JP4777205B2

JP4777205B2 - 無線通信システム、無線通信端末及び基地局

Info

Publication number: JP4777205B2
Application number: JP2006263886A
Authority: JP
Inventors: 弘展谷川; 泰浩中村; 信昭高松
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: US20100027506A1; CN101518125B; WO2008041527A1; CN101518125A; JP2008085706A

Description

本発明は、無線通信システム、無線通信端末及び基地局に関する。

図６は、従来のＰＨＳ(Personal Handyphone System)のハンドオーバ時における基地局、無線通信端末、及びネットワークの信号処理手順を示すシーケンスチャートである。

まず、無線通信端末（以下、端末ＰＳと称す）は、基地局（切替元基地局）ＣＳ１との通信中に、トラフィックチャネル（ＴＣＨ）の劣化（通信品質の悪化）を検出すると、切替元基地局ＣＳ１に対してハンドオーバ要求（ＴＣＨ切替要求）信号を送信する（ステップＳ２０）。切替元基地局ＣＳ１は、端末ＰＳから上記ハンドオーバ要求信号を受信すると、ハンドオーバ可能である旨を示すＴＣＨ切替指示信号を端末ＰＳに送信する（ステップＳ２１）。

端末ＰＳは、切替元基地局ＣＳ１から上記ＴＣＨ切替指示信号を受信すると、オープンサーチによって、周辺の基地局から送信されている下り回線の信号をサーチし、捕捉できた下り回線の信号の内、最も受信電力の大きかった基地局をハンドオーバの切替先基地局ＣＳ２として決定する（ステップＳ２２）。そして、端末ＰＳは、上記切替先基地局ＣＳ２に対して、ＬＣＨ（リンクチャネル）確立要求信号を送信する（ステップＳ２３）。リンクチャネルとは、通信開始時に基地局ＣＳ１と端末ＰＳとが接続処理に、あるいはハンドオーバ時に端末ＰＳと切替先基地局ＣＳ２とが接続処理に用いるチャネルの呼称である。

切替先基地局ＣＳ２は、上記ＬＣＨ確立要求信号を受信すると、端末ＰＳに対してＴＣＨの割り当てが可能であれば、ＴＣＨの割当情報を含むＬＣＨ割当信号を端末ＰＳに送信し（ステップＳ２４）、端末ＰＳに割り当てたＴＣＨの起動を行う（ステップＳ２５）。

端末ＰＳは、切替先基地局ＣＳ２からＬＣＨ割当信号を受信すると、切替先基地局ＣＳ２に対して呼設定を行い（ステップＳ２６）、切替先基地局ＣＳ２もネットワークに対して呼設定を行う（ステップＳ２７）。ネットワークは、切替先基地局ＣＳ２との接続処理（ステップＳ２８）を行う一方、切替元基地局ＣＳ１に対し端末ＰＳとの通信接続を切断するように指示し（ステップＳ２９）、さらに自身と切替元基地局ＣＳ１との切断処理を行う（ステップＳ３０）。

そして、切替元基地局ＣＳ１は、端末ＰＳとの無線チャネルを切断する（ステップＳ３１）。端末ＰＳは、切替元基地局ＣＳ１との切断処理を行い（ステップＳ３２）、切替先基地局ＣＳ２から割り当てられたＴＣＨに切り替えて、切替先基地局ＣＳ２との通信を開始する（ステップＳ３３）。

なお、このようなハンドオーバ技術の詳細については、下記特許文献１〜４を参照されたい。
特開２０００−３１２３７１号公報特開平８−１５４２６９号公報特開２０００−３０８１０８号公報特開２００１−５４１５４号公報

ところで、従来のＰＨＳでは、基地局間での使用チャネルが重ならないよう自律分散制御を行うことにより、無線リソースの再利用、電波干渉の低減を図っている。これにより、基地局間及び基地局と端末間における正確な同期制御が必要となるが、セル設計が不要となり、システムの拡大が容易になる等の利点がある。

