JP5565287B2 - 基地局装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置とその基地局装置を用いた通信方法に関する。

近年、各々の移動通信事業者がサービスエリアを拡大したことにより、携帯電話が広く普及してきている。携帯電話の普及に伴って、通信で送受信されるデータの容量も大きくなってきており、単位時間内に通信することができるデータ量（スループット）を大きくすることが求められている。無線通信の場合、壁や障害物の影響により、通信品質の良い位置と悪い位置が生じることがある。通信品質が悪いと、スループットが小さくなるため、通信品質が悪い位置にいるユーザは、通信品質が良い位置に移動してから通信を開始することになる場合がある。このような状況はユーザにとって不便であるため、移動通信事業者は、通信品質が悪い位置に基地局を設置することにより、通信品質の悪いエリアをなくすようにしている。例えば、図１（ａ）に示すような建物の一室では、壁１（１ａ〜１ｃ）や障害物２（２ａ〜２ｆ）の影響により、エリア３（３ａ〜３ｆ）での通信品質が他のエリアに比べて悪くなっているとする。この場合、移動通信事業者は、図１（ｂ）に示すように、エリア３に基地局４（４ａ〜４ｋ）を設置する。ここで、図１（ｂ）の点線で示すエリアは、基地局４により通信品質が改善されたエリアであるものとする。図１に示すように、移動通信事業者は基地局４を設置することにより、エリア３での通信品質を改善する。

関連する技術として、道路に沿って移動するトラヒックの流れの方向に移動する移動基地局を使用するシステムが提案されている。このシステムでは、多数の移動基地局が閉ループ上に設置されており、移動基地局は道路上のトラヒックの流れと共に移動する。

特表２０００−５１６０４７号公報

ユーザにとっての利便性を確保するために、通信品質の悪いエリアを解消することが求められているが、通信品質が悪いエリアに基地局を設置する場合、基地局の設置台数が多くなるため、基地局を収容する上位装置での処理が複雑になる場合がある。また、設置される基地局の台数が多いために設備投資が多くなるという問題もある。

本発明では、ユーザが使用する端末の通信品質を改善する方法を提供することを目的とする。

ある実施形態にかかる基地局装置は、端末との間で信号を送受信する基地局装置であって、受信部、送信部、信号送信要求部、および、移動部を備える。受信部は、前記端末から送信された信号を受信する。送信部は、前記端末に向けた信号を送信する。信号送信要求部は、前記端末から送信された接続要求信号を受信すると、前記端末に前記接続要求信号の生成に用いる情報を通知する報知信号の送信電力より弱い電力で、前記接続要求信号に応答する接続応答信号を送信することを前記送信部に要求する。移動部は、前記接続要求信号を受信してから、前記接続応答信号で接続を許可された端末から接続メッセージを受信するまでの間、前記基地局装置を移動させる。

ユーザが使用する端末の通信品質を改善できる。

通信品質の改善方法の例を示す図である。 実施形態に係る通信品質の改善方法の例を示す図である。 基地局の設置方法の例を説明する図である。 基地局の構成の例を示す図である。 第１の実施形態で送受信される信号の例を説明するシーケンス図である。 第１の実施形態に係る基地局の動作の例を説明するフローチャートである。 端末の受信電力を記録したテーブルの例を示す図である。 端末と通信を行っている間の基地局の動作の例を説明するシーケンス図である。 建物の一部の領域で端末の利用制限を行う場合の方法の例を示す。 基地局とマクロセル基地局の設置例を説明する図である。 第２の実施形態に係る基地局の構成の例を示す図である。 第２の実施形態に係る基地局の動作の例を示すフローチャートである。

図２は、実施形態に係る通信品質の改善方法の例を示す図である。図２に示す例では、壁１や障害物２などが含まれている部屋の天井、天井の裏側、床下などに、ガイド部が設置されている。基地局２０は、ガイド部に沿って室内を移動する。ここで、ガイド部は、レール１０やケーブルなど、基地局２０が移動する経路を形成する任意のものを含むが、以下の説明では、ガイド部がレール１０である場合について述べる。

基地局２０は、レール１０が設置されている領域内の端末に、報知信号を送信する。このとき、報知信号の送信電力は、レール１０が設置されている領域内に位置する端末が報知信号を受信することができる強度であるものとする。報知信号を受信した端末は、基地局２０に接続要求信号を送信する。基地局２０は接続要求信号を受信する。

