JP4657197B2

JP4657197B2 - 無線通信接続先選択方法および装置

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Publication number: JP4657197B2
Application number: JP2006341554A
Authority: JP
Inventors: 英三石津; 民生芝; 学永野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-12-19
Also published as: US20080144581A1; CN101207847A; KR100910911B1; EP1937023A2; US7990923B2; KR20080057131A; CN101207847B; EP1937023A3; JP2008154088A; EP1937023B1

Description

本発明は、複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末において、それら複数の基地局の中から無線通信のための接続相手を選択する方法および装置に関する。特に、携帯電話においてハンドオーバが円滑に行われるように基地局を選択する方法に関する。

近年において携帯電話やＰＨＳなどによる移動体通信が爆発的に普及している。移動体通信のために、携帯電話などの無線端末（移動機）、無線基地局、基地局制御装置、および交換機などによって、無線通信システム（移動体通信システム）が構成される。

さて、移動体通信の普及にともない、システムの高度化が進むことによりまたユーザの嗜好によって、ＰＤＣ、ＧＳＭ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ−２０００、Ｗ−ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ）など、様々な無線通信システムによるサービスが行われている。これらのサービスは、通信速度の高速化を指向し、また移動速度の高速化を指向し、またはサービスエリアの拡大を指向するなど、それぞれ異なった特長を持っている。

このような状況の下で、各無線通信システム間のハンドオーバ、つまり異なる無線通信システム間におけるハンドオーバが要求されており、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）では、Ｗ−ＣＤＭＡとＷｉＭＡＸとの間のハンドオーバの仕様化の検討が進められている。

一方、例えば日本国内においては、ＰＨＳとＰＤＣ、またはＰＤＣとＦＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ）との通信が可能なデュアル端末が提供されているが、この端末はハンドオーバを行うことができない状況である。

また、同一システム内でのハンドオーバは、端末（無線端末）における受信品質の高低に基づいて判断される。異システム間システムのハンドオーバでもこれを踏襲するものが多い。例えば、特許文献１では、異システムの全てが共通のデータ（共通チャネル）を送信し、共通チャネルの品質の高低を判断し、品質の高いシステムへ接続することによってハンドオーバを行うことを提案している。

また、特許文献２では、ハンドオーバの指標とする受信品質の高低の判定を、端末の移動速度に依った周期で行うことを提案している。つまり、移動速度が遅ければ判定周期を長くし、早ければ判定周期を短くするというものである。

さらに、特許文献３では、端末が通信可能な無線通信システムの管理を行うサーバを設置し、端末がハンドオーバを行う場合に、サーバに対してその要求を行う。このとき、サーバはハンドオーバのためのパス、つまり時間が最も短い通信先をハンドオーバ先として端末に通知する。
特開２０００−１７５２４４特開２００２−１９９４２８特開２００５−１５９９２９

ところが、近年の通信システムでは、報知情報のための共通チャネルとユーザ情報を送信する個別チャネルとでは、それらの送信電力およびアンテナ構成が異なるシステムが提供されている。このため、特許文献１において、共通チャネルの品質が高い場合であっても、その関係が個別チャネルの品質とならないケースでは逆効果となってしまう。

特許文献２による場合には、不要なハンドオーバ処理を削減して端末の消費電力を低下させることが可能である。しかし、セル半径が大きく基地局からの距離が近い場合、つまりハンドオーバの可能性が非常に低い場合であっても、端末の移動速度が速い場合には判定周期が短くなり、消費電力の低下が図れないという問題がある。

特許文献３によるとハンドオーバ時間の高速化が図られる。しかし、サーバの設置が必要となるためにコストの増加が発生してしまう。

上に述べたように、従来のハンドオーバに際しての処理には種々の利点や問題点がある。いずれにしても、複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末において、ハンドオーバ時や起動時に最も品質の高い基地局を選択することが、通信の安定性の向上のために、また不要なハンドオーバ処理を削減するために有利であることはまちがいがない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末において、ハンドオーバ時や起動時に最も品質の高い基地局を選択することを可能にすることを目的とする。

本発明に係る方法は、複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末においてそれら複数の基地局の中から無線通信のための接続相手を選択する方法であって、前記複数の基地局から報知情報をそれぞれ受信する第１のステップと、前記報知情報を受信したときのそれぞれの受信電力に関する情報を取得する第２のステップと、受信したそれぞれの報知情報の中から各基地局が接続後の無線通信に用いるアンテナに関する情報を取得する第３のステップと、各基地局についての前記受信電力に関する情報および前記アンテナに関する情報に基づいて、無線通信における通信チャネルの品質が最も高い基地局を接続相手として選択する第４のステップとを有する。

