれば通信を行う装置の何れかが通信が不可能な受信電力となり、通信が途絶える。
多くのハンドオーバ可能な通信システムでは、基地局装置200−1または、端末装置100の何れかが所定の受信電力よりも小さい受信電力を検出した場合にハンドオーバの処理を開始する。
ハンドオーバの処理を開始すると、端末装置100はその位置で受信可能な基地局装置を検索する。
この検索は例えば、各基地局装置が通信相手の有無に関わらず一方的に送信している信号(例えばブロードキャスト信号や制御信号と称される信号)を受信し、受信した信号に含まれる基地局装置毎に識別ID情報と受信電力を記憶または記録したリストに対して行う。
検索により最も高い受信電力であった基地局装置を探し、この基地局装置の識別IDによりハンドオーバ先とする基地局装置を決定する。
図1では、移動方向を示す矢印上を端末装置100がセルエリア201の端近くまで移動した場所でハンドオーバ動作を行えば、端末装置100が基地局装置200−2のセルエリア202に入っていることから、前述の検索により基地局装置200−2をハンドオーバ先基地局装置として検出することができる。
端末装置100が基地局装置200−2を検出した後の端末装置100の動作は、基地局装置200−2との通信を開始し、これまで通信を行っていた基地局装置200−1との通信を切断すればよい。
なお、端末装置100が行っていた通信は、ハンドオーバ実施前に基地局装置200−1を介して通信ネットワーク上の図示されない所定の通信装置に対して行われているが、ハンドオーバ後は基地局装置200−2を介して同じ所定の通信装置に対して行われるようネットワーク側で通信を媒介する基地局装置の切り替えが行われる。
このような切り替え作業をサーバ装置300が各基地局装置と情報をやり取りすることにより執り行うように動作しても良い。
ところで、前述したハンドオーバの動作では、端末装置100の移動先にあるセルエリアを検出するために、端末装置100が基地局装置の送信する信号を受信する動作がある。
このように、端末装置100が移動先においてハンドオーバ先の対象となる基地局装置を適切に検出するためには、一般的に基地局装置200−2側から何がしかの情報提供が必要となる。
つまり、ここでもし基地局装置200−2の動作が停止、或いは送信電力低減などをしていれば、端末装置100はハンドオーバ先として適切な基地局装置200−2が存在しているにも関わらずこの基地局装置へハンドオーバを行うことができない。
このことは、例えば多くの基地局装置を管理する者が、基地局装置による消費電力を削減するために利用頻度の低い基地局装置の動作を停止させる、或いは基地局装置が送信する制御信号などによる干渉軽減のために制御信号の送信電力を下げる、などの処置を行うことを困難としている。
そこで本発明は、通信状態に無い基地局装置が停止状態、或いは送信電力低減状態などを行っていても、ハンドオーバを必要とする端末装置が検出されたことに基づき基地局装置の動作状態を通常の動作状態に戻す方法を提案する。
また、この際、通常の動作状態に戻す基地局装置を端末装置の位置情報に基づき、選択することにより、さらに無駄な基地局装置の通常状態への遷移を抑えることも提案する。
図2は、本発明の実施形態に係る端末装置の構成ブロック図である。
端末装置100は、無線通信を行うために無線信号の送信処理や受信処理を行う無線部110を有している。
また、端末装置100は、基地局装置200との無線通信手順やハンドオーバ動作手順などの通信規約(プロトコル)に則る動作を行うために無線部110などを制御する通信制御部112を有している。
また、端末装置100は、無線部110にて受信した信号の受信電力を測定するための受信電力測定部114を有している。なお、受信状態を検出するための図示されない受信状態検出部を有していてもよく、この受信状態を検出するために、電力、電界強度、SNR(Signal−to− Noise Ratio)、SIR(Signal−to−Interference Ratio)、SINR(Signal−to−Interference−plus−Noise Ratio)、CNR(Carrier−to− Noise Ratio)、CIR(Carrier to Interference Ratio)、CINR(Carrier to Interference−plus−Noise Ratio)、EVM(Error Vector Magnitude)、通信エラー率、通信エラー数、遅延プロファイル、受信信号に含まれる既知信号との相関量、適応信号処理の収束状態などを参照しても良い。以降受信電力を用いた場合で説明する。
また、受信電力測定結果に応じた処理を行うためのアプリケーション処理部118を有している。
なお、アプリケーション処理部118はコンピュータであり、端末装置100の操作部120や表示部122の制御を行う図示されない制御部と図示されないCPUや図示されないメモリを備えても良い。ここで、操作部120や表示部122の制御を行う制御部は、装置操作者の情報入力や装置操作者への情報出力を司る。