このような従来のＰＨＳでは、制御チャネル（ＣＣＨ）を全基地局及び全端末間で共有しているため、上記自律分散制御によって１つの基地局がＣＣＨを使用できるタイミングの周期が非常に長い（約１００ｍｓ）という問題がある。すなわち、図６に示すように、ハンドオーバ時にＬＣＨの割り当て処理を行う場合、端末ＰＳはステップＳ２３において、上りＣＣＨを介して切替先基地局ＣＳ２にＬＣＨ確立要求信号を送信するが、切替先基地局ＣＳ２はその応答（ＬＣＨ割当信号）を端末ＰＳに返信するために、次のＣＣＨ（下りＣＣＨ）の使用タイミング（約１００ｍｓ後）まで待つ必要がある。

さらに、図６のステップＳ２２のオープンサーチ処理では、サーチの対象となる周辺の基地局が多数存在するため、各基地局から送信されている下り回線の信号を捕捉するのに時間がかかる（約１００ｍｓ）と共に、それらの信号の受信電力を算出するというＣＰＵの演算処理にも時間がかかるため、オープンサーチ処理におけるトータルの処理時間が長かった。従って、従来のハンドオーバ処理では、図６のステップＳ２２からＳ２４までの処理に長い処理時間（約３００ｍｓ程度）が必要であった。また、ハンドオーバ時では、端末と基地局との間の通信品質が劣化しているため、信号の再送が頻繁に発生する場合もあり、その再送の分だけさらに処理時間が長くなる。例えば、最大再送回数が３回に設定されている場合、再送だけで最大３００ｍｓもの遅延が発生することになる（実際には再送タイマーのタイムアウトを待つのでさらに時間がかかる）。このように、従来のＰＨＳにおけるハンドオーバ処理には非常に長い時間を要していた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高速なハンドオーバを実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の手段を採用した。
本発明に係る無線通信システムは、複数の基地局のうちの少なくとも１つと無線通信端末間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う無線通信システムにおいて、前記無線通信端末は、ハンドオーバ時に、送信先の基地局を指定せずに、前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信するリンクチャネル割当要求手段と、通信を行っていない期間において周辺基地局の数を表す数情報を取得する取得手段と、を備え、前記基地局は、前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、前記ハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信するリンクチャネル割当手段と、前記リンクチャネル割当信号の送信タイミングが前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した他の基地局とは異なるように、前記ハンドオーバ制御チャネルのうち下り回線のチャネルを決定するチャネル決定手段と、を備え、前記リンクチャネル割当手段は、前記チャネル決定手段が決定した下り回線の前記ハンドオーバ制御チャネルを使用して前記リンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信し、前記リンクチャネル割当要求手段は、前記取得手段が取得した前記周辺基地局の前記数情報を含むリンクチャネルの割当要求信号を送信し、前記基地局のチャネル決定手段は、前記周辺基地局の前記数情報に基づいた乱数計算によって、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定する、ことを特徴とする。

本発明に係る無線通信端末は、複数の基地局との間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う無線通信端末であって、ハンドオーバ時に、送信先の基地局を指定せずに、前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信するリンクチャネル割当要求手段と、通信を行っていない期間において周辺基地局の数を表す数情報を取得する取得手段と、を備え、前記リンクチャネル割当要求手段は、前記取得手段が取得した前記周辺基地局の前記数情報を含むリンクチャネルの割当要求信号を送信する、ことを特徴とする。

本発明に係る基地局は、無線通信端末との間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う基地局であって、前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを介して前記無線通信端末からリンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、前記ハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信するリンクチャネル割当手段と、前記リンクチャネル割当信号の送信タイミングが前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した他の基地局とは異なるように、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定するチャネル決定手段と、を備え、前記リンクチャネル割当手段は、前記チャネル決定手段が決定した下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して前記リンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信し、前記チャネル決定手段は、前記無線通信端末から送信される周辺基地局の数情報に基づいた乱数計算によって、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定する、ことを特徴とする。

本発明では、通信チャネルの中でトラフィックチャネル用に割り当てられるスロットの内、ハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ無線通信システム内で共通の絶対スロット番号を有するハンドオーバ制御チャネル用のスロットを予め規定しておく。つまり、このハンドオーバ制御チャネルは、トラフィックチャネルと同様に、１フレーム毎（約５ｍｓ毎）に使用できるため、基地局と無線通信端末間で非常に高速にハンドオーバに関する制御情報の通信を行うことができる。また、本発明では、無線通信端末は、ハンドオーバ時において、送信先の基地局を指定せずに、上り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信し、基地局は、前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信するので、従来のオープンサーチのような時間のかかる処理を行う必要がない。