基地局２０は、接続要求信号を受信すると、接続を許可する端末に対して、接続要求信号に応答する接続応答信号を送信する。このとき、基地局２０は、セル６０の外に位置する端末が接続応答信号を受信できないように、接続応答信号の送信電力を報知信号の送信電力よりも小さくする。さらに、基地局２０は、接続要求信号を受信すると、レール１０に沿って移動を開始する。基地局２０の移動に伴って、セル６０の位置もレール１０に添って移動する。基地局２０は、レール１０に沿って移動しながら、接続応答信号の送信を繰り返す。

基地局２０の移動に伴って、基地局２０が接続を許可した端末がセル６０に入ると、端末は、基地局２０から接続応答信号を受信する。すると、端末は、基地局２０に向けて、接続メッセージを送信する。基地局２０は、接続メッセージを受信すると、接続を許可した端末がセル６０の中に入っていると認識する。そこで、基地局２０は、移動を中止し、接続メッセージに応答する信号を端末に送信することにより、端末との間で接続を確立する。

このように、部屋の大きさに比べて小さいセル６０を形成する基地局２０が、端末に信号を送信できる位置まで移動することにより、基地局２０は、端末の周辺での通信品質を向上することができる。従って、端末のユーザに高いデータレートでの通信を提供でき、スループットを向上することができる。さらに、基地局２０はレール１０が設置されたエリア内を移動することができるため、図１（ｂ）に示したように、通信品質が悪いエリア３の全てに基地局４を設置しなくても、レール１０が設置された場所の近傍に位置する端末の通信品質を改善できる。

＜装置構成＞
基地局２０が形成するセル６０の大きさは、レール１０が設置されている範囲に比べて小さいものとする。セル６０の大きさは実装に応じて任意に設定されるが、例えば、１台の端末と基地局２０の通信に有用な範囲と同じくらいの大きさとすることができる。以下の説明では、基地局２０が形成するセル６０の半径は１メートルから数メートル程度である場合について説明する。また、基地局２０が送信する報知信号は、基地局２０の移動に伴ってセル６０に含まれる可能性があるエリア内の任意の位置にいる端末に受信されるものとする。例えば、レール１０が設置されているエリア内にいる端末は、基地局２０から送信された報知信号を受信できるものとする。そこで、例えば、レール１０が建物の１つのフロア全体にわたって設置されている場合、基地局２０は、その建物のフロアの全体に報知信号を送信することができる。

図３は、基地局２０の設置方法の例を説明する図である。基地局２０は、レール１０に沿って移動できるように設置される。基地局２０は、後述するように、モータなどを備えており、レール１０の上を移動する。なお、図３は一例であり、レール１０の設置範囲や設置形状は任意に変更される。基地局２０は、バックホール接続を用いてコアネットワーク１１と接続されている。すなわち、コアネットワーク１１と基地局２０は、接続ケーブル１３（１３ａ、１３ｂ）で接続される。ここで、接続ケーブル１３は光ケーブル、イーサネットケーブルなど、バックホール接続に用いることができるケーブルから任意に選択される。また、適宜、コアネットワーク１１と基地局２０の間にバックホール中継部１２が設置される。バックホール中継部１２が設置されている場合、コアネットワーク１１は、バックホール中継部１２を介して基地局２０にデータを送信する。また、基地局２０も、バックホール中継部１２を介してコアネットワーク１１にデータを送信する。

図４は、基地局２０の構成の例を示す図である。基地局２０は、受信部２１、送信部２２、移動部２３、記憶部２４、および、制御部３０を備える。制御部３０は、バックホールインタフェース部３１、通信制御部３２、報知信号制御部３３、信号処理部３４、信号送信要求部３５、移動指示部３６、タイマ３７、通信監視部４０を備える。通信監視部４０は、さらに、端末通信監視部４１と比較部４２を備える。

受信部２１は、アンテナ（図示せず）を介して端末から基地局２０に送信された信号やデータを受信し、復調などの処理を行う。受信部２１は、受信したデータを制御部３０に出力する。送信部２２は、制御部３０から入力されたデータなどを変調し、アンテナを介して、端末に送信する。また、送信部２２は、制御部３０から入力されたデータを、報知信号制御部３３や信号処理部３４などから通知された送信電力で送信する。移動部２３は、モータを備えており、移動指示部３６の要求に応じてモータを駆動させることにより、基地局２０をレール１０に沿って移動させる。モータの制御方法として、既知の任意の方法が用いられる。

記憶部２４は、制御部３０が動作する際に用いられるプログラムやデータなどを記憶する。さらに、記憶部２４は、基地局２０が端末から受信した制御信号に含まれているデータを、適宜、記憶する。また、記憶部２４は、適宜、コアネットワーク１１から基地局２０に向けて送信されたデータなども格納する。タイマ３７は、信号処理部３４や端末通信監視部４１などに時刻情報を通知する。

