JP2011239032A - 移動通信システムにおける移動通信端末及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】システム間ハンドオーバの実行中に再接続が必要になった場合において、再接続を速やかに成功させる。
【解決手段】移動通信端末は、第１（LTE）又は第２（3G）の移動通信システムについてセルサーチを行うセルサーチ部５７と、セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係を記憶する記憶部５５と、移動通信端末の現在の移動速度を検出する移動速度検出部５４とを有し、第１の移動通信システムから第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になった場合、セルサーチ部は、対応関係において現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行う。
【選択図】図５

Description

開示される発明は、移動通信システムにおける移動通信端末及び方法に関する。

現在、第３世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）により、ワイドバンド符号分割多重アクセス（W−CDMA）方式の第3世代移動通信システム（以下、3Gシステム）の後継となる移動通信システムが検討されている。3Gシステムは、回線交換方式及びパケット交換方式の双方でサービスを提供することができる。一般に、音声通話サービスは回線交換方式で提供される。3Gシステムは、UTRAN方式のシステムと言及されてもよい。これに対して、3Gシステムの後継であるロングタームエボリューション（LTE：Long Term Evolution）方式の第3.9世代移動通信システム（以下，LTEシステム）では、パケット交換方式によるサービスしか提供されない。したがって、LTEシステムにおいて音声通話サービスを提供する場合、ボイスオーバーインターネットプロトコル（VoIP：Voice over Internet Protocol）を使用する必要がある。LTEシステムは、E−UTRAN方式のシステムと言及されてもよい。

しかしながら、VoIPによる音声通話サービスを提供するには、IPマルチメディアサブシステム（IMS：IP Multimedia Subsystem）という新たな機能が、通信設備に備わっている必要がある。したがって、LTEシステムの導入当初の段階では、LTEシステムのカバレッジは3Gシステムに比較して狭いことが予想される。これは、LTEシステムだけで音声通信サービスをサポートすることは現実的でないことを意味する。

このような観点から、CSフォールバック（CSFB：Circuit Switched Fall Back）方式が提案されている。これは、LTEシステムに在圏しているユーザを、必要に応じて3Gシステムへハンドオーバさせ、LETシステムに在圏していたユーザに音声通話サービスを提供できるようにする。CSFBを利用する従来の技術については、例えば特許文献１ないし３に記載されている。

ところで、通信中に移動通信端末が圏外であることを検出すると、「再接続」の処理が行われる。この処理は、移動通信端末が圏外であることを検出した場合（例えば、無線品質が劣化して在圏セルにおける通信継続が不可能になった場合）、圏内に復帰するためにセルサーチを実行し、検出できたセルにおいてコネクションを再確立するものである。「再接続」は、様々な場面で必要な処理であり、上記のCSFBの手順を実行している際に必要になることもある。「再接続」は、速やかに成功させるべきであるが、CSFBの手順の実行途中の「再接続」において、どのようにセルサーチを行うべきかは、3GPP標準仕様において具体的には規定されていない。

特開２０１０−６３１５１ 特開２０１０−４５７４６ 特開２０１０−４５７２８

開示される発明の課題は、例えばCSFBのようなシステム間ハンドオーバの実行中に再接続が必要になった場合において、再接続を速やかに成功させることである。

開示される発明の一形態による移動通信端末は、
第１又は第２の移動通信システムについてセルサーチを行うセルサーチ部と、
セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係を記憶する記憶部と、
移動通信端末の現在の移動速度を検出する移動速度検出部と
を有し、前記第１の移動通信システムから前記第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になった場合、前記セルサーチ部は、前記対応関係において前記現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行う、移動通信端末である。

開示される発明によれば、例えばCSFBのようなシステム間ハンドオーバの実行中に再接続が必要になった場合において、再接続を速やかに成功させることができる。

CSFB処理のシーケンスを示す図。 再接続処理のシーケンスを示す図。 セルサーチを行うシステムを決定する方法例を示す図。 移動速度とセルサーチ時間との対応関係例を示す図。 移動通信端末の機能ブロック図。

（１）開示される発明の一形態による移動通信端末は、
第１又は第２の移動通信システムについてセルサーチを行うセルサーチ部（５７）と、
セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係（図４）を記憶する記憶部（５５）と、
移動通信端末の現在の移動速度を検出する移動速度検出部（５４）と
を有し、前記第１の移動通信システムから前記第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になった場合、前記セルサーチ部は、前記対応関係において前記現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行う、移動通信端末である。

