JP5545785B1 - 無線ネットワーク制御装置及び帯域分散制御方法 - Google Patents

無線ネットワーク制御装置及び帯域分散制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】終話時に移動機を適切な待受帯域に遷移させることが可能な無線ネットワーク制御装置を提供することである。
【解決手段】本発明の一態様は、移動機を異周波測定モードに移行させ、前記異周波測定モードの起動中に前記移動機が測定した遷移可能な帯域の通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納する異周波測定起動部と、前記移動機がアイドルモードに移行すべきと判断すると、前記遷移可能な帯域のスループットを推定するスループット推定部と、前記格納されている異周波測定値と前記推定されたスループットとに基づき、前記アイドルモードに移行した移動機が在圏すべき待受帯域を決定する待受帯域決定部とを有する無線ネットワーク制御装置に関する。
【選択図】図4

Description

本発明は、無線通信システムに関する。
複数の帯域又はバンドにおいて通信可能な移動機が広く利用されている。マルチバンド通信が可能な無線通信システムでは、移動機が通話又はデータ通信を終了した際、無線ネットワーク制御装置が、アイドルモードに移行する移動機を何れの帯域で待ち受けさせるか制御することが可能である。
このような終話時における移動機の制御方法の1つとして、トラヒック分散制御がある。トラヒック分散制御では、移動機が終話すると、無線ネットワーク制御装置は、当該移動機のサービング基地局及び近隣基地局に各自の帯域の空き容量を報告させ、報告された空き容量に基づき各帯域の通信能力を示すスループットを推定する。各帯域のスループットを算出すると、無線ネットワーク制御装置は、空き容量が大きく高いスループットが期待できる帯域に移動機を遷移させ、当該帯域で待ち受けするよう移動機に指示する。このようなトラヒック分散制御によって、システム帯域全体にトラヒックを分散させることが可能になる。
特開2011−091587
上述したトラヒック分散制御では、無線ネットワーク制御装置は、各帯域の空き容量からスループットを算出し、算出されたスループットに基づき移動機の待受帯域又は待受セルを決定する。
しかしながら、高いスループットが期待される帯域が必ずしも良好な通信品質を有さないケースもある。この場合、移動機は、十分な通信品質を有さない帯域で待ち受けすることになり、通信再開時に、当該移動機は待受帯域からセルサーチやハンドオーバしなければならず、通信が一時的に不安定になる可能性が考えられる。
例えば、従来のトラヒック分散制御では、図1に示されるように、800MHz、1.7GHz及び2GHzの各帯域で通信することが可能な移動機が終話した際、無線ネットワーク制御装置は、最も高いスループットが期待される800MHzの帯域で待受するよう移動機に指示する。しかしながら、従来のトラヒック分散制御では各帯域における通信品質は考慮されないため、移動機は、通信品質が十分でない800MHzの帯域で待ち受けることになってしまう可能性がある。
上記問題点に鑑み、本発明の1つの課題は、終話時に移動機を適切な待受帯域に遷移させることが可能な無線ネットワーク制御装置を提供することである。
上記課題を鑑み、本発明の一態様は、移動機を異周波測定モードに移行させ、前記異周波測定モードの起動中に前記移動機が測定した遷移可能な帯域の通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納する異周波測定起動部と、前記移動機がアイドルモードに移行すべきと判断すると、前記遷移可能な帯域のスループットを推定するスループット推定部と、前記格納されている異周波測定値と前記推定されたスループットとに基づき、前記アイドルモードに移行した移動機が在圏すべき待受帯域を決定する待受帯域決定部とを有する無線ネットワーク制御装置に関する。
本発明によると、終話時に移動機を適切な待受帯域に遷移させることが可能な無線ネットワーク制御装置を提供することができる。