本発明では、第３のステップにおいて取得したアンテナに関する情報（アンテナ情報）を用い、これと第２のステップで取得した受信電力に関する情報とを用いて、接続後の通信チャネルにおける受信電力を算出する。そして、算出された受信電力の最も大きい基地局を接続相手として選択する。

このようにしてハンドオーバ先または起動時における接続先が決定されるので、実際に無線通信が行われたときに品質の最もよい通信チャネルが選択されたこととなる。これによって、通信の安定性が向上し、接続処理の回数が低減する。

本発明によると、複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末において、ハンドオーバ時や起動時に最も品質の高い基地局を選択することが可能となる。

図１は本発明に係る選択方法を説明するための基地局によるサービス圏を示す図、図２は本発明に係る選択方法を示すフローチャート、図３は無線端末の概略の構成を示すブロック図、図４は本発明に係る無線端末の機能的な構成を示すブロック図である。

図１において、２つの基地局ＫＡ，ＫＢおよびそれぞれのサービス圏ＳＡ，ＳＢが示されている。基地局ＫＡ，ＫＢは、同一の無線通信システム１におけるものであってもよく、異なる無線通信システム１Ａ，１Ｂにおけるものであってもよい。サービス圏ＳＡ，ＳＢは、無線端末（携帯端末）ＵＥが基地局ＫＡ，ＫＢからの報知情報を受信可能な範囲を示したもので、各基地局ＫＡ，ＫＢによるセルの範囲と一致する場合もあり、また、一致しない場合もある。いずれのサービス圏ＳＡ，ＳＢにも属する地域が共通領域ＣＲである。

無線端末ＵＥのユーザは、現在は位置Ｐ１に存在するが、位置Ｐ２に移動しようとしている。つまり、無線端末ＵＥは両方の基地局ＫＡ，ＫＢからのサービス圏に在圏しており、かつ移動している。このような状況で、無線端末ＵＥがハンドオーバによって次に接続すべき基地局を選択する場合を想定する。

図２において、まず、無線端末ＵＥは、複数の基地局ＫＡ，ＫＢから報知情報ＨＡ，ＨＢをそれぞれ受信する（＃１１）。通常、基地局Ｋからの報知情報は、サービス圏Ｓに在圏する全ての無線端末Ｔに対して同報するために、無指向性のアンテナ（オムニアンテナ）が用いられる。

各基地局ＫＡ，ＫＢからの報知情報ＨＡ，ＨＢには、それぞれの基地局ＫＡ，ＫＢにおいて接続後の無線通信に用いるアンテナに関する情報（アンテナ情報）ＪＡＫが含まれるようにしておく。つまり、各基地局ＫＡ，ＫＢにおいて、無線通信に用いるアンテナの種類および構成についての情報（アンテナ情報）ＪＡＫを報知情報ＨＡ，ＨＢの中に含めておく。

アンテナ情報ＪＡは、具体的には、「オムニアンテナ」「ＡＡＡ（Adaptive Array Antenna）」「ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）」「ＭＩＳＯ（Multi Input Single Output ）」「ＳＩＭＯ（Single Input Multi Output ）」などである。また、素子アンテナの個数である「２」「３」「４」なども含まれる。これらのアンテナ情報ＪＡは、通信におけるゲイン（利得）を算出する上で必要である。したがって、アンテナ情報ＪＡとして、アンテナの種類および構成に代えて、またはそれとともに、ゲインを算出するための情報、またはゲインそれ自体を含ませてもよい。

報知情報を受信した無線端末Ｔは、報知情報を受信したときのそれぞれの受信電力に関する情報（受信電力情報）ＪＤを取得する（＃１２）。受信電力情報ＪＤとして、受信電力を直接に測定してもよく、また、受信電力に応じた物理量を検出することでもよい。

そして、受信したそれぞれの報知情報ＨＡ，ＨＢの中からアンテナ情報ＪＡＫを取得する（＃１３）。

そして、受信電力情報ＪＤとアンテナ情報ＪＡＫとに基づいて、ハンドオーバ後の無線通信における通信チャネルの品質が最も高い基地局Ｋを接続相手として選択する（＃１４）。