本発明によると、高速なハンドオーバを実現することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１に示す通り、本実施形態の無線通信システムは、基地局ＣＳと無線通信端末（以下端末と略す）ＰＳ及び図示しないネットワークから成り、基地局ＣＳと端末ＰＳは、時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ）、時分割複信方式（ＴＤＤ）に加えて直交周波数分割多重接続方式（ＯＦＤＭＡ）を多元接続技術として用いて通信を行うものである。基地局ＣＳは、一定の距離間隔で複数設けられ、複数の端末ＰＳと多重接続を行い無線通信を行う。また、端末ＰＳは、通信中の基地局との通信中に、通信品質の悪化を検出すると、他の基地局に対してハンドオーバ要求を行う。

周知のようにＯＦＤＭＡ方式とは、直交関係にある全てのサブキャリアを全端末ＰＳで共有し、任意の複数のサブキャリアの集まりを１つのグループとして位置づけ、各端末ＰＳに１つ又は複数のグループを適応的に割り当てることにより多元接続を実現する技術である。本実施形態の無線通信システムでは、上記したＯＦＤＭＡ方式に、ＴＤＭＡ方式及びＴＤＤ方式をさらに組み合わせている。つまり、各グループをＴＤＤとして時間軸方向に上り回線と下り回線に分け、さらにこれら上り回線と下り回線をそれぞれ４つのＴＤＭＡスロットに分割している。そして、本実施形態においては、各グループが時間軸方向にそれぞれＴＤＭＡスロットとして分割された１つの単位をサブチャネルと呼ぶことにする。図２に本実施形態の無線通信システムにおける周波数とＴＤＭＡスロットとサブチャネルの関係を示す。縦軸は周波数、横軸は時間を示している。図２が示すように、周波数方向２８個、時間軸方向４個（４スロット）を掛け合わせた１１２個のサブチャネルが上り回線用と下り回線用にそれぞれ割り当てられる。

本実施形態の無線通信システムでは、図２に示すように、全サブチャネルのうち周波数方向の一番端のサブチャネル（図２では１番）を制御チャネル（ＣＣＨ）として使用し、残りのサブチャネルをトラフィックチャネル（ＴＣＨ）として使用している。以下では、このトラフィックチャネルをトラフィックサブチャネルという。そして、無線通信を行う基地局ＣＳと端末ＰＳには、上り回線と下り回線のそれぞれに属する全トラフィックサブチャネル（この場合、ＣＣＨを除いた２７×４スロットの１０８サブチャネル）のうちから任意の１つ又は複数のトラフィックサブチャネルが割り当てられる。なお、通信チャネルとしての上り回線用及び下り回線用のトラフィックサブチャネルには、同じトラフィックチャネルが割り当てられる。

さらに本実施形態の無線通信システムでは、上記のトラフィックサブチャネル用に割り当てられるサブチャネルの内、ハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ本無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネル用のサブチャネルが予め規定されている。本実施形態では、例えば図２に示すように、第２８番目のトラフィックサブチャネル用に割り当てられるサブチャネルの内、下り回線及び上り回線共にスロット番号「１番」のうちの２８番のトラフィックサブチャネルをハンドオーバ制御チャネルと規定する。

本実施形態において、上記ＣＣＨは、従来のＰＨＳと同様に、全基地局及び全端末間で共有されており、１つの基地局ＣＳがＣＣＨを使用できるタイミングの周期は非常に長い（約１００ｍｓ）が、本実施形態における上記ハンドオーバ制御チャネルは、トラフィックサブチャネル内で規定されているため、１フレーム周期（５ｍｓ）毎に使用することができる。

図３は、本実施形態における基地局ＣＳ及び端末ＰＳの要部構成を示すブロック図である。図３に示すように、基地局ＣＳは、制御部１、無線通信部２及び記憶部３を備えており、制御部１は、本実施形態における特徴的な機能要素としてサブチャネル決定部１ａ、リンクチャネル割当部１ｂ及びリンクチャネル起動部１ｃを備えている。また、この基地局ＣＳは、図示しないネットワークと接続されており、当該ネットワークを介して他の基地局やネットワークに接続されているサーバ等と通信可能である。