図1は、従来のバンド分散制御の概略図である。 図2は、本発明の一実施例のバンド分散制御の概略図である。 図3は、本発明の一実施例による無線通信システムの概略図である。 図4は、本発明の一実施例による無線ネットワーク制御装置の構成を示すブロック図である。 図5は、本発明の一実施例による待受帯域決定部の構成を示すブロック図である。 図6は、本発明の一実施例によるバンド分散制御処理を示すフロー図である。 図7は、本発明の一実施例による待受帯域決定処理を示すフロー図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
後述される実施例を概略すると、無線ネットワーク制御装置は、異周波測定モードの起動中に測定した移動機が遷移可能な帯域の通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納する。終話やデータ通信完了などによって移動機がアイドルモードに移行する際、無線ネットワーク制御装置は、格納されている異周波測定値から所定の閾値以上の帯域を抽出し、抽出した帯域からスループットが最大となるような帯域を待受帯域として決定する。
例えば、図2に示される実施例では、無線ネットワーク制御装置は、所定の閾値以上の帯域(2GHz及び1.7GHz)を抽出し、抽出した帯域を通信品質が良好な帯域として決定する。その後、無線ネットワーク制御装置は、抽出した帯域のうち、より大きなスループットを有する帯域(2GHz)を待受帯域として決定し、当該待受帯域を移動機に通知する。当該通知を受信すると、移動機は、通知された帯域で待受状態に入る。
異周波ハンドオーバのために実施されるコンプレストモードにおいても、測定結果の報告を周期報告としているため、無線ネットワーク制御装置は、異周波ハンドオーバの実施前でも各バンドの測定結果を保持している。この測定結果をバンド分散制御に対して使用し、トラヒック分散効果と通信復帰時のユーザ品質のどちらを重視するか調整することが可能であり、移動機が最良のセルで待受することを可能にする。ここで、異周波ハンドオーバの「実施前」とは、ハンドオーバの実行要否を判断するのに行われる異周波測定を意味する。このように、従来の帯域分散制御のように各帯域の空き容量又はスループットだけでなく、異周波測定モードの起動中に移動機から取得した異周波測定値を併用することによって、所定の通信品質を担保した高いスループットの待受帯域に遷移することが可能になる。このように、通信中のハンドオーバの要否判定のために取得した異周波測定値を帯域分散制御に活用することによって、追加的なコストを抑えながら、良好な通信品質を有する待受帯域を決定することが可能になる。
図3を参照して、本発明の一実施例による無線通信システムを説明する。図3は、本発明の一実施例による無線通信システムの概略図である。
図3に示されるように、無線通信システム10は、無線ネットワーク制御装置100、基地局201,202,203及び移動機300を有する。
無線ネットワーク制御装置100は、複数の基地局201,202,203に接続され、図示された例では、サービング基地局201を介し移動機300の無線通信を制御する。また、無線ネットワーク制御装置100は、上位の各種ネットワーク装置(図示せず)に接続される。無線ネットワーク制御装置100は、サービング基地局201を介し移動機300に対して発着信制御、無線リソースのスケジューリング、回線接続、ハンドオーバ制御などの各種無線通信処理を実行する。無線ネットワーク制御装置100は、例えば、プロセッサ、メモリ、通信回路などのハードウェアリソースにより構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行することによって、後述される機能及び処理を含む各種無線通信処理を実現することが可能である。
基地局201,202,203は、無線通信のため1以上のセル又は帯域を提供し、無線ネットワーク制御装置100の制御の下にこれらの帯域を介し移動機300と無線接続する。例えば、基地局201,202,203はそれぞれ1.7GHz、800MHz、2GHzの帯域を提供し、これらの帯域に在圏する移動機300と通信可能である。図示された実施例では、移動機300は、基地局201により提供される1.7GHzの帯域をサービングセルとして利用している。本実施例では、基地局201,202,203はそれぞれ1つの帯域を提供しているが、これに限定されることなく、1つの基地局が複数の帯域を提供してもよい。また、本実施例では、互いに隣接する基地局201,202,203は、互いに異なる周波数帯域を提供しているが、これに限定されることなく、基地局間の干渉の発生を回避する必要はあるが、同一又は一部が重複した周波数帯域を提供してもよい。