操作部120は、キーマトリクス(テンキーなど)や、十字キー、単独のキー、スライドスイッチ、その他ユーザの操作を電気信号に変換する変換部分である。
表示部122は、LCD、OLED、などの文字や画像を表示する出力装置や、LED、その他単体での発光や偏光、遮光、反射などを制御する光学素子であっても良い。
アプリケーション処理部118は、受信電力測定部114の測定した電力値が予め決めた値と比較し、より小さくなった時点でセルエリアの端が近づいたと推定できる。
セルエリアの端に近づいたことを推定できたときに、端末装置はハンドオーバ処理を行うが、このような通信規約に規定される動作は通信制御部112で行う。
アプリケーション処理部118では、セルエリアの端に近づいたことが推定できた場合に、現在通信中の基地局装置(図1では基地局装置200−1)へ、セルエリアの端に近づいたことを示すメッセージを伝達する。なお、このような動作を行うにあたり、アプリケーション処理部118が、通信制御部112に作用しても良い。具体的には、通信規約で規定されたメッセージに、本発明実現に必要な情報(電力や、位置、他など)を載せ、基地局装置200などへ送付しても良い。
また、端末装置100は、位置情報取得部124を有していても良い。これにより、セルエリアの端に近づいたことが推定できた場合に、現在位置情報を取得し、前述のセルエリアの端に近づいたことを示すメッセージと併せて位置情報を基地局装置200−1へ送っても良い。
なお、位置情報取得手段124は、例えばGPS(Global Positioning System)受信装置を備えたGPS受信部により緯度、経度、高度の情報を取得しても良い。
また、複数の基地局装置200が無線送信をする、制御信号などを受信したときの受信電力を送信元の基地局装置200を識別する識別IDとともに記録し、そのリストを基地局装置200へ送信することにより、基地局装置200または基地局装置200が通信ネットワークを通じて接続するサーバ装置300などでリストを解析し、リストにある基地局装置200の位置と、リストを作成した端末装置100の受信電力の関係から導き出されるおおよその距離とを、複数の異なる基地局装置200で照らし合わせ、おおよその端末装置100の位置を割り出す方法を用いても良い。
図3は、本発明の実施形態に係る基地局装置の構成ブロック図である。
基地局装置200は、無線通信を行うために無線信号の送信処理や受信処理を行う無線部210を有している。図3の基地局装置200は、無線部210が複数のアンテナ素子から構成されるアレイアンテナを有する例である。
また、無線部210は、受信した信号の受信電力を測定するための図示されない受信電力測定部を有している。なお、受信状態を検出するための図示されない受信状態検出部を有していてもよく、この受信状態を検出するために、電力、電界強度、SNR(Signal−to− Noise Ratio)、SIR(Signal−to−Interference Ratio)、SINR(Signal−to−Interference−plus−Noise Ratio)、CNR(Carrier−to− Noise Ratio)、CIR(Carrier to Interference Ratio)、CINR(Carrier to Interference−plus−Noise Ratio)、EVM(Error Vector Magnitude)、通信エラー率、通信エラー数、遅延プロファイル、受信信号に含まれる既知信号との相関量、適応信号処理の収束状態などを参照しても良い。以降受信電力を用いた場合で説明する。
通信制御部(PHY)212は、端末装置100との無線通信手順やハンドオーバ動作手順などの通信規約(プロトコル)の内、特に物理層の規約に則った動作を行うために、無線部210などを制御する。
アレイアンテナ信号処理部216は、前述の無線部210に備えられた複数のアンテナ素子を利用し、受信時や送信時にアダダプティブアレイアンテナ(AAA:Adaptive Array Antenna)、スマートアンテナ(SA:Smart Antenna)、MIMO(Multiple Input Multiple Output)、MISO(Multiple Input Single Output)、SIMO(Single Input Multiple Output)、SISO(Single Input Single Output)、空間分割多元接続(SDMA:Space Division Multiple Access)などの何れかの信号処理を行う。
通信制御部(MAC)214は、通信制御部(PHY)212同様の通信規約の内、特にMAC層に関する規約に則った動作を行うために、通信制御部(PHY)212やアレイアンテナ信号処理部216を制御する。