基地局ＣＳにおいて、制御部１は、記憶部３に記憶されている基地局制御プログラムや、無線通信部２を介して取得した受信信号、ネットワークを介して取得した外部信号に基づいて本基地局ＣＳの全体動作を制御する。

この制御部１において、サブチャネル決定部１ａは、後述するリンクチャネル割当信号の送信タイミングが、端末ＰＳからリンクチャネルの割当要求信号を受信した他の基地局とは異なるように、下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルを決定する。具体的には、このサブチャネル決定部１ａは、端末ＰＳから送信される周辺基地局の数情報に基づいた乱数計算によって、上記下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルを決定する。この下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルの決定方法についての詳細は後述する。

リンクチャネル割当部１ｂは、上り回線のハンドオーバ制御チャネルを介して端末ＰＳからリンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、上記サブチャネル決定部１ａが決定した下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルを使用して、リンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を端末ＰＳに送信する。ここで、リンクチャネル割当部１ｂは、トラフィックサブチャネルとして使用されるサブチャネルのいずれかを端末ＰＳ専用の個別制御チャネルとして割り当て、当該個別制御チャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を端末ＰＳに送信する。

本実施形態では、上記個別制御チャネルをアンカーサブチャネルと称する。このアンカーサブチャネルは、データ通信に用いるトラフィックサブチャネル（以下エクストラサブチャネルと称する）の割当情報を、基地局ＣＳと端末ＰＳとの間で通信するために使用される制御チャネルである。このアンカーサブチャネルは、トラフィックサブチャネルの中から割り当てるので、上記ハンドオーバ制御チャネルと同様に１フレーム周期（５ｍｓ）毎に使用することができる。

リンクチャネル起動部１ｃは、端末ＰＳから送信されるハンドオーバの切替先基地局の決定情報に基づいて、自基地局がハンドオーバの切替先基地局と判断した場合に、上記リンクチャネル割当部１ｂが端末ＰＳに割り当てたリンクチャネル（アンカーサブチャネル）の起動を行う。

無線通信部２は、制御部１による制御の下、制御部１から出力される制御信号（リンクチャネル割当信号等）またはデータ信号の誤り訂正符号化、変調及びＯＦＤＭによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として端末ＰＳに送信する。

より具体的に説明すると、図４に示すように無線通信部２の送信機側は、誤り訂正符号化部２ａ、インタリーバ２ｂ、シリアル−パラレル変換部２ｃ、デジタル変調部２ｄ、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２ｅ、ＧＩ(Guard Interval)付加部２ｆ、及び送信部２ｇを備えている。

誤り訂正符号化部２ａは、例えばＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダであり、上記制御部１に指示された符号化レートに基づいて、制御部１から入力される制御信号またはデータ信号のビット列に冗長情報である誤り訂正符号を付加し、インタリーバ２ｂに出力する。インタリーバ２ｂは、上記誤り訂正符号化部２ａによって誤り訂正符号が付加されたビット列にインタリーブ処理を施す。シリアル−パラレル変換部２ｃは、上記インタリーブ処理後のビット列を、制御部１に指示されたサブチャネルに含まれるサブキャリア毎にビット単位で分割して各デジタル変調部２ｄに出力する。

デジタル変調部２ｄは、サブキャリアと同数設けられており、各サブキャリア毎に分割されたビットデータを、当該ビットデータに対応するサブキャリアを用いてデジタル変調し、変調信号をＩＦＦＴ部２ｅに出力する。なお、各デジタル変調部２ｄは、上記制御部１に指示された変調方式、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等を用いてデジタル変調を行う。

ＩＦＦＴ部２ｅは、各デジタル変調部２ｄから入力される変調信号を逆フーリエ変換して直交多重化することによりＯＦＤＭ信号を生成し、当該ＯＦＤＭ信号をＧＩ付加部２ｆに出力する。ＧＩ付加部２ｆは、上記ＩＦＦＴ部２ｅから入力されるＯＦＤＭ信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加して送信部２ｇに出力する。送信部２ｇは、上記ＧＩ付加部２ｆから入力されるＯＦＤＭ信号をＲＦ周波数帯に周波数変換し、送信信号として端末ＰＳに送信する。