現在の移動速度に応じて、セルサーチに相応しい移動通信システムについてセルサーチが行われるので、再接続を速やかに成功させることができる。

（２）前記記憶部が記憶する前記対応関係は、複数の移動速度の各々について、前記第１又は第２の移動通信システムをセルサーチする時間を示してもよい。移動速度の遅速に応じて、在圏セルにおけるセルの検出確率は異なる。したがって、この形態は、セルの検出確率が高い方のシステムにおいて、より長くセルサーチを行う観点から好ましい。

（３）前記記憶部が記憶する前記対応関係は、移動速度が所定値以上速い場合は前記第２の移動通信システムをセルサーチし、移動速度が所定値未満の場合、前記第１の移動通信システムを一定期間セルサーチしてもセルを検出できなかった場合に、前記第２の移動通信システムをセルサーチすることを示してもよい。この形態も、セルの検出確率が高い方のシステムにおいて、より長くセルサーチを行う観点から好ましい。

（４）前記第１の移動通信システムは、パケット交換方式のサービスを提供しているが、回線交換方式のサービスは提供しておらず、前記第２の移動通信システムは、パケット交換方式及び回線交換方式双方のサービスを提供しているものでもよい。開示される発明は、このようなシステム間におけるハンドオーバに特に有利である。

（５）開示される発明の一形態による方法は、
移動通信端末において使用される方法であって、
第１の移動通信システムから第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になったことを検出するステップ（S31）と、
前記移動通信端末の現在の移動速度を検出するステップ（S32）と、
セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係を参照し（S33）、前記現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行うステップ（S34〜S36）と
を有する方法である。

現在の移動速度に応じて、セルサーチに相応しい移動通信システムについてセルサーチが行われるので、再接続を速やかに成功させることができる。

以下の観点から実施例を説明する。

１．CSFBシーケンス
２．再接続処理シーケンス
３．移動通信端末

＜１．CSFBシーケンス＞
図１は、実施例で使用するCSFB処理のシーケンスを示す。CSFB方式は、LETシステムに在圏しているユーザを、3Gシステムに必要に応じてハンドオーバさせる方式である。説明の便宜上、CSFB方式を例にとるが、開示される発明はCSFB方式に限定されず、システム間ハンドオーバを行う場合について広く適用可能である。例えば、パケット交換方式によるサービスしか提供していないシステムから、パケット交換方式及び回線交換方式双方のサービスを提供しているシステムへのハンドオーバに適用可能である。例えば、W−CDMA方式のシステム、GSM方式のシステム、HSDPA／HSUPA方式のW−CDMAシステム、LTE方式のシステム、LTE−Advanced方式のシステム、IMT−Advanced方式のシステム、WiMAX方式のシステム、Wi−Fi方式のシステム等のシステム間における様々なハンドオーバに、開示される発明が使用されてもよい。

ステップS1において、移動通信端末はLTEシステムに在圏している。図中、LTE−NWは、LTEシステムにおけるネットワーク側の機能要素を示し、具体的には基地局（eNB）や交換機（MME）等である。

ステップS2において、移動通信端末のユーザに対する着信が生じている。図中3G−NW は、3Gシステムにおけるネットワーク側の機能要素を示し、具体的には基地局（NodeB又はBS）、無線ネットワークコントローラ（RNC）、コアネットワーク（CN）等である。図示の例では、3Gシステムの側から回線交換呼が発生し、LTEシステムに在圏しているユーザに着信のあったことが、ページング（Paging）により通知されている。3Gシステムは、回線交換方式及びパケット交換方式の双方でサービスを提供することができる。これに対して、LTEシステムでは、パケット交換方式によるサービスしか提供されない。したがって、3Gシステムからの回線交換呼に応じるため、このユーザの移動通信端末は、LTEシステムから3Gシステムへハンドオーバした後に、回線交換呼に接続する必要がある。

ステップS3において、移動通信端末は、ページングに応答して、拡張サービスリクエスト（Extended Service Request）を、LTEシステムのネットワークに送信する。移動通信端末は、拡張サービスリクエストメッセージを送信することで、CSFBの処理を開始することを要求する。これに応じて、LTEシステム及び3Gシステムは、システム間ハンドオーバの処理を開始する（ステップS4）。

図示の例では、ステップS2において、3Gシステム側からの着信に応答して、ステップS3の拡張サービスリクエストが送信されているが、このことは必須でない。逆に、LTEシステムに在圏している移動通信端末が、回線交換呼を発信しようとしたことに応答して、拡張サービスリクエストが送信されてもよい。