電源部218は、基地局装置200を構成する各部に電源を供給する。なお、図3では制御信号や通信信号など情報がやり取りされる先のみ記載されており、電源部218より電力を供給する電線は記載されていないが、各構成部分に供給されているものとする。
電源部218は、制御信号を受け取ることにより、電力供給先を選択的に電源ON/OFFとすることができる。或いは、無線部への電力供給を加減することにより、送信電力を制御するここが出来ても良い。
ネットワークI/F部224(なお、I/Fは、InterFaceの略)は、基地局装置200を通信ネットワークに接続するためのインターフェイスである。基地局装置200は、このネットワークI/F部を通じて、通信ネットワーク上に接続されているサーバ装置300や、他の基地局装置と情報のやり取りを行うことが出来る。
基地局装置状態制御部220は、基地局装置200の動作状態を制御する。基地局装置200の動作状態は、目的に応じていくつか有り、その例を示すと、以下のようなものが有る。
・通常動作状態(アクティブモード):端末装置100と通信開始や通信継続が可能であり、制御信号を送信する電力が通信規約の規定値で送信されているため、基地局装置200が提供可能なセルエリアに入った通信端末装置100が、通常どおりに基地局装置を検出することができる。
・電源OFF:端末装置100との通信が行われていないなど、基地局装置200の動作を停止しても問題が無い時に、なるべく消費電力を削減するなどの目的により、不要な部分の電源をOFFにする。この際、再び電源をONするよう基地局装置200の外部から、例えば通信ネットワークを介してサーバ装置300などからのメッセージが送られてきたとき、このメッセージの受信が可能となるよう、ネットワークI/F部224と、基地局装置状態を制御している基地局装置状態制御部220との構成部分のみに電力が供給されるように、そのほかの基地局装置200の構成部分の電力供給を全てOFFとしても良い。
・待機状態:基地局装置状態制御部が通信ネットワークを介して電源ONのメッセージを受信したとき、なるべく素早く通常動作状態へ復帰できるよう、電源供給開始から通常動作状態となるまでに時間のかかる部分、例えば送信信号を増幅するための増幅器や基地局装置200を運用管理するコンピュータなどは、前述の電源OFFの状態と異なり予め起動しておくことが有効な場合がある。
・送信電力抑圧状態:時刻に応じて通信利用者数の変化が激しい場所などでは、利用者数のピークに基地局装置の設置量を合わせるため、基地局装置の数が極端に多くなることがある。このような場合、通信利用者が少ない時刻でも、基地局装置200が通常動作状態であることで制御信号を常時送信するため、必要以上の制御信号が存在することにより無線信号同士で干渉が生じるなどの弊害が起こらないとも限らない。このような事象の発生する確率を下げるため、送信電力を下げる(抑圧する)ことが有効な場合がある。
なお、「通常動作状態」を「アクティブモード」と称し、「電源OFF」や「待機状態」などを「省電力モード」と称することもできる。
付加機能処理部222は、基地局装置200が、単に無線通信プロトコルを実施し、ネットワークI/F部を介して通信ネットワークと無線信号との信号変換機として機能する以外に、端末装置100の位置情報取得を行う場合や、図1の記載では基地局装置200と異なる場所にあるサーバ装置300を有る基地局装置200が収容する場合など、基地局装置200に付加的な機能を持たせるときに用いられる構成部分である。
図4は、本発明の実施形態に係るサーバ装置の構成ブロック図である。
サーバ装置300は、複数の基地局装置200を集約、管理し無線通信システムの通信規約に則る制御を行う役割を担っている。
サーバ装置300が管理する基地局装置は予め決められており、同じ通信ネットワーク上に存在する基地局装置でも、他のサーバ装置が管理している場合もある。なお、サーバ装置が管理する基地局装置は、後に変更が有ってもよい。
ネットワークI/F部310は、サーバ装置300を通信ネットワークに接続するためのインターフェイスである。サーバ装置300は、このネットワークI/F部を通じて、通信ネットワーク上に接続されている基地局装置200や、他のサーバ装置と情報のやり取りを行うことが出来る。
サーバ制御部312は、サーバ装置300の全般的な機能を賄う制御装置である。
U/I制御部314(U/Iは、User Interfaceの略)は、操作部320や表示部322を制御し、装置操作者からの情報入力や装置操作者への情報出力を司る。
操作部320は、キーマトリクス(テンキーなど)や、十字キー、単独のキー、スライドスイッチ、その他ユーザの操作を電気信号に変換する変換部分である。
表示部322は、LCD、OLED、などの文字や画像を表示する出力装置や、LED、その他単体での発光や偏光、遮光、反射などを制御する光学素子であっても良い。