基地局２０は、バックホールインタフェース部３１を介して、コアネットワーク１１に含まれている通信装置や、コアネットワーク１１を介して接続している通信装置などと通信する。通信制御部３２は、端末と基地局２０との間の接続が確立した後に、基地局２０が端末との間で通信するための制御を行う。また、通信制御部３２は、受信部２１、送信部２２、移動部２３、記憶部２４などの動作を監視する。さらに、通信制御部３２は、バックホールインタフェース部３１、報知信号制御部３３、信号処理部３４、信号送信要求部３５、移動指示部３６、タイマ３７、および、通信監視部４０も監視し、適宜、制御する。

報知信号制御部３３は、報知信号の送信を制御する。報知信号制御部３３は、報知信号を生成し、報知信号を送信するための送信電力を決定する。報知信号制御部３３は、報知信号を送信部２２に出力すると共に、報知信号の送信電力を送信部２２に通知する。

信号処理部３４は、接続要求信号や接続メッセージに含まれているデータを処理する。信号処理部３４は、接続要求信号を受信して、接続を許可する端末の識別子を取得する。接続要求信号を受信すると、信号処理部３４は、接続応答信号を生成して送信部２２に出力する。このとき、信号処理部３４は、接続応答信号を送信する電力も送信部２２に通知する。なお、基地局２０のセル６０に隣接もしくは重複する他のセルがある場合、他のセルを形成している基地局から基地局２０にハンドオーバした端末から基地局２０が受信した接続要求信号なども、信号処理部３４が処理する。

なお、接続要求信号は、「プリアンブル」もしくは「呼接続要求信号」と記載される場合がある。接続応答信号は、例えば、ランダムアクセス応答（Random Access Response）と記載される場合がある。さらに、接続メッセージは、例えば、ＲＲＣ接続要求（RRC Connection Request）である場合がある。

信号送信要求部３５は、接続応答信号が送信された後で一定の時間内に基地局２０が接続メッセージを受信しない場合に、接続応答信号の送信を送信部２２に要求する。信号送信要求部３５からの要求により、送信部２２は、一定の時間ごとに端末に向けて接続応答信号の送信を繰り返す。

移動指示部３６は、基地局２０が接続要求信号を受信すると、移動部２３にレール１０に沿った移動の開始を指示する。また、移動指示部３６は、後述するように、移動する方向の指示を移動部２３に与えることもできる。基地局２０が接続メッセージを受信すると、移動指示部３６は、移動部２３に移動を停止するように要求する。

端末通信監視部４１は、端末と基地局２０の通信が確立した後に、端末から送信されてくる信号に含まれている情報を取得する。例えば、端末通信監視部４１は、端末から送られてきた受信電力通知メッセージから端末の受信電力を取得する。また、端末通信監視部４１は、取得した受信電力を、受信電力通知メッセージを受信した時間と対応づけて記憶部２４に記憶する。なお、受信電力通知メッセージは、例えば、Measurement Reportとされる場合がある。比較部４２は、端末から通知された受信電力を閾値Ｔｈと比較する。また、比較部４２は、端末から通知された受信電力を、移動部２３の移動が再開する前の受信電力と比較する。比較部４２の動作については、後で詳しく述べる。

基地局２０は、ＲＦ回路、メモリ、ＣＰＵを備えている。メモリは、記憶部２４として動作する。ＣＰＵは、記憶部２４に記憶されているプログラムを実行することにより制御部３０として動作する。受信部２１と送信部２２は、ＲＦ回路を含む。基地局２０は、モータなど、基地局２０を駆動させる駆動装置を備えており、駆動装置が移動部２３として動作する。

＜第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態で送受信される信号の例を説明するシーケンス図である。
（１）報知信号制御部３３は、送信部２２を介して、レール１０が設置されているエリア内に位置する端末に報知信号を送信する。このときは、基地局２０は一定の位置に停止しているものとする。端末は、報知信号を受信すると、基地局２０に接続を要求するために用いる情報を取得する。

（２）レール１０が設置されているエリア内に位置する端末のユーザが、発呼操作を行う。
（３）端末は、報知信号から取得した情報を用いて接続要求信号を生成し、基地局２０に送信する。

（４）信号処理部３４は、受信部２１を介して接続要求信号を受信すると、接続要求信号を受信したことを移動指示部３６に通知する。移動指示部３６は、移動部２３に移動の開始を指示する。移動部２３が移動指示部３６の指示に応じて動作することにより、基地局２０は、レール１０に沿って移動する。