ステップS5において、ハンドオーバコマンド（Mobility from E-UTRA command）が移動通信端末に通知される。

ステップS6において、移動通信端末は、ハンドオーバコマンドを受信したことに応答して、3Gシステムのネットワーク（基地局、無線ネットワークコントローラ等）へ、ハンドオーバが完了したことを通知する（Handover to UTRAN Complete）。

ステップS7において、移動通信端末は3Gシステムのセルに在圏し、ステップS8において、回線交換呼を確立する処理を継続し、その後に回線交換方式による通信が行われる。

このように、LTEセルに在圏していた移動通信端末が、3Gセルに移り、回線交換呼を確立するまでの間には、いくつもの手順が存在し、その間に再接続が必要になる場合がある。本願において特に懸念している再接続は、ステップS2ないしS6までの間に生じる再接続である。再接続の処理については、図２を参照しながら説明する。

＜２．再接続処理シーケンス＞
図２は、再接続処理のシーケンスを示す。ステップS21において、移動通信端末は、図１で説明したCSFBの処理を実行している。

ステップS22において、移動通信端末は、CSFBの処理が完了する前に、物理レイヤにおける同期外れを検出する。同期外れは様々な原因で生じるが、例えば、無線品質が閾値未満に劣化した場合に生じる。移動通信端末が同期外れを検出すると、圏外検出タイマT310が、起動される。

ステップS23において、圏外検出タイマT310が満了した場合、現在は圏外であり、再接続が必要になる。移動通信端末は、再接続タイマT311を起動する。

ステップS24において、移動通信端末は、圏内に復帰するために、在圏可能なセルをサーチする。この場合において、LTEシステムと3Gシステムは、異なる無線アクセス技術（Radio Access Technology）を使用しているので、LTEシステムのセルと3Gシステムのセルを同時にサーチすることはできない。したがって、何れのシステムのセルをサーチするかを決める必要がある。

セルサーチを行うシステムを決める１つの方法は、圏外になる直前に通信していたシステムのセルを先ずサーチし、適切なセルを検出できなかった場合に、別のシステムのセルをサーチすることである。目下の例の場合、LTEシステムのセルを先にサーチし、適切なセルを発見できなかった場合に、3Gシステムのセルをサーチすることが考えられる。しかしながら、移動通信端末が高速に移動していた場合、カバレッジの狭い（もしくはカバレッジが十分な場合でも高速移動環境下の無線特性要因により）LTEシステムのセルが検出される可能性は高くないと考えられる。しかもこの移動通信端末は最終的には3Gシステムのセルにハンドオーバしようとしている。このような状況の再接続において、移動通信端末がLTEシステムのセルをサーチしたとすると、LTEシステムのセルへの再接続に失敗しやすいこと、及び再接続できたとしてもその後に3Gシステムに移行して回線交換呼を接続するまでに長時間が経過してしまうこと等が懸念される。

このような懸念を解消するため、逆に、3Gシステムのセルを先にサーチし、適切なセルを発見できなかった場合に、LTEシステムのセルをサーチすることも考えられる。この場合、移動通信端末は、LTEシステムに在圏していたので、3Gシステムにおける再接続に必要な情報は未だ取得していない。このため、先ず3Gシステムのセルの報知情報を受信し、再接続に必要な情報を取得した後に再接続が可能になる。したがって、LTEシステム及び3Gシステム双方のセルに再接続可能な状況であった場合、移動通信端末は、LTEシステムのセルには速やかに再接続できるが、3Gシステムのセルに再接続するには、より長い時間がかかってしまう。例えば、移動通信端末の移動速度が遅かった場合、移動通信端末は再接続の時もLTEシステムのセルに在圏している可能性が高い。したがって、移動通信端末の移動速度が遅かった場合、LTEシステムのセルを先にサーチし、速やかに再接続を行い、その後に3Gシステムのセルにハンドオーバした方が好ましい。逆に、3Gシステムのセルを先にサーチすると、再接続にするまでに長時間が経過してしまうことが懸念される。

このような観点から、本実施例では、移動通信端末の移動速度に応じて、セルサーチを行うシステムを決定する。

図３は、セルサーチを行うシステムを決定する本実施例による方法例を示す。

ステップS31において、CSFB処理の実行中に再接続が必要になったことを移動通信端末が確認した場合、本方法はステップS32に進む。これは、図２のステップS23において、圏外検出タイマT310が満了し、ステップS24に至ったことに対応する。

ステップS32において、移動通信端末は、移動速度を検出する。移動速度は、当該技術分野で既知の適切な如何なる方法で測定又は検出されてもよい。一例として、基地局から受信したパイロット信号の最大ドップラ周波数を検出することで、移動速度が検出されてもよい。