ステップ＃１４における通信チャネルの品質についての判断の際に、各基地局Ｋについて接続後の受信電力を算出し、接続後の受信電力が最も大きい基地局を品質が最も高い基地局とする。その際に、基地局Ｋのアンテナ情報ＪＡＫおよび当該無線端末ＵＥのアンテナ情報ＪＡＴに基づいてゲインを求め、求めたゲインを受信電力情報ＪＤに乗じて（対数で表された場合は加算して）接続後の受信電力を算出する。

その結果、例えば基地局ＫＡの方が基地局ＫＢよりも通信チャネルの品質が高いと判断されれば、図２に示すように、無線端末ＵＥから基地局ＫＡに対して接続依頼が送られ（＃１５）、それに応答して基地局ＫＡから無線端末ＵＥに接続開始の信号が送られる（＃１６）。

例えば、基地局ＫＡからの受信電力情報ＪＤＡが−２０ｄＢｍであり、基地局ＫＢからの受信電力情報ＪＤＢが−１７ｄＢｍであったとする。この場合に、従来においては、基地局ＫＢの受信電力情報ＪＤＢの方が大きいので、ハンドオーバ先として基地局ＫＢが選択されることとなる。

しかし、本実施形態においては、受信電力情報ＪＤのみではなく、アンテナ情報ＪＡをも用いてハンドオーバ先を判断する。ここでは、アンテナ情報ＪＡＫが、基地局ＫＡについては種類が「ＡＡＡ」であり、本数が「４」であったとし、基地局ＫＢについては種類が「オムニアンテナ」であったとする。

そうすると、基地局ＫＡについては、４アンテナのＡＡＡであることから、ゲインが６ｄＢｍ（４倍）となるが、基地局ＫＢについては、オムニアンテナであることからゲインは０ｄＢｍ（１倍）となる。

したがって、基地局ＫＡについては、受信電力情報ＪＤＡの−２０ｄＢｍにアンテナによるゲイン６ｄＢｍを加え、−１４ｄＢｍとなる。基地局ＫＢについては、受信電力情報ＪＤＢの−１７ｄＢｍにアンテナによるゲイン０ｄＢｍを加えるが、−１７ｄＢｍと変わらない。

その結果、この場合には、基地局ＫＡでの接続後の受信電力が基地局ＫＢよりも大きいので、基地局ＫＡの方の通信チャネルの品質が高いと判断し、基地局ＫＡをハンドオーバ先として決定することとなる。

このようにしてハンドオーバ先が決定されるので、ハンドオーバ後に実際に無線通信が行われると、品質の最もよい通信チャネルが選択されたこととなる。これによって、通信の安定性が向上するとともに、ハンドオーバ処理の回数が低減するので、無線通信システムにおける輻輳を未然に防ぐ効果が期待でき、また無線端末ＵＥの消費電力の低減に有利である。

なお、例えば、アンテナ情報ＪＡＫが「ＭＩＭＯ」であった場合に、その基地局Ｋの本数が「２」、無線端末ＵＥのアンテナ情報ＪＡＴによる本数が「２」であると、ゲインは６ｄＢｍ（４倍＝２×２）となる。同様に、基地局Ｋの本数が「２」、無線端末ＵＥの本数が「１」であると、ゲインは３ｄＢｍ（２倍＝２×１）、基地局Ｋの本数が「１」、無線端末ＵＥの本数が「２」であると、ゲインは３ｄＢｍ（２倍＝２×１）となる。無線端末ＵＥがダイバーシティ受信を行うことが可能である場合に、そのための２本のアンテナをＭＩＭＯ用のアンテナとして使用することが可能である。

上に述べた例では、無線端末ＵＥがハンドオーバ先を選択する例を説明したが、これに限らず、無線端末ＵＥの電源をオンして起動したときに無線通信を行う基地局Ｋを選択する場合にも同様に適用される。

図３において、無線端末ＵＥは、ＣＰＵ（またはＤＳＰ）３１、フラッシュメモリ３２、ＲＯＭ３３、通信ユニット３４、ディスプレイ３５、スピーカ３６、および操作ボタン３７などによって構成される。ＤＳＰやカメラなどを備えることもある。

図４において、無線端末ＵＥは、受信部４２、受信電力情報取得部４３、アンテナ情報取得部４４、受信電力算出部４５、および選択部４６を有する。これら各部は、ＣＰＵ３１が適当なプログラムを実行することによって、またはそれとハード回路との協働によって実現可能である。