端末装置位置情報取得部326は、通信ネットワークを介して、通信端末装置100或いは基地局装置200と情報をやり取りすることにより、端末装置100の位置情報を位置情報として取得する、或いは位置に基づく情報を取得し演算などの情報処理により特定または推定する部分である。
なお、端末装置100の位置情報を取得する方法は、前述した端末装置100の位置情報取得部124を用いる方法や、複数の基地局装置200が送信した信号の端末装置100における受信電力に基づく方法の他にも、所定の端末装置100が送信した信号を複数の基地局装置200により受信したときの受信電力の情報をサーバ装置300が集約し、付加機能処理部222にて、端末装置100の位置を推定しても良い。
基地局装置状態指示部328は、通信ネットワークを介して基地局装置200の基地局装置状態制御部220へメッセージを送ることにより、制御対象とする基地局装置へ遷移すべき状態を指示する。
基地局装置位置情報記憶部330は、基地局装置200が設置されている位置に関する情報が記憶している。この基地局装置の位置情報と、端末装置の位置情報とを照らし合わせることにより、基地局装置状態指示部328は、状態を遷移すべき基地局装置を選択する。
無線通信システムプロトコル制御部332は、端末装置100と基地局装置200とが無線通信システム10−1を構成する上での通信規約をサーバ装置側から制御する。具体的には、ハンドオーバの実施のとき、基地局装置間の通信の受け渡しなどに携わる。
図5は、本発明の第1の実施形態に係る図1に示すシステム構成において、本発明の流れを示すシーケンス図である。
先ず、端末装置100と、基地局装置200−1が通話中(ステップ502)、基地局装置200−2が待機状態(ステップ504)で有った場合に、端末装置100が次第に基地局装置200−1から離れ、基地局装置200−2へ近づいている場合について動作を示す。
ある時点で端末装置100は、基地局装置200−1からの無線信号を受信する電力が、所定値Xを下回ることを検出する(ステップ506)。なお、この所定値は、通常のハンドオーバを開始するよりも早い段階での検出を行えるよう、ハンドオーバを開始する電力値よりも大きめであることが望ましい。
端末装置100は、通信中の基地局装置200へ、通信規約に則る情報伝達手段(制御メッセージなど)を用いて、受信電力が所定値Xを下回った旨の通知を行う(ステップ508)。
なお図5の実施例では、端末装置100が有する受信電力測定部114の測定結果から、アプリケーション処理部118が所定X以下を検出した場合についての動作を例示しているが、基地局装置200−1側で端末装置100からの無線信号の受信電力に基づき所定地位かであることを検出しても良い。
端末装置100からの通知を受け、基地局装置200−1も受信電力が所定値Xを下回ったことを検出する(ステップ510)。
この検出は、従来からある無線通信システムの通信規約上のメッセージを利用し、伝達された情報を理解する新たな処理部において行われても良い。本実施例では、この処理が基地局装置200−1に有る付加機能処理部222にて行われるものとする。
受信電力が所定値Xを下回ったことを検出したことを受け、付加機能処理部222は、端末装置100の位置情報を取得すべく動作する。
本実施例では、位置情報取得手段を端末装置が有しており、端末装置にて取得する場合について示す。
具体的には、付加機能処理部222は、端末装置100に向け、位置情報を通達するよう通信規約上のメッセージを利用して指示する(ステップ512)。
端末装置100は位置情報を通知するよう指示されたことを受け、位置情報取得部124を用いて端末装置100の位置情報を取得する(ステップ514)。
端末装置100のアプリケーション処理部118は、取得した位置情報を基地局装置200−1へメッセージを用いて通知するよう通信制御部112を制御する(ステップ516)。
基地局装置200−1の付加機能処理部222は、端末装置100から位置情報の通知を受け、サーバ装置300へ位置情報を通知する(ステップ518)。
サーバ装置300の端末装置位置情報取得部325は、端末装置100の位置情報を、基地局装置200−1より通知されることにより取得する(ステップ520)。
サーバ装置300のサーバ制御部312は、取得した端末装置の位置情報と、予め基地局装置位置情報記憶部330にて記憶している基地局装置の位置情報、或いは基地局装置のセルエリアに関する情報などを用いて、端末装置100の位置への近さ、セルエリア端末装置の位置を含んでいるか否か、過去に行ったハンドオーバの成功率などの判断の何れかまたは複数を判断基準として用い、端末装置100がハンドオーバ先とする上で、より有利な基地局装置を選択する(ステップ522)。
サーバ装置300の基地局装置状態指示部328は、選択した基地局装置である基地局装置200−2へ、基地局装置の状態を通常動作状態とするよう指示する(ステップ524)。