ステップS33において、移動通信端末は、LTEシステムのセルをサーチするセルサーチ時間（T）を決定する。移動速度と、セルサーチ時間（T）との間の対応関係は、予め決められており、移動通信端末のメモリ内に格納されている。

図４は、そのような対応関係の一例を示す。移動速度が高速であった場合、LTEシステムのセルをサーチする時間は、０に設定される。この場合、移動通信端末は、LTEシステムのセルをサーチせずに、最初から3Gシステムのセルをサーチする。移動速度が中速であった場合、LTEシステムのセルをサーチする時間は、５秒間である。５秒間の間にLTEシステムのセルが検出されなかった場合、移動通信端末は、3Gシステムのセルをサーチする。移動速度が低速であった場合、LTEシステムのセルをサーチする時間は、10秒間である。10秒間の間にLTEシステムのセルが検出されなかった場合、移動通信端末は、3Gシステムのセルをサーチする。したがって、移動速度が高速であった場合は、先に3Gシステムのセルがサーチされ、移動速度が高速でなかった場合、先にLTEシステムのセルがサーチされる。さらに、移動速度が遅くなるにつれて、LTEシステムのセルをサーチする時間が長くなっている。これは、移動速度が遅くなるにつれて、LTEシステムのセルを再び検出できる確率が高くなっていることに対応する。図示の例では、移動速度が３段階に分けられているが、このことは必須ではなく、２段階でもよいし、４段階以上でもよい。また、サーチする秒数は単なる一例にすぎず、他の数値が使用されてもよい。ただし、移動速度が遅くなるにつれて、LTEシステムのセルをサーチする時間が長くなっていることが好ましい。図４では、LTEシステムのセルをサーチする時間しか示されていないが、3Gシステムのセルをサーチする時間は、再接続タイマT311の期間から逆算して求めることができる。概して、LTEシステムのセルサーチ時間と、3Gシステムのセルサーチ時間の合計が、再接続タイマT311に等しいからである。

図３のステップS33では、図４に示すような対応関係に基づいて、現在の移動速度に対応するセルサーチ時間（T）が決定される。

ステップS34において、移動通信端末は、決定されたセルサーチ時間（T）の間、LTEシステムのセルをサーチする。ただし、セルサーチ時間（T）がゼロであった場合、本方法はステップS36に移り、当初から3Gシステムのセルをサーチする。

ステップS35において、セルサーチ時間（T）以内の間に適切なセルが検出されたか否かが判定される。検出された場合、本方法は、図２のALT1に進む。検出されなかった場合又はセルサーチ時間（T）がゼロであった場合、本方法はステップS36に進む。

ステップS36において、移動通信端末は、再接続タイマT311が満了するまで、3Gシステムのセルをサーチする。

ステップS37において、適切なセルが検出されたか否かが判定される。検出された場合、本方法は、図２のALT2に進む。検出されなかった場合、本方法は図２のALT3に進む。

図２のALT1の場合、移動通信端末は、再接続するLTEシステムのセルを検出している。移動通信端末は、検出したセルにおいて、コネクションを再確立するための手順を実行する。具体的には、移動通信端末は、ステップS251において、RRCコネクション再設定リクエスト（RRC Connection Re−establishment Request）を、LTEシステムのネットワークに送信する。これに応答して、ネットワークは、ステップS252において、RRCコネクション再設定（RRC Connection Re−establishment）メッセージを移動通信端末に送信する。これに応答して、移動通信端末は、ステップS253において、RRCコネクション再設定完了（RRC Connection Re−establishment Complete）メッセージをネットワークに送信する。ステップS254において、以後移動通信端末はLTEシステムのセルに在圏し、中断していたCSFB手順を再開する。図示してはいないが、CSFB手順の後に回線接続呼が確立される。

図２のALT2の場合、移動通信端末は、再接続する3Gシステムのセルを検出している。移動通信端末は、ステップS261において、再接続処理を終了し、3Gシステムのセルの報知情報を受信し、そのセルにおいて待受状態に遷移する。以後、ステップS262に示すように、移動通信端末は3Gセルに在圏する。ステップS263において、移動通信端末は、回線交換呼を確立する処理を実行する。ステップS262及びS263は、図１のステップS7及びS8に相当する。

図２のALT3の場合、移動通信端末は、再接続タイマT311が満了するまでの間に、再接続するセルを検出できていない（ステップS271）。この場合、再接続は失敗したことになり、ステップS272において、再接続処理を終了する。