さらに、信号処理部３４は、接続要求信号を受信したことを報知信号制御部３３に通知する。報知信号制御部３３は、信号処理部３４から通知を受けると、報知信号の出力を停止する。従って、基地局２０は、手順（３）で接続要求信号を送信した端末以外とは接続を確立しない。信号処理部３４は、接続要求信号に含まれている情報を取得し、端末の識別子を取得する。信号処理部３４は、端末に接続を許可するかを決定する。以下の説明では、基地局２０は、端末に接続を許可するものとする。

（５ａ）信号処理部３４は、接続を許可する端末の識別子を含む接続応答信号を生成する。信号処理部３４は、生成した接続応答信号を送信部２２に出力し、接続応答信号の送信電力を送信部２２に通知する。なお、信号処理部３４は、予め、接続応答信号の送信電力の値を記憶しているものとする。また、接続応答信号の送信電力が記憶部２４に記憶されている場合は、信号処理部３４は、接続応答信号の送信電力の値を記憶部２４から取得することもできる。送信部２２は、入力された接続応答信号を、信号処理部３４から通知された送信電力で送信する。接続応答信号の送信される範囲は、図２に示したセル６０の範囲内である。手順（５ａ）で送信された接続応答信号は、端末に届かなかったものとする。

（５ｂ）接続応答信号が送信されると、信号送信要求部３５は、タイマ３７を予め決定された時間にセットし、端末から接続メッセージが送信されてくるまで待機する。ここでは、タイマ３７がタイムアップするまでに接続メッセージが受信されなかったものとする。この場合、信号送信要求部３５は、接続応答信号が端末に受信されていないと判定する。そこで、接続応答信号の送信を送信部２２に要求する。なお、このとき、信号送信要求部３５は、送信部２２に接続応答信号を出力し、接続応答信号の送信電力を通知することができる。この場合、信号送信要求部３５は、手順（５ａ）で接続応答信号が送信されるときに、接続応答信号と接続応答信号の送信電力を信号処理部３４から通知されているものとする。

（５ｃ）手順（５ｂ）で接続応答信号が送信されてから一定の時間内に接続メッセージを受信できないと、手順（５ｂ）と同様に、基地局２０は、接続応答信号を端末に再度、送信する。なお、手順（４）以降、基地局２０は、移動しているので、手順（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）では、接続応答信号が送信される範囲は異なる。接続メッセージを受信するまで、手順（５ａ）〜（５ｃ）で述べたように、基地局２０は、レール１０に沿って移動しながら接続応答信号を端末に送信する。従って、基地局２０の移動に伴い、セル６０の位置もレール１０に沿って移動する。

（６）端末がセル６０に入ると、端末は接続応答信号を受信する。接続応答信号を受信すると、端末は、接続応答信号に応答して接続メッセージを基地局２０に送信する。ここでは、接続メッセージとしてＲＲＣ接続要求が端末から基地局２０に送信されている。

（７）接続メッセージを受信すると、信号処理部３４は、接続メッセージを受信したことを移動指示部３６に通知する。移動指示部３６は、移動部２３に、移動の中止を指示する。移動部２３は、移動指示部３６の指示に従って、移動を中止する。

（８）信号処理部３４は、接続メッセージに含まれている情報を取得して、通信制御部３２に出力する。通信制御部３２は、接続メッセージに対する応答メッセージを生成し、送信部２２を介して端末に送信し、端末との間で接続を確立する。なお、応答メッセージも接続応答信号と同じ送信電力で送信されるものとする。接続を確立すると、通信制御部３２は、端末、基地局２０、および、コアネットワーク１１の間での通信を確立する。

（９）端末と基地局２０の間で通信が行われる。端末と通信を行っている間の基地局２０の動作については、後で詳しく説明する。端末と基地局２０の間の通信が終了すると、通信制御部３２は、通信の終了を報知信号制御部３３に通知する。報知信号制御部３３は、通信制御部３２からの通知を受けると、レール１０が設置されている範囲内にいる端末に対する報知信号の送信を再開する。

図５に示すように、基地局２０は、接続要求信号を受信してから接続メッセージを受信するまでの間、レール１０に沿って移動しながら、セル６０内に接続応答信号を送信する。このため、セル６０は基地局２０の移動に伴って移動する。従って、端末が通信品質の悪いエリア３に位置していたとしても、セル６０の移動に伴って端末がセル６０に入ると、端末は基地局２０と通信することができる。この場合、基地局２０は端末が基地局２０からの接続応答信号を受信できる距離に位置するため、基地局２０から端末までの距離は、セル６０の半径以下である。基地局２０が端末の近傍に位置すると端末の通信品質は良好でスループットが大きいことが期待できるため、基地局２０と通信する端末の通信品質は良好であると考えられる。