アンテナＡＴでキャッチされた電波から、受信部４２によって報知情報Ｈが受信される。受信電力情報取得部４３は、報知情報Ｈを受信したときの受信電力情報ＪＤを算出し、アンテナ情報取得部４４は、報知情報Ｈに含まれるアンテナ情報ＪＡＫを取得する。

受信電力算出部４５は、各基地局Ｋについて接続後の受信電力を、受信電力情報ＪＤとアンテナ情報ＪＡＫおよびアンテナ情報ＪＡＴとに基づいて算出する。算出方法については上に述べた通りである。選択部４６は、算出された受信電力が最も大きい基地局を接続相手として選択する。

上に述べた実施形態では、選択の対象となる基地局Ｋが２つの場合について説明したが、３つ以上の基地局Ｋの中からハンドオーバ先または起動時の接続先を選択する場合についても同様に適用できる。

その他、無線端末ＵＥ、基地局Ｋ、無線通信システムの全体または各部の構成、個数、処理の内容または順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る選択方法を説明するための図である。本発明に係る選択方法を示すフローチャートである。無線端末の概略の構成を示すブロック図である。本発明に係る無線端末の機能的な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ無線通信システム
４２受信部（受信する手段）
４３受信電力情報取得部（受信電力に関する情報を取得する手段）
４４アンテナ情報取得部（アンテナに関する情報を取得する手段）
４５受信電力算出部（受信電力を算出する手段）
４６選択部（選択する手段）
ＵＥ無線端末
ＫＡ，ＫＢ基地局
ＳＡ，ＳＢサービス圏
Ｈ，ＨＡ，ＨＢ報知情報
ＪＤ受信電力情報
ＪＡアンテナ情報

Claims

複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末においてそれら複数の基地局の中から無線通信のための接続相手を選択する方法であって、
前記複数の基地局から報知情報をそれぞれ受信する第１のステップと、
前記報知情報を受信したときのそれぞれの受信電力に関する情報を取得する第２のステップと、
受信したそれぞれの報知情報の中から各基地局が接続後の無線通信に用いるアンテナに関する情報を取得する第３のステップと、
各基地局についての前記受信電力に関する情報および前記アンテナに関する情報に基づいて、無線通信における通信チャネルの品質が最も高い基地局を接続相手として選択する第４のステップと、
を有することを特徴とする無線通信接続先選択方法。
前記第４のステップにおいて、各基地局について接続後の受信電力を算出し、接続後の受信電力が最も大きい基地局を品質が最も高い基地局とする、
請求項１記載の無線通信接続先選択方法。
前記接続後の受信電力の算出に際し、
前記アンテナに関する情報および当該無線端末のアンテナに関する情報に基づいてゲインを求め、求めたゲインを前記受信電力に乗じて接続後の受信電力を算出する、
請求項２記載の無線通信接続先選択方法。
共通領域において複数の無線通信システムによるサービスが行われており、前記共通領域に在圏する無線端末がそれら複数の無線通信システムの中から接続相手を選択する方法であって、
前記複数の無線通信システムの各基地局から報知情報をそれぞれ受信する第１のステップと、
前記報知情報を受信したときのそれぞれの受信電力に関する情報を取得する第２のステップと、
受信したそれぞれの報知情報の中から各基地局が接続後の無線通信に用いるアンテナに関する情報を取得する第３のステップと、
各基地局についての前記受信電力に関する情報および前記アンテナに関する情報に基づいて、無線通信における通信チャネルの品質が最も高い無線通信システムを接続相手として選択する第４のステップと、
を有することを特徴とする無線通信接続先選択方法。
複数の基地局によるサービス圏内にある無線端末においてそれら複数の基地局の中から無線通信のための接続相手を選択する装置であって、
前記複数の基地局から報知情報をそれぞれ受信する手段と、
前記報知情報を受信したときのそれぞれの受信電力に関する情報を取得する手段と、
受信したそれぞれの報知情報の中から各基地局が接続後の無線通信に用いるアンテナに関する情報を取得する手段と、
各基地局についての前記受信電力に関する情報および前記アンテナに関する情報に基づいて、無線通信における通信チャネルの品質が最も高い基地局を接続相手として選択する手段と、
を有することを特徴とする無線通信接続先選択装置。
前記選択する手段は、
各基地局について接続後の受信電力を算出する手段と、
算出された受信電力が最も大きい基地局を接続相手として選択する手段と、
を有する請求項５記載の無線通信接続先選択装置。
請求項５または６の無線通信接続先選択装置を搭載した無線端末。