基地局装置200−2の基地局装置状態制御部220は、サーバ装置からの指示に基づき基地局装置200−2を通常動作状態とする(ステップ526)。
このとき図5の例のように、待機状態であった場合は通常状態への状態遷移を行うが、既に通常動作状態であった場合は特に状態遷移のための動作をしなくても良い。
その後、端末装置100は更に移動し、受信信号の電力がハンドオーバ起動を判断するための閾値を下回ることにより、ハンドオーバ動作を開始する。このとき基地局装置200−2は、既に通常動作状態となっており制御信号を送信していることから、端末装置100は通常どおりハンドオーバを実施可能となる(ステップ528)。
なお、前述の説明ではサーバ装置300は通信ネットワーク上に独立して存在する場合について記述したが、ある選択の基地局装置にサーバ装置300の機能が含まれていても良い。この場合サーバ装置の機能を含んだ基地局装置が通信ネットワークに接続されることにより、他の基地局装置を集約、管理する。
なお、前述ではハンドオーバの開始を端末装置が自発的に行う例を示したが、基地局装置側でハンドオーバ動作を起動できる通信システムで有れば、ハンドオーバ先の候補となる基地局装置200−2の動作状態が通常動作となった時点で、端末装置100にハンドオーバを実行させても良い。
このために、基地局装置200−2の基地局装置状態制御部220は、状態遷移が終了したことや、既に指示された状態であった場合などに、その旨を状態指示したサーバ装置300へ通知する機能を有しても良い。
また、サーバ装置300は、基地局装置200−2から状態遷移終了の通知を受けた場合に、サーバ制御部312が無線通信システムプロトコル制御部332をハンドオーバが実行されるように制御しても良い。
サーバ装置300の基地局装置状態指示部328は、時刻によるトラフィックの差が激しい場所で無線通信を所定時間実行していない基地局装置など、所定の条件を検出したことに基づきその基地局装置の状態を、電源OFF、待機状態、送信電力抑圧状態などへ遷移するよう指示しても良い。
また、基地局装置200の基地局装置状態制御部220が、所定時間無線通信が行われていないことに基づき電源OFF、待機状態、送信電力抑圧状態などへ遷移するように動作しても良い。
なお、電源OFF、待機状態、送信電力抑圧状態などへ遷移する基地局装置と常に通常動作状態とする基地局装置を、予め決めておいても良い。
例えば、住宅地など端末装置100の移動が多くないと考えられる場所では、通常状態を維持する基地局装置の存在率を高くすることが考えられる一方、山中を通過する高速道路脇にある基地局装置など、ハンドオーバによる接続が多いと考えられる地域では、積極的に省電力モードへ遷移しも良い。
(本発明の第2の実施形態に係る構成)
これより第2の実施形態に係る構成について説明を記載する。
なお、第1の実施形態との差異を示し、重複する部分は記述しない。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る通信システム10−2の構成図である。
第1の実施形態と異なる部分は、複数の基地局装置200を集約するサーバ装置が複数有ることである。
各々のサーバ装置300−21およびサーバ装置300−22は、通信ネットワークを介在して接続されており、情報のやり取りを行うことができる。また、それぞれのサーバ装置300が異なる基地局装置200を集約しており、その基地局装置200の一部はセルエリアが重なる或いは近傍となるものが含まれている。
図6では、サーバ装置300−21に集約される基地局装置200−21のセルエリア205と、サーバ装置300−22に集約される基地局装置200−22のセルエリア206とが、一部重なっている。
このような通信システムにおいて、端末装置100−20が図6中の矢印に示される移動方向へ移動するときにおける各装置の動作について以下に説明する。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る図6に示すシステム構成において、本発明の流れを示すシーケンス図である。
図7において、ステップ702からステップ720までは、図5のステップ502からステップ520において端末装置100を端末装置100−20へ、基地局装置200−1を基地局装置200−21へ、基地局装置200−2を基地局装置200−22へ、サーバ装置300をサーバ装置300−21へ置き換えた場合と同じ動作であるため、説明を省く。
第1の実施形態と異なる部分は端末装置位置情報を取得(ステップ720)以降となる。
サーバ装置300−21は、端末装置100−20の位置情報に対し、適切なハンドオーバ先が無いと判断した場合、他のサーバ装置へハンドオーバ先となる基地局装置の検索を託すように動作する。この際、端末装置100−20の位置情報をサーバ装置300−22へ送付する(ステップ722)。