さらに、手順（４）で述べたように、基地局２０は、接続要求信号を受信した端末以外とは接続を確立しないように、基地局２０が接続要求信号を受信した後は、報知信号の送信を中止する。従って、基地局２０と接続する端末の数が少ないため、基地局２０は、端末の通信に十分な帯域を端末に割り当てることができる。従って、本実施形態によると、端末のスループットが改善される。

なお、端末が接続要求信号を送信してから基地局２０からの接続応答信号を受信するまでの間、端末は待機することになる。そこで、端末は、ユーザに対しては、「接続準備中」を知らせる旨のガイダンスを流し、ユーザに待機を促すことができる。ガイダンスの配信は、任意の方法を用いることができる。なお、ガイダンスの配信はオプションであり、ガイダンスの配信が行われない場合もある。

図６は、第１の実施形態に係る基地局２０の動作の例を説明するフローチャートである。図６は、基地局２０が端末と接続を確立するまでに行う動作の例を示している。なお、図６は動作の一例であり、例えば、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６の順序は、基地局２０の実装に応じて、任意に入れ替えられる場合がある。

基地局２０がいずれの端末とも通信していないで停止している場合、報知信号制御部３３は、レール１０が設置されているエリア内に位置する端末に、報知信号を送信する（ステップＳ１）。端末から接続要求信号を受信すると、信号処理部３４は、接続要求信号から端末の識別子を取得する（ステップＳ２、Ｓ３）。また、報知信号制御部３３は、報知信号の送信を中止する（ステップＳ４）。接続要求信号を受信したことを通知された移動指示部３６が移動部２３に移動の開始を指示することにより、基地局２０がレール１０に沿って移動を開始する（ステップＳ５）。信号処理部３４は、接続を許可する端末に向けて、セル６０の範囲内に、接続応答信号を送信する（ステップＳ６）。信号処理部３４は、端末から接続メッセージを受信したかを確認する（ステップＳ７）。接続メッセージを受信しない場合、信号送信要求部３５は、一定の時間に設定されたタイマ３７がタイムアップするまで、接続メッセージを受信したかを確認しながら待機する（ステップＳ７でＮｏ、ステップＳ８）。タイマ３７がタイムアップしても接続メッセージを受信していない場合、基地局２０の移動先において、信号送信要求部３５は、再度、接続応答信号を端末に送信することを送信部２２に要求する（ステップＳ６）。基地局２０は、接続メッセージを受信するまでレール１０に沿って移動しながら、ステップＳ６〜Ｓ８の動作を繰り返す。基地局２０が接続メッセージを受信すると、移動指示部３６は移動の中止を移動部２３に指示する。移動部２３が移動を停止することにより、基地局２０は停止する（ステップＳ９）。通信制御部３２は、停止した位置で端末に接続メッセージに応答するメッセージを端末に送信し、端末との間の接続を確立する（ステップＳ１０）。

次に、端末と通信を行っている間の基地局２０の動作について説明する。基地局２０は、端末から定期的に受信電力通知メッセージを受信する。端末通信監視部４１は、受信電力通知メッセージに含まれている受信電力を、受信電力通知メッセージを受信した時刻と対応づけて記憶部２４に記憶する。図７に、端末の受信電力を記録したテーブルの例を示す。基地局２０は、端末での受信電力が閾値を下回ると、移動を開始してセル６０の位置を変化させることにより、端末の受信電力を改善する。

図８は、端末と通信を行っている間の基地局２０の動作の例を説明するシーケンス図である。図８を参照しながら、基地局２０が端末の受信電力を改善する方法について説明する。また、端末の受信電力は図７に示すとおりに変動したものとする。なお、図８は、動作の一例であり、例えば、手順（１４）で基地局２０が反時計回りに移動し、手順（２０）で基地局２０が時計回りに移動するなどの変更が行われることがある。

（１１）端末は、基地局２０に受信電力通知メッセージを送信する。
（１２）端末通信監視部４１は、端末の受信電力Ａを取得し、手順（１１）で受信電力通知メッセージを受信した時刻と対応付けて記憶部２４に記憶する。

（１３）比較部４２は、端末の受信電力Ａを予め記憶している閾値Ｔｈと比較する。端末の受信電力Ａが閾値Ｔｈ以上の場合、手順（１１）に戻る。例えば、閾値が−９０ｄＢｍであるとする。図７に示した１２：０２：００では、受信電力は−８０ｄＢｍであるので、手順（１１）に戻って端末の受信電力の観測が続けられる。

（１４）端末の受信電力Ａが予め記憶している閾値よりも小さい場合、移動指示部３６は、移動部２３に移動の開始を指示する。例えば、図７に示した１２：０３：００では、受信電力は−１００ｄＢｍであるので、閾値を下回っている。移動部２３は、移動指示部３６からの指示に従って、レール１０にそって基地局２０を時計回りに移動させる。