一方、図示は省略するが無線通信部２の受信機側は、上記送信機側と逆動作を行う構成要素を備える。すなわち、無線通信部２の受信機側は、端末ＰＳから受信した受信信号をＩＦ周波数帯に周波数変換して受信ＯＦＤＭ信号を抽出し、当該受信ＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去し、ＦＦＴ処理、デジタル復調、パラレル−シリアル変換処理、デインタリーバ処理及び誤り訂正復号処理することでビット列を再構築し、制御部１に出力する。

図３に戻って説明すると、記憶部３は、上記制御部１で使用される基地局制御プログラムやその他各種データを記憶すると共に、制御部１におけるフロー制御や再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。

次に、端末ＰＳの構成について説明する。図３に示すように、端末ＰＳは、制御部１０、無線通信部１１、操作部１２、表示部１３、及び記憶部１４を備えている。また、制御部１０は、本実施形態における特徴的な機能要素として、基地局情報取得部１０ａ、リンクチャネル割当要求部１０ｂ、受信電力算出部１０ｃ及び切替先基地局通知部１０ｄを備えている。

端末ＰＳにおいて、制御部１０は、記憶部１４に記憶されている端末制御プログラムや無線通信部１１を介して取得した受信信号、操作部１２から入力される操作信号に基づいて、本端末ＰＳの全体動作を制御する。

制御部１０において、基地局情報取得部１０ａは、基地局ＣＳとの通信を行っていない期間（例えば待受状態中など）において、無線通信部１１を制御して、周辺基地局から送信される報知信号などの制御信号をサーチすることで周辺基地局の数情報を取得する。リンクチャネル割当要求１０ｂは、ハンドオーバ時において、送信先の基地局を指定せずに、上り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信する。ここで、リンクチャネルの割当要求信号には上記周辺基地局の数についての情報も含まれる。

受信電力算出部１０ｃは、上記リンクチャネルの割当要求信号を受信した各基地局から送信されるリンクチャネル割当信号の受信電力を算出する。切替先基地局通知部１０ｄは、上記受信電力算出部１０ｃによるリンクチャネル割当信号の受信電力の算出結果に基づき、
受信電力が最も大きいリンクチャネル割当信号を送信した基地局ＣＳを、ハンドオーバの切替先基地局として決定し、当該切替先基地局の決定情報（具体的には切替先基地局の基地局ＩＤ）を上り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して各基地局（リンクチャネル割当信号を送信した基地局）に送信する。

無線通信部１１は、制御部１０による制御の下、制御部１０から出力される制御信号（リンクチャネルの割当要求信号や切替先基地局の決定情報など）またはデータ信号の誤り訂正符号化、変調及びＯＦＤＭによる多重化を行い、多重化信号（ＯＦＤＭ信号）をＲＦ周波数帯に周波数変換した後、送信信号として基地局ＣＳに送信する。なお、無線通信部１１にて使用するサブチャネル、変調方式、符号化レートは、基地局ＣＳによって割り当てられたものである。なお、この無線通信部１１の送信機側及び受信機側の構成は、上記基地局ＣＳにおける無線通信部２と同様であるので説明を省略する。

操作部１２は、電源キー、各種ファンクションキー、テンキー等の操作キーから構成されており、これら操作キーによる操作入力に基づいた操作信号を制御部１０に出力する。表示部１３は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御部１０から入力される表示信号に基づいて所定の画像や文字を表示する。記憶部１４は、上記制御部１０で使用される端末制御プログラムや各種データを記憶すると共に、再送制御等に使用されるバッファとしての機能を有する。

次に、上記のように構成された本無線通信システムにおける基地局ＣＳと端末ＰＳ間のハンドオーバ時の動作について図５のシーケンスチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において、基地局ＣＳ１〜ＣＳ４は図３に示す基地局ＣＳと同一の構成要素を備えるものである。

また、図５には図示していないが、端末ＰＳ（具体的には基地局情報取得部１０ａ）は、基地局（切替元基地局）ＣＳ１との通信を行っていない期間（例えば待受状態中など）において、無線通信部１１を制御して、周辺基地局から送信される報知信号などの制御信号をサーチすることで周辺基地局の数についての情報を取得し、記憶部１４に当該周辺基地局の数についての情報を記憶しているものとする。