移動機300は、基地局201,202,203と無線通信する。また、移動機300は、マルチバンド通信機能をサポートし、基地局201,202,203により提供される複数の帯域において通信することが可能である。
無線通信システム10では、無線ネットワーク制御装置100は、ハンドオーバの要否を判定するため、移動機300に異周波測定を実行させる。具体的には、無線ネットワーク制御装置100は、サービング基地局201の通信品質が所定の閾値を下回ったなどの所定の契機に応答して、移動機300をコンプレストモードに移行させる。コンプレストモードでは、移動機300は、サービング基地局201との通信中に、アイドルスロット期間(送信ギャップ)において一時的に送信を停止し、当該送信ギャップにおいて異周波帯域の受信レベルを測定し(異周波測定)、測定結果をサービング基地局201を介し、無線ネットワーク制御装置100に報告する。
図示された実施例では、コンプレストモードに移行すると、サービング基地局201と通信中の移動機300は、送信ギャップにおいて近隣基地局202,203により提供される異周波帯域の受信レベル又は通信品質を測定する。移動機300から報告された測定結果に基づき、無線ネットワーク制御装置100は、サービングセルの通信品質と異周波帯域の測定結果とを比較し、移動機300をサービングセルからハンドオーバさせるか判断する。サービングセルからハンドオーバするよう指示されると、移動機300は、無線ネットワーク制御装置100の制御の下でハンドオーバ処理を実行し、指定されたターゲットセルに遷移する。
次に、図4〜5を参照して、本発明の一実施例による無線ネットワーク制御装置の構成を説明する。本実施例では、無線ネットワーク制御装置100は、移動機300が終話時などにアイドルモードに移行する際、コンプレストモード中に移動機300から報告された異周波測定結果と、移動機300が遷移可能な帯域の空き容量及び/又は異周波測定結果から算出された各帯域のスループットとを用いて、移動機300の待受帯域を決定し、決定した待受帯域に遷移するよう移動機300に指示する。
図4は、本発明の一実施例による無線ネットワーク制御装置の構成を示すブロック図である。図4に示されるように、無線ネットワーク制御装置100は、異周波測定起動部110、スループット推定部120及び待受帯域決定部130を有する。
異周波測定起動部110は、ハンドオーバの要否を判定するため、移動機300を異周波測定モードに移行させ、異周波測定モードの起動中に移動機300が測定した遷移可能な帯域の受信レベル又は通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納する。異周波測定モードはコンプレストモードとも呼ばれ、異周波測定起動部110は、例えば、サービングセルの受信レベルの低下などを契機として、ハンドオーバの要否を判定する。無線ネットワーク制御装置100は、移動機300にコンプレストモードの起動を指示すると共に、移動機300に近隣基地局202,203の異周波帯域を測定させるのに必要な情報を送信する。
コンプレストモードでは、無線ネットワーク制御装置100は、サービング基地局201から移動機300に送信されるフレームの一部の区間(送信ギャップ)においてデータの送信を一時的に停止し、その間にバンドオーバ先の候補となる異周波帯域の受信レベルが移動機300によって測定される。移動機300は測定した異周波帯域の受信レベル又は通信品質を異周波測定結果としてサービング基地局201を介し無線ネットワーク制御装置100に送信する。無線ネットワーク制御装置100は、受信した異周波測定結果に基づきハンドオーバの要否を判定すると共に、本実施例では、異周波測定起動部110が以降の帯域分散制御に利用するため、受信した異周波測定結果を格納する。例えば、異周波測定結果は、測定対象の帯域におけるEc/N0などの受信レベルを示すものであってよい。
スループット推定部120は、移動機300がアイドルモードに移行すべきであることを検出すると、遷移可能な帯域のスループットを推定する。移動機300が終話やデータ通信の完了などによってアイドルモードに移行する際、スループット推定部120は、サービング基地局201及び近隣基地局202,203により提供される帯域など、移動機300が遷移可能な帯域を特定する。スループット推定部120は、各帯域の空き容量及び/又は異周波測定結果を用いて、特定された各帯域について何れかの方法に従って当該帯域の通信能力を示すスループットを推定する。