（１５）移動部２３により基地局２０がレール１０に沿って移動を開始した後で、基地局２０は、端末から受信電力通知メッセージを受信する。
（１６）端末通信監視部４１は、手順（１５）で受信した受信通知メッセージで通知された受信電力を取得し、記憶部２４に記憶する。このとき、端末通信監視部４１は、手順（１５）で受信電力通知メッセージを受信した時刻も併せて記憶部２４に記憶する。

（１７）比較部４２は、最後に取得した受信電力値と、その前に取得した受信電力値の大きさを比較する。例えば、１２：０４：００の受信電力通知メッセージが最新である場合、比較部４２は、１２：０４：００の受信電力値と１２：０３：００の受信電力値を比較する。

（１８）最後に取得した受信電力値が、その前に取得した受信電力値より大きい場合、基地局２０の移動により、端末の受信電力が大きくなっている。そこで、比較部４２は、最後に取得した受信電力値と閾値Ｔｈを比較する。例えば、１２：０４：００の受信電力値は−９５ｄＢｍで１２：０３：００の受信電力値は−１００ｄＢｍであるので、最後に取得した受信電力値が、その前に取得した受信電力値より大きい。そこで、比較部４２は、１２：０４：００の受信電力値と閾値Ｔｈを比較する。

最後に取得した受信電力値が閾値Ｔｈ未満であれば、移動部２３は移動を継続し、手順（１４）以降の処理が繰り返される。例えば、１２：０４：００の受信電力値は閾値Ｔｈ未満であるので、１２：０４：００のデータが処理されても、移動部２３は移動を継続する。

（１９）一方、最後に取得した受信電力値が閾値Ｔｈ以上であれば、移動指示部３６は、移動部２３に移動の停止を要求する。移動部２３は、要求に従って、移動を停止する。その後基地局２０は、手順（１１）以降の処理を繰り返す。例えば、１２：０５：００の受信電力通知メッセージが最新である場合、１２：０５：００の受信電力値は閾値Ｔｈ以上であるので、１２：０５：００のデータが処理されると、移動指示部３６は移動部２３に停止を要求する。すると、移動部２３は移動を停止し、基地局２０は、停止した位置で手順（１１）以降の処理を繰り返す。

（２０）手順（１７）において、最後に取得した受信電力値が、その前に取得した受信電力値より小さい場合、移動により、端末の通信品質が悪化したことになる。そこで、移動指示部３６は、移動する方向を手順（１４）での移動方向と逆にするように移動部２３に通知する。ここでは、移動指示部３６は、反時計回りに移動するように、移動部２３に指示する。移動部２３は、移動指示部３６の指示に従って、移動する方向を変更する。例えば、１２：１１：００の受信電力値に基づいて移動が開始された場合、手順（１７）では、１２：１２：００の受信電力値と１２：１１：００の受信電力値が比較される。１２：１１：００の受信電力値は−１０５ｄＢｍ、１２：１２：００の受信電力値は−１１０ｄＢｍである。従って、基地局２０が時計回りの方向に移動したことにより端末の受信電力が小さくなっているので、移動指示部３６は反時計回りに移動するように移動部２３に要求する。

（２１）基地局２０が新たに受信電力通知メッセージを受信する。
（２２）端末通信監視部４１は、端末の受信電力を取得し、手順（２１）で受信電力通知メッセージを受信した時刻と対応付けて記憶部２４に記憶する。

（２３）手順（２２）で取得した受信電力値と閾値Ｔｈを比較する。例えば、１２：１２：００の受信電力値を取得した後で、移動部２３は移動する方向を変更している。そこで、１２：１３：００の受信電力値を取得すると、比較部４２は、取得した受信電力を閾値Ｔｈと比較する。最後に取得した受信電力値が閾値Ｔｈ未満であれば、移動部２３は移動を継続し、手順（２０）以降の処理が繰り返される。例えば、１２：１３：００の受信電力値は−１００ｄＢｍ、閾値Ｔｈは−９０ｄＢｍの場合、１２：１３：００の受信電力値は閾値未満であるので、手順（２０）以下の処理が繰り返される。

（２４）一方、手順（２２）に取得した受信電力値が閾値Ｔｈ以上であれば、移動指示部３６は、移動部２３に移動の停止を要求する。移動部２３は、要求に従って、移動を停止する。その後、基地局２０は、手順（１１）以降の処理を繰り返す。