まず、端末ＰＳは、切替元基地局ＣＳ１との通信中に、データ通信に使用しているトラフィックサブチャネルの劣化を検出すると、切替元基地局ＣＳ１に対してハンドオーバ要求（ＴＣＨ切替要求）信号を送信する（ステップＳ１）。切替元基地局ＣＳ１は、端末ＰＳから上記ハンドオーバ要求信号を受信すると、ハンドオーバ可能である旨を示すＴＣＨ切替指示信号を端末ＰＳに送信する（ステップＳ２）。

端末ＰＳのリンクチャネル割当要求１０ｂは、無線通信部１１を介して上記ＴＣＨ切替指示信号を受信すると、送信先の基地局を指定せずに（具体的には送信先の基地局ＩＤを指定せずに）、上り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信する。なお、リンクチャネル割当要求１０ｂは、記憶部１４から上記周辺基地局の数情報を取得し、当該周辺基地局の数についての情報を含むリンクチャネルの割当要求信号を送信する（ステップＳ３）。

周辺の基地局は、常時、上り回線のハンドオーバ制御チャネルを監視しており、図５に示すように、周辺の基地局ＣＳ２〜ＣＳ４の３局が端末ＰＳから送信されたリンクチャネルの割当要求信号を受信したものとする。

各基地局ＣＳ２〜ＣＳ４のサブチャネル決定部１ａは、端末ＰＳから受信したリンクチャネルの割当要求信号に含まれる周辺基地局の数についての情報に基づいた乱数計算によって、下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルを決定する。具体的には、例えば、周辺基地局の数情報が３局であった場合、「１」〜「３」の中からランダムに１つの数を決定し、当該決定した数に対応するフレームに存在する下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルをリンクチャネル割当信号の送信用サブチャネルとして決定する。つまり、乱数計算によって「２」が決定された場合、リンクチャネルの割当要求信号を受信してから２フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルをリンクチャネル割当信号の送信用サブチャネルとして決定する。

図５では、例えば、基地局ＣＳ２のサブチャネル決定部１ａが、リンクチャネルの割当要求信号を受信してから１フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルをリンクチャネル割当信号の送信用サブチャネルとして決定し、基地局ＣＳ３のサブチャネル決定部１ａが、２フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルをリンクチャネル割当信号の送信用サブチャネルとして決定し、また、基地局ＣＳ４のサブチャネル決定部１ａが、３フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルをリンクチャネル割当信号の送信用サブチャネルとして決定した場合を示している。

すなわち、基地局ＣＳ２のリンクチャネル割当部１ｂは、リンクチャネルの割当要求信号を受信してから１フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して、アンカーサブチャネル及び自基地局の基地局ＩＤを含むリンクチャネル割当信号を端末ＰＳに送信する（ステップＳ４）。また、基地局ＣＳ３のリンクチャネル割当部１ｂは、リンクチャネルの割当要求信号を受信してから２フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して、アンカーサブチャネル及び自基地局の基地局ＩＤを含むリンクチャネル割当信号を端末ＰＳに送信する（ステップＳ５）。また、基地局ＣＳ４のリンクチャネル割当部１ｂは、リンクチャネルの割当要求信号を受信してから３フレーム目の下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して、アンカーサブチャネル及び自基地局の基地局ＩＤを含むリンクチャネル割当信号を端末ＰＳに送信する（ステップＳ６）。

上述したように、各基地局ＣＳ２〜ＣＳ４におけるリンクチャネル割当信号の送信タイミングをずらすことにより、端末ＰＳがリンクチャネル割当信号を受信する際の混信を防止することができる。しかしながら、乱数によって下り回線のハンドオーバ制御チャネルのサブチャネルを決定する場合、異なる基地局間で同一のサブチャネルを選択する可能性もある（機械的な乱数のため、同じ数値が別の基地局で算出される可能性がある）。この解決法として、例えば、基地局ＣＳ２〜ＣＳ４がランダムに別のタイミングで２回リンクチャネル割当信号を送信する方法を使用しても良い。