一実施例では、スループット推定部120は、特定された遷移可能な各帯域の空き容量と異周波測定値の通信品質とに基づき各帯域のスループットを推定してもよい。例えば、スループット推定部120は、遷移可能な帯域の現在の空き容量を基地局201,202,203から収集すると共に、遷移可能な帯域について以前に測定された異周波測定結果を異周波測定起動部110から取得する。各帯域の空き容量と異周波測定結果とを取得すると、スループット推定部120は、取得した各帯域の空き容量と異周波測定結果とに基づき各帯域のスループットを決定する。
一実施例では、スループット推定部120は、スループットが期待されるセル(E_Tput_Cell)を算出し、それをユーザ数で割ったものを期待されるスループット(E_Tput)と定義し、E_Tputが大きいセルに分散させるようにしてもよい。具体的には、
E_Tput=E_Tput_Cell/(HS User+1)
として、スループットを算出する。ここで、HS Userは該当セルのHS−PDSCH(High Speed−Physical Downlink Shared CHannel)を使用しているユーザ数である。E_Tput_Cellは、HS−PDSCHで利用可能なコード数(未使用のコード)とCQI(コンプレストモードで測定されたEcN0から求められる)とを変数として、以下のテーブルにより算出されてもよい。
Figure 0005545785

一実施例では、スループット推定部120は、遷移可能な帯域の異周波測定値の大きさに基づき異周波測定値を複数のパターンにグループ分けし、パターン毎に異なる算出式を適用して各帯域の通信品質を導出してもよい。一例として、帯域の通信品質を示すCQI(Channel Quality Indicator)は、
CQI=Ec/N0+10*log10{(α−0.1)/(β−γ*10EcN0/10)}+16.6
により算出されてもよい。ここで、Ec/N0は異周波測定により測定された受信品質であり、αは総送信電力のうち下りデータチャネル(HS−PDSCHなど)及び下り制御チャネル(HS−SCCHなど)に割り当てられる送信電力のパーセンテージであり、βは総送信電力のうち共通パイロットチャネル(PCPICHなど)に割り当てられる送信電力のパーセンテージを示し、γはEc/N0を測定した際の共通パイロットチャネル以外の送信電力が総送信電力に占めるパーセンテージを示す。
当該帯域の通信品質を示すCQIは、伝搬環境によるBLER(Block Error Rate)や測定時点におけるリソースの多寡によって変動し、誤差を含むことが知られている。この誤差を低減するため、Ec/N0の値を高品質、中品質及び低品質の3つのパターンに分け、パターン毎に異なる方法又は異なる算出式によりCQIを算出する。例えば、低品質パターンに対しては、トラヒック電力による誤差は小さく、CQIも小さくなる。このため、γ=総送信電力−共通パイロットチャネルの電力、として設定される。中品質パターンに対しては、トラヒック電力による誤差が大きくなるため、固定的なCQIを利用する。高品質パターンに対しては、トラヒック電力による誤差が大きく、CQIも大きくなるため、γ=R99CHの送信電力−共通パイロットチャネルの電力、として設定される。なお、高品質、中品質及び低品質パターンへのグループ分けは、何れか適当な2つの受信レベルの閾値を用いて行われる。このようにして算出された各帯域のCQIと通知された空き容量とに基づき、スループット推定部120は、各帯域のスループットを推定するようにしてもよい。
待受帯域決定部130は、格納されている異周波測定値と推定されたスループットとに基づき、アイドルモードに移行した移動機300が在圏すべき待受帯域を決定する。一実施例では、図5に示されるように、待受帯域決定部130は、待受候補帯域決定部131、除外帯域検出部132及び最大スループット帯域決定部133を有する。
待受候補帯域決定部131は、移動機300が遷移可能な帯域を待受候補帯域として決定する。例えば、待受候補帯域決定部131は、初期的には移動機300が遷移可能なサービング基地局201及び近隣基地局202,203により提供される帯域を待受候補帯域として設定する。除外帯域検出部132により除外対象の帯域が検出されると、待受候補帯域決定部131は、検出された帯域を待受候補帯域から除外する。