サーバ装置300−22のサーバ制御部312は、取得した端末装置の位置情報と、予め基地局装置位置情報記憶部330にて記憶している基地局装置の位置情報、或いは基地局装置のセルエリアに関する情報などを用いて、端末装置100−20の位置への近さ、セルエリア端末装置の位置を含んでいるか否か、過去に行ったハンドオーバの成功率などの判断の何れかまたは複数を判断基準として用い、端末装置100−20がハンドオーバ先とする上で、より有利な基地局装置を選択または選択する(ステップ723)。
サーバ装置300−22の基地局装置状態指示部328は、選択した基地局装置である基地局装置200−22へ、基地局装置の状態を通常動作状態とするよう指示する(ステップ724)。
基地局装置200−2」2の基地局装置状態制御部220は、サーバ装置からの指示に基づき基地局装置200−22を通常動作状態とする(ステップ726)。
このとき図5の例のように、待機状態であった場合は通常状態への状態遷移を行うが、既に通常動作状態であった場合は特に状態遷移のための動作をしなくても良い。
その後、端末装置100−20は更に移動し、受信信号の電力がハンドオーバ起動を判断するための閾値を下回ることにより、ハンドオーバ動作を開始する。このとき基地局装置200−22は、既に通常動作状態となって制御信号を送信していることから、端末装置100−20は通常どおりハンドオーバを実施可能となる(ステップ728)。
なお、前述の説明ではサーバ装置300−21およびサーバ装置300−22は通信ネットワーク上に独立して存在する場合について記述したが、ある選択の基地局装置にサーバ装置300−21またはサーバ装置300−22の機能が含まれていても良い。この場合サーバ装置の機能を含んだ基地局装置が通信ネットワークに接続されることにより、他の基地局装置を集約、管理する。
10−1,10−2…通信システム、
100,100−2…端末装置、
110…無線部、
112…通信制御部、
114…受信電力測定部、
118…アプリケーション処理部、
120…操作部、
122…表示部、
124…位置情報取得手段、
200,200−1,200−2,200−3,200−4,200−21,200−22,200−23,200−24…基地局装置、
201,202,205,206…セルエリア、
210…無線部、
212…通信制御部(PHY)、
214…通信制御部(MAC)、
216…アレイアンテナ信号処理部、
218…電源部、
220…基地局装置状態制御部、
222…付加機能処理部、
224…ネットワークI/F部
300,300−21,300−22…サーバ装置、
310…ネットワークI/F部
312…サーバ制御部、
314…U/I制御部、
320…操作部、
322…表示部、
326…端末装置位置情報取得部、
328…基地局装置状態指示部
330…基地局装置位置情報記憶部、
332…無線通信システムプロトコル制御部

Claims (13)

  1. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおいて、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し、受信電力を検出する電力検出部と、
    前記電力検出部が所定の電力を検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記サーバ装置にて、前記位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行う状態指示部と、
    前記選択した基地局装置において、前記状態指示に基づき前記選択した基地局装置の状態を制御する基地局装置状態制御部と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  2. 前記状態指示部は、前記端末装置の位置情報と、複数の基地局装置の位置情報、或いは複数の基地局装置が提供し得る基地局装置ごとのセルエリアに関する情報とに基づいて、前記端末装置に対し比較的近い基地局装置、或いは、前記端末装置に対し所定の距離より近い基地局装置の何れかを状態指示を行う対象として選択すること
    を特徴とする請求項1に記載のシステム。
  3. 前記状態指示部が状態指示を行った後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とする請求項1または2に記載の通信システム。
  4. 端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置とを含む通信システムにおける端末装置であって、
    前記端末装置において、通信相手である前記基地局装置からの無線信号を受信し、所定の受信電力を検出する電力検出部と、
    前記検出結果を、無線通信により前記基地局装置へ伝達することを特徴とする端末装置。