続いて、端末ＰＳの受信電力算出部１０ｃは、各基地局ＣＳ２〜ＣＳ４から送信されるリンクチャネル割当信号の受信電力を算出する。そして、端末ＰＳの切替先基地局通知部１０ｄは、上記受信電力算出部１０ｃによるリンクチャネル割当信号の受信電力の算出結果に基づき、受信電力が最も大きいリンクチャネル割当信号を送信した基地局を、ハンドオーバの切替先基地局として決定し（ステップＳ７）、当該切替先基地局の決定情報（具体的には切替先基地局の基地局ＩＤ）を上り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して各基地局ＣＳ２〜ＣＳ４に送信する（ステップＳ８）。

ここで、例えば、基地局ＣＳ３が切替先基地局として決定されたとする。基地局ＣＳ３のリンクチャネル起動部１ｃは、端末ＰＳから送信される切替先基地局の基地局ＩＤに基づいて、自基地局がハンドオーバの切替先基地局と判断し、上記リンクチャネル割当部１ｂが端末ＰＳに割り当てたリンクチャネル（アンカーサブチャネル）の起動を行う（ステップＳ９）。他の基地局ＣＳ２及びＣＳ４は、端末ＰＳから送信される切替先基地局の基地局ＩＤに基づいて、自基地局がハンドオーバの切替先基地局ではないと判断し、アンカーサブチャネルの起動は行わない。

そして、端末ＰＳは、基地局（切替先基地局）ＣＳ３から割り当てられたアンカーサブチャネルを無線接続し（ステップＳ１０）、当該アンカーサブチャネルを使用して、切替先基地局ＣＳ３に対して呼設定を行う（ステップＳ１１）。更に、切替先基地局ＣＳ３はネットワークに対して呼設定を行う（ステップＳ１２）。ネットワークは、切替先基地局ＣＳ３との接続処理（ステップＳ１３）を行う一方、切替元基地局ＣＳ１に対し端末ＰＳとの通信接続を切断するように指示し（ステップＳ１４）、さらに自身と切替元基地局ＣＳ１との切断処理を行う（ステップＳ１５）。

そして、切替元基地局ＣＳ１は、端末ＰＳとの無線チャネルを切断する（ステップＳ１６）。端末ＰＳは、切替元基地局ＣＳ１との切断処理を行い（ステップＳ１７）、アンカーサブチャネルを介して取得した、データ通信に用いるトラフィックサブチャネル（エクストラサブチャネル）の割当情報に基づき、当該エクストラサブチャネルに通信チャネルを切り替えて切替先基地局ＣＳ３との通信を開始する（ステップＳ１８）。

以上、図５からわかるように、図６に示す従来のＰＨＳのようなステップＳ２２のオープンサーチ処理を行う必要がなく、また、ハンドオーバ制御チャネルは１フレーム毎（５ｍｓ毎）に使用できるため、ステップＳ３のリンクチャネル割当要求信号の送信からステップＳ６のリンクチャネル割当信号の送信までにかかる処理時間は、最短で５ｍｓ×３局＝１５ｍｓ程度である。仮にリンクチャネル割当信号を送信する基地局が１０局存在し、各基地局で再送が発生してリンクチャネル割当信号が２回ずつ送信される場合を想定しても、５ｍｓ×１０局×２回＝１００ｍｓ程度に処理時間を収めることができ、従来のＰＨＳと比較して非常に高速なハンドオーバを実現することが可能である。

以上述べたように、本実施形態によれば、トラフィックサブチャネルの内のいずれかを端末ＰＳ専用の個別制御チャネル（アンカーサブチャネル）として割り当て、当該アンカーサブチャネルを介して１フレーム単位で切替先基地局ＣＳ３との制御情報（エクストラサブチャネルの割当情報）の送受信を行うことにより、従来のように長周期（約１００ｍｓ）のＣＣＨを使用する場合と比較して、非常に高速に無線リソースの割り当て制御を行うことができる。その結果、無線リソースの利用効率向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、ＴＤＭＡ方式／ＴＤＤ方式に加えてＯＦＤＭＡ方式を多元接続技術として採用した無線通信システムを例示して説明したが、ＯＦＤＭＡ方式を採用しない従来のＴＤＭＡ方式／ＴＤＤ方式のみを採用する無線通信システムであっても、本発明を適用することができる。ただし、その場合、トラフィックチャネルの１スロットをハンドオーバ制御チャネルとして固定化するため、無線リソースの利用効率が低下する。よって、ＴＤＭＡ方式／ＴＤＤ方式に加えてＯＦＤＭＡ方式のようなマルチキャリア通信方式を採用することが好ましい。