除外帯域検出部132は、待受候補帯域から除外すべき帯域を検出する。一実施例では、除外帯域検出部132は、各待受候補帯域の異周波測定値と所定の閾値とを比較し、所定の閾値未満の異周波測定値を有する帯域を除外すべき帯域として特定する。除外すべき帯域が検出されると、除外帯域検出部132は、検出された帯域を待受候補帯域決定部131に通知し、待受候補帯域決定部131に待受候補帯域から当該帯域を除外させる。なお、上記所定の閾値は、これを下回ると通信が不安定になるような何れか適切な通信品質に設定されてもよい。
最大スループット帯域決定部133は、待受候補帯域のうち最大スループットを有する帯域を決定し、決定した待受帯域を移動機300に通知する。具体的には、最大スループット帯域決定部133は、スループット推定部120により算出された各待受候補帯域のスループットを参照し、最大となるスループットを有する帯域を待受帯域として決定する。
次に、図6〜7を参照して、本発明の一実施例による無線ネットワーク制御装置における帯域分散制御処理を説明する。図6は、本発明の一実施例によるバンド分散制御処理を示すフロー図である。
図6に示されるように、ステップS101において、無線ネットワーク制御装置100は、サービング基地局201の通信品質が所定の閾値を下回ったなどの所定の契機に応答して、移動機300にコンプレストモードに移行するよう指示する。
ステップS102において、無線ネットワーク制御装置100は、コンプレストモードに移行した移動機300から異周波測定値を受信及び格納する。
ステップS103において、無線ネットワーク制御装置100は、移動機300が通話又はデータ通信を終了したことを検出すると、移動機300がアイドルモードに移行すべきであると判断する。
ステップS104において、無線ネットワーク制御装置100は、移動機300が遷移可能な帯域を特定し、特定した各帯域の空き容量を基地局201,202,203から収集すると共に、ステップS102において基地局201,202,203について取得した異周波測定値を抽出する。無線ネットワーク制御装置100は、図7を参照して詳述されるように、取得した空き容量と異周波測定値とに基づき移動機300の待受帯域を決定し、決定した待受帯域と共にアイドルモードに移行すべきことを移動機300に通知する。
図7は、本発明の一実施例による待受帯域決定処理を示すフロー図である。図7は、図6のステップS105における処理の一例である。
図7に示されるように、ステップS201において、無線ネットワーク制御装置100は、移動機300が遷移可能な帯域を待受候補帯域として設定する。初期的には、待受候補帯域は、移動機300のサービング基地局201及び近隣基地局202,203の帯域に設定されてもよい。
ステップS202において、無線ネットワーク制御装置100は、待受候補帯域から所定の閾値未満の異周波測定値を有する帯域を検出する。当該帯域が検出された場合(S202:Y)、当該フローはステップS203に移行し、ステップS203において、無線ネットワーク制御装置100は、検出された帯域を待受候補帯域から除外する。すなわち、検出された帯域は、高いスループットが期待されたとしても、通信品質が十分でないため、待受帯域として適切でない。他方、閾値未満の異周波測定値を有する帯域が検出されなかった場合(S202:N)、当該フローはステップS205に移行する。この場合、何れの待受候補帯域も通信品質が十分であり、待受帯域として適切であると判定される。
ステップS204において、無線ネットワーク制御装置100は、残った待受候補帯域が1つであるか判定する。残った待受候補帯域が1つである場合、当該待受候補帯域を待受帯域として決定し、当該フローはステップS206に移行する。
他方、複数の待受候補帯域が残っている場合(S204:N)、当該フローはステップS205に移行し、ステップS205において、無線ネットワーク制御装置100は、ステップS104において算出した各帯域のスループットを参照して、待受候補帯域のうちスループットが最大となる帯域を特定する。特定された帯域は、所定の閾値以上の通信品質を有すると共に、移動機300が遷移可能な帯域のうちスループットが最大となる帯域に相当する。