このように、基地局２０は、端末での受信電力が閾値を下回ると移動を開始し、端末の通信品質が改善するまでセル６０の位置を変化させる。従って、基地局２０と通信している間に端末が移動したことにより、端末の通信品質が劣化しても、基地局２０がセル６０を移動させることにより、端末の通信品質を改善することができる。また、基地局２０は、レール１０に沿って一方の方向に移動した後で、手順（１７）の判定を行うことにより、移動によって端末の通信品質が改善したかを判定する。端末の通信品質が移動によって劣化している場合は、基地局２０の移動により、基地局２０は端末から遠ざかっていると予測できる。そこで、移動指示部３６は、移動方向を変更することにより、基地局２０を端末に接近させて端末の通信品質を改善する。従って、本実施形態に係る基地局２０を用いることにより、通信中に端末の通信品質が劣化することも防ぐことができる。

さらに、本実施形態に係る基地局２０は、建物の一部の領域で端末の利用制限を行う場合にも有効である。例えば、病院や学校などでは、電波による医療機器への影響の防止、授業の阻害を防ぐこと、端末のユーザ以外の人への迷惑を防ぐことなどを目的として、端末による通信の使用を制限することが考えられる。

図９に、建物の一部の領域で端末の利用制限を行う場合の方法の例を示す。図９（ａ）は、利用制限を行うエリア５（５ａ、５ｂ）の例を示す図である。病院では病室、学校では教室で端末による通信を制限するため、廊下などを許可エリアとすることが考えられる。従って、許可エリア６は、図９（ａ）に示すように、細長い形になることが多い。そこで、図９（ｂ）に示すようにレール１０を設置することにより、基地局２０に許可エリア６内を移動させて、端末の通信を許可エリア６内の任意の位置で実現できるようにすることができる。この場合、セル６０は利用制限を行うエリア５ａ、５ｂのいずれにも重ならないため、利用制限を行うエリア５ａ、５ｂでは端末のユーザは端末を用いて通信することができない。

図９（ａ）に示すような利用制限を行う場合、基地局２０を使用しないと、図９（ｃ）に示すように、複数の基地局４（４ａ〜４ｋ）を許可エリア６に設置することになる。図９（ｃ）のように基地局４を設置すると、基地局４により形成されるセルが円形もしくは楕円形の場合、端末の通信品質が良好でないエリア７が発生する。しかし、本実施形態に係る基地局２０を用いると、図９（ｂ）に示すように、許可エリア６のどこに位置する端末であっても基地局２０と通信することができる。

また、基地局２０を使用しないと、許可エリア６に複数の基地局４ａ〜４ｋが設置される。従って、本実施形態に係る基地局２０を使用することにより、基地局２０の設置台数を減らして、基地局の設置コストや運用コストを下げることができる。また、基地局の設置台数が少ないため、上位装置での基地局の管理も簡単に行われる。さらに、夜間など、基地局２０のサービスを提供する端末がいないと考えられるときは、基地局２０の電源を切ることにより、システムの電力消費を抑えることもできる。

さらに、レール１０を設置する範囲やレール１０の形状を任意に変更することにより、基地局２０との通信を可能とするエリアを柔軟に設定することができる。例えば、部屋の一部にレール１０を設置することができる。また、基地局２０はレール１０に沿って移動できるため、レール１０の設置位置の近傍に位置する端末の通信環境は、建物の周辺の環境の変化や屋内のレイアウトの変更などに起因する電波の状態の変化による影響を受けにくい。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、報知信号の強度を他の基地局からの信号強度に応じて変更することができる基地局７０について説明する。なお、電波干渉を防ぐために、基地局７０以外の基地局と基地局７０は異なる周波数帯域を用いて端末と通信するものとする。以下、他の基地局がマクロセル基地局である場合を例として説明するが、他の基地局は、マクロセル基地局に限られず、マイクロセル基地局、ピコセル基地局などである場合もある。

例えば、図１０に示すように、壁１ａに囲まれた部屋では、屋外に設置されたマクロセル基地局８０からの電波が届いているものとする。さらに、エリア８１（８１ａ〜８１ｆ）では、壁１や障害物２の影響によりマクロセル基地局８０からの電波が弱く、マクロセル基地局からの電波を用いた通信では通信品質が悪いものとする。基地局７０は、第１の実施形態で説明した方法でレール１０に沿って移動するものとする。また、基地局７０は、セル６０の中に位置する端末と通信することができる。このような場合、エリア８１ａ〜８１ｆの外に位置する端末は、移動によりエリア８１ａ〜８１ｆに入ることがあるため、マクロセル基地局８０よりも基地局７０と通信する方が安定して良好なスループットを得られる可能性がある。そこで、基地局７０は、マクロセル基地局８０からの報知信号の強度を測定し、マクロセル基地局８０からの報知信号の強度よりも基地局７０の報知信号の強度が強くなるように、報知信号の送信電力を調整する。このように、報知信号の送信電力を調整することにより、基地局７０は、端末がマクロセル基地局８０よりも基地局７０を接続先に選択する可能性を大きくする。