＜３．移動通信端末＞
図５は、図１ないし図３に示す処理を実行する移動通信端末のブロック図である。移動通信端末に備わる様々な機能要素の内、図５には、通信制御部５１、再接続検出部５２、CSFB検出部５３、移動速度検出部５４、LTEサーチ時間パラメータ保持部５５、LTEセルサーチ時間決定部５６、セルサーチ部５７及び通信部５８が示されている。

通信制御部５１は、移動通信端末内の各機能要素の動作を制御する。

再接続検出部５２は、再接続が必要になったことを検出する。例えば、無線品質が劣化し、在圏セルにおける通信継続が不可能になったことを検出する。

CSFB検出部５３は、CSFBの処理が必要になったことを検出する。例えば、LTEシステムのセルに在圏していた場合に、回線交換呼の着信を受けた場合又は回線交換呼の発信を行う場合に、CSFBの処理が必要になる。CSFBは、LTEシステムから3Gシステムへユーザをハンドオーバさせることで、3G側で回線交換サービス等を提供可能にする。

移動速度検出部５４は、移動通信端末の現在の移動速度を検出する。移動速度は、一例として、基地局から受信したパイロット信号の最大ドップラ周波数を測定することで検出可能である。

LTEサーチ時間パラメータ保持部５５は、セルサーチを行うシステムと移動速度との対応関係を保持する。対応関係の一例は、図４に示すように、移動速度とLTEシステムのセルサーチ時間（T）との対応関係である。

LTEセルサーチ時間決定部５６は、上記の対応関係により、現在の移動速度に対応するセルサーチ時間（T）を判定する。

セルサーチ部５７は、LTEシステムのセルをセルサーチ時間（T）の間サーチし、適切なセルが検出されなかった場合、3Gシステムのセルをサーチする。セルサーチ時間（T）がゼロであった場合、セルサーチ部５７は、LTEシステムのセルをサーチせずに、当初から3Gシステムのセルをサーチする。

通信部５８は、通信制御部５７による制御の下で、ネットワークとの間でやり取りされる信号を送受信する。

以上特定の実施例を説明してきたが、これらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば、開示される発明は、異なるシステム間でハンドオーバを行う適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば、W−CDMA方式のシステム、GSM方式のシステム、HSDPA／HSUPA方式のW−CDMAシステム、LTE方式のシステム、LTE−Advanced方式のシステム、IMT−Advanced方式のシステム、WiMAX方式のシステム又はWi−Fi方式のシステム等のシステム間における様々なハンドオーバに、本発明が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは、本発明に本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。説明の便宜上、実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

５１ 通信制御部
５２ 再接続検出部
５３ CSFB検出部
５４ 移動速度検出部
５５ LTEサーチ時間パラメータ保持部
５６ LTEセルサーチ時間決定部
５７ セルサーチ部
５８ 通信部

Claims (5)

1. 第１又は第２の移動通信システムについてセルサーチを行うセルサーチ部と、
   セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係を記憶する記憶部と、
   移動通信端末の現在の移動速度を検出する移動速度検出部と
   を有し、前記第１の移動通信システムから前記第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になった場合、前記セルサーチ部は、前記対応関係において前記現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行う、移動通信端末。
2. 前記記憶部が記憶する前記対応関係は、複数の移動速度の各々について、前記第１又は第２の移動通信システムをセルサーチする時間を示す、請求項１記載の移動通信端末。
3. 前記記憶部が記憶する前記対応関係は、移動速度が所定値以上速い場合は前記第２の移動通信システムをセルサーチし、移動速度が所定値未満の場合、前記第１の移動通信システムを一定期間セルサーチしてもセルを検出できなかった場合に、前記第２の移動通信システムをセルサーチすることを示す、請求項２記載の移動通信端末。
4. 前記第１の移動通信システムは、パケット交換方式のサービスを提供しているが、回線交換方式のサービスは提供しておらず、前記第２の移動通信システムは、パケット交換方式及び回線交換方式双方のサービスを提供している、請求項１ないし３の何れか１項に記載の移動通信端末。
5. 移動通信端末において使用される方法であって、
   第１の移動通信システムから第２の移動通信システムへのハンドオーバが完了する前に、再接続が必要になったことを検出するステップと、
   前記移動通信端末の現在の移動速度を検出するステップと、
   セルサーチを行う移動通信システムと移動通信端末の移動速度との所定の対応関係を参照し、前記現在の移動速度に対応する移動通信システムについて、セルサーチを行うステップと
   を有する方法。

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