ステップS206において、無線ネットワーク制御装置100は、移動機300にアイドルモードに移行するよう指示すると共に、決定された待受帯域を移動機300に通知する。当該指示を受けると、移動機300は、指定された待受帯域に遷移し、アイドルモードに移行する。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 無線通信システム
100 無線ネットワーク制御装置
110 異周波測定起動部
120 スループット推定部
130 待受帯域決定部
131 待受候補帯域決定部
132 除外帯域検出部
133 最大スループット帯域決定部
201,202,203 基地局
300 移動機

Claims (5)

  1. 移動機を異周波測定モードに移行させ、前記異周波測定モードの起動中に前記移動機が測定した遷移可能な帯域の通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納する異周波測定起動部と、
    前記移動機がアイドルモードに移行すべきと判断すると、前記遷移可能な帯域のスループットを推定するスループット推定部と、
    前記格納されている異周波測定値と前記推定されたスループットとに基づき、前記アイドルモードに移行した移動機が在圏すべき待受帯域を決定する待受帯域決定部と、
    を有する無線ネットワーク制御装置であって、
    前記スループット推定部は、前記遷移可能な帯域の空き容量を取得すると共に、前記遷移可能な帯域の異周波測定値を示す受信レベルの大きさに基づき前記異周波測定値を複数のパターンにグループ分けし、前記パターン毎に異なる算出式を適用して前記遷移可能な帯域の異周波測定値の通信品質を導出し、前記取得した空き容量及び/又は前記導出した通信品質に基づき、前記遷移可能な帯域のスループットを推定する無線ネットワーク制御装置
  2. 前記スループット推定部は、前記移動機がアイドルモードに移行する際、前記遷移可能な帯域の空き容量を取得する、請求項1記載の無線ネットワーク制御装置。
  3. 前記待受帯域決定部は、
    前記移動機が遷移可能な帯域を待受候補帯域として決定する待受候補帯域決定部と、
    前記待受候補帯域から除外すべき帯域を検出する除外帯域検出部と、
    前記待受候補帯域のうち最大スループットを有する帯域を決定する最大スループット帯域決定部と、
    を有し、前記最大スループット帯域決定部は、前記除外帯域検出部により検出された帯域を除外することによって取得された前記待受候補帯域のうち最大スループットを有する帯域を前記移動機の待受帯域として決定し、前記決定された待受帯域を前記移動機に通知する、請求項1又は2記載の無線ネットワーク制御装置。
  4. 前記除外帯域検出部は、前記待受候補帯域の異周波測定値と所定の閾値とを比較し、前記所定の閾値未満の異周波測定値を有する帯域を前記除外すべき帯域として検出し、
    前記待受候補帯域決定部は、前記待受候補帯域から前記検出された帯域を除外する、請求項記載の無線ネットワーク制御装置。
  5. 無線ネットワーク制御装置における帯域分散制御方法であって、
    移動機を異周波測定モードへ移行させるステップと、
    前記異周波測定モードの起動中に前記移動機が測定した遷移可能な帯域の通信品質を示す異周波測定値を取得及び格納するステップと、
    前記移動機がアイドルモードに移行すべきと判断すると、前記遷移可能な帯域のスループットを推定するステップと、
    前記格納されている異周波測定値と前記推定されたスループットとに基づき、前記アイドルモードに移行した移動機が在圏すべき待受帯域を決定するステップと、
    前記決定された待受帯域を前記移動機に通知するステップと、
    を有し、
    前記スループットを推定するステップは、前記遷移可能な帯域の空き容量を取得すると共に、前記遷移可能な帯域の異周波測定値を示す受信レベルの大きさに基づき前記異周波測定値を複数のパターンにグループ分けし、前記パターン毎に異なる算出式を適用して前記遷移可能な帯域の異周波測定値の通信品質を導出し、前記取得した空き容量及び/又は前記導出した通信品質に基づき、前記遷移可能な帯域のスループットを推定する帯域分散制御方法。
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