  5. 端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置とを含む通信システムにおける端末装置であって、
    前記端末装置において該端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手からの受信電力が所定の電力であることを検出したことに基づき、前記位置情報を前記基地局装置へ伝達することを特徴とする端末装置。
  6. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、
    前記複数の基地局装置にて特定の端末装置からの無線信号を受信し、前記複数の基地局装置が受信した受信電力値に基づく情報を前記サーバ装置へ送信することを特徴とする基地局装置。
  7. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し受信電力を検出する電力検出部と、
    前記電力検出部が所定の電力を検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記端末装置の位置情報を取得した後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とする基地局装置。
  8. 複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける基地局装置であって、
    前記サーバ装置より、状態指示をうけ、
    前記状態指示に基づき基地局装置の状態を制御する基地局装置状態制御部とを備えることを特徴とする基地局装置。
  9. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し、所定の電力を検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得し、
    前記サーバ装置にて、前記位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行う状態指示部を含むことを特徴とするサーバ装置。
  10. 前記状態指示部を含む前記サーバ装置は、前記複数の基地局装置の何れかに含まれ、通信ネットワークを介して他の基地局装置と通信を行い、前記選択した他の基地局装置へ状態指示を行うことを特徴とする請求項9に記載のサーバ装置。
  11. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手である前記基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の電力を検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得し、前記位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ指示を行う状態指示部を含み、
    前記状態指示部は前記端末装置の位置情報に対し、基地局装置の位置或いは基地局装置が提供し得るセルエリアが、所定の距離より近い或いは他の基地局装置に対し比較的近いことを、対象とする基地局装置として選択するための条件に含めることを特徴とするサーバ装置。
  12. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおけるサーバ装置であって、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手である前記基地局装置または端末装置からの無線信号を受信し、所定の電力を検出し、前記検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得し、前記端末装置の位置情報を取得した後に、該端末装置へハンドオーバを実施するよう指示することを特徴とするサーバ装置。
  13. 端末装置と、前記端末装置と無線通信を行う複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置と情報をやり取りするサーバ装置とを含む通信システムにおける通信方法であって、
    前記端末装置または前記基地局装置において、通信相手からの無線信号を受信し、電力を検出するステップと、
    前記所定の電力を検出したことに基づき、前記端末装置の位置情報を取得するステップと、
    前記サーバ装置にて、前記位置情報に基づきハンドオーバ対象とする基地局装置を選択し、該選択した基地局装置へ状態指示を行うステップと、
    前記選択した基地局装置にて、前記状態指示に基づき前記選択した基地局装置の状態を制御するステップと、
    を含むこと特徴とする通信方法。
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