また、上記実施形態では、図５のステップＳ４〜Ｓ６において、アンカーサブチャネルの割当情報を送信したが、このアンカーサブチャネルのような個別制御チャネルを使用せずに従来のような長周期の制御チャネル（ＣＣＨ）を使用する場合は、リンクチャネルの割当情報としてデータ通信用のトラフィックチャネルの割当情報をステップＳ４〜Ｓ６で送信しても良い。

本発明の一実施形態における無線通信システムの構成概略図である。本発明の一実施形態における無線通信システムの周波数、スロット及びサブチャネルの関係を示す模式図である。本発明の一実施形態における基地局ＣＳ及び無線通信端末ＰＳの構成ブロック図である。本発明の一実施形態における無線通信部２の詳細説明図である。本発明の一実施形態における無線通信システムのハンドオーバ時のシーケンスチャートである。従来のＰＨＳにおけるハンドオーバ時のシーケンスチャートである。

符号の説明

ＣＳ、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４…基地局、ＰＳ…無線通信端末（端末）、１、１０…制御部、２、１１…無線通信部、３、１４…記憶部、１ａ…サブチャネル決定部、１ｂ…リンクチャネル割当部、１ｃ…リンクチャネル起動部、１２…操作部、１３…表示部、１０ａ…基地局情報取得部、１０ｂ…リンクチャネル割当要求部、１０ｃ…受信電力算出部、１０ｄ…切替先基地局通知部

Claims

複数の基地局のうちの少なくとも１つと無線通信端末間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う無線通信システムにおいて、
前記無線通信端末は、
ハンドオーバ時に、送信先の基地局を指定せずに、前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信するリンクチャネル割当要求手段と、
通信を行っていない期間において周辺基地局の数を表す数情報を取得する取得手段と、
を備え、
前記基地局は、
前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、前記ハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信するリンクチャネル割当手段と、
前記リンクチャネル割当信号の送信タイミングが前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した他の基地局とは異なるように、前記ハンドオーバ制御チャネルのうち下り回線のチャネルを決定するチャネル決定手段と、
を備え、
前記リンクチャネル割当手段は、前記チャネル決定手段が決定した下り回線の前記ハンドオーバ制御チャネルを使用して前記リンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信し、
前記リンクチャネル割当要求手段は、前記取得手段が取得した前記周辺基地局の前記数情報を含むリンクチャネルの割当要求信号を送信し、
前記基地局のチャネル決定手段は、前記周辺基地局の前記数情報に基づいた乱数計算によって、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
複数の基地局との間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う無線通信端末であって、
ハンドオーバ時に、送信先の基地局を指定せずに、前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当要求信号を送信するリンクチャネル割当要求手段と、
通信を行っていない期間において周辺基地局の数を表す数情報を取得する取得手段と、
を備え、
前記リンクチャネル割当要求手段は、前記取得手段が取得した前記周辺基地局の前記数情報を含むリンクチャネルの割当要求信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信端末。
無線通信端末との間で１つまたは複数の通信チャネルを用いて時分割多重接続方式で通信を行う基地局であって、
前記通信チャネルのうちハンドオーバに関する制御情報の通信に使用され且つ前記無線通信システム内で共通のチャネル番号を有するハンドオーバ制御チャネルを介して前記無線通信端末からリンクチャネルの割当要求信号を受信した場合に、前記ハンドオーバ制御チャネルを使用してリンクチャネルの割当情報を含むリンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信するリンクチャネル割当手段と、
前記リンクチャネル割当信号の送信タイミングが前記リンクチャネルの割当要求信号を受信した他の基地局とは異なるように、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定するチャネル決定手段と、
を備え、
前記リンクチャネル割当手段は、前記チャネル決定手段が決定した下り回線のハンドオーバ制御チャネルを使用して前記リンクチャネル割当信号を前記無線通信端末に送信し、
前記チャネル決定手段は、前記無線通信端末から送信される周辺基地局の数情報に基づいた乱数計算によって、前記下り回線のハンドオーバ制御チャネルを決定する、
ことを特徴とする基地局。