図１１は、第２の実施形態に係る基地局７０の構成の例を示す図である。基地局７０は、受信部７２、送信部２２、移動部２３、記憶部２４、および、制御部７１を備える。制御部７１は、バックホールインタフェース部３１、通信制御部３２、信号処理部３４、信号送信要求部３５、移動指示部３６、タイマ３７、通信監視部４０、および、報知信号制御部５０を備える。報知信号制御部５０は、測定部５１、送信電力調整部５２、報知信号生成部５３、および、報知信号検索部５４を備える。

受信部７２は、端末から送信されてくる上り方向の信号と、マクロセル基地局８０などから端末に送信される下り方向の信号の両方を受信することができるものとする。例えば、上り方向の信号の送受信に用いられる周波数帯域と下り方向の信号の送受信に用いられる周波数帯域が異なる場合、受信部７２は、上り方向の信号と下り方向の信号の両方の周波数帯域の信号の受信に対応しているものとする。受信部７２は、上り方向の信号についての処理する場合、基地局２０に含まれる受信部２１と同様に動作する。受信部７２は、上り方向の信号を、通信制御部３２、信号処理部３４、端末通信監視部４１などに出力する。

受信部７２は、基地局７０と通信する端末などに備えられている受信部と同様の方法で、下り方向の信号の受信、復調などを行う。受信部７２は、適宜、復調などを行った後で下り方向の信号を報知信号検索部５４に出力する。

報知信号検索部５４は、受信部７２から受信した信号から報知信号を検索する。例えば、報知信号に含まれているMobile Country Codes (ＭＣＣｓ)やMobile Network Code（ＭＮＣ）などの報知信号に含まれている情報を確認することにより、報知信号を検出することができる。報知信号を検出すると、報知信号検索部５４は、報知信号を検出したことを測定部５１に通知する。

測定部５１は、受信部７２を介して受信された下り方向の信号の受信電力を測定する。報知信号検索部５４から報知信号を検出した旨の通知を受けたときに、測定部５１の測定により得られた受信電力は、マクロセル基地局８０からの報知信号の受信電力である。測定部５１は、報知信号が検出されたときに求めた受信電力の値を送信電力調整部５２に通知する。送信電力調整部５２は、基地局７０が送信する報知信号の送信電力を、測定部５１から通知された受信電力よりも大きな値になるように調整する。さらに、送信電力調整部５２は、調整した送信電力の強度を送信部２２に通知する。報知信号生成部５３は、基地局７０が端末に送信する報知信号を生成し、送信部２２に出力する。送信部２２は、報知信号生成部５３から入力された報知信号を、送信電力調整部５２から通知された送信電力で端末に送信する。

なお、送信部２２、移動部２３、記憶部２４、バックホールインタフェース部３１、通信制御部３２、信号処理部３４、信号送信要求部３５、移動指示部３６、タイマ３７、通信監視部４０の動作は、第１の実施形態と同様である。すなわち、接続要求信号を受信すると、基地局７０は、セル６０の範囲内に接続応答信号を送信しながらレール１０に沿って移動する。セル６０は、基地局７０を中心にして数メートル程度の狭い範囲である。基地局７０は、端末から接続メッセージを受信するまでレール１０に沿って移動する。さらに、通信が確立している間も、図７と図８を参照しながら説明したように、基地局７０は、端末の受信電力に応じて移動することができる。また、バックホールインタフェース部３１は、第１の実施形態と同様に、バックホール中継部１２、接続ケーブル１３（１３ａ、１３ｂ）を介してコアネットワーク１１との間でデータを伝送する。

図１２は、第２の実施形態に係る基地局７０の動作の例を示すフローチャートである。図１２は、基地局７０が端末と通信を確立するまでに行う動作の例を示している。なお、図１２は動作の一例であり、例えば、ステップＳ２７、Ｓ２８、Ｓ２９の順序は、基地局７０の実装に応じて、任意に入れ替えられる場合がある。

マクロセル基地局８０から送信された報知信号が受信されると、測定部５１は、報知信号の受信電力を測定する（ステップＳ２１）。送信電力調整部５２は、基地局７０が送信する報知信号の送信電力を、マクロセル基地局８０から受信した報知信号の受信電力より大きな値に調整する（ステップＳ２２）。送信電力調整部５２は、調整した送信電力を送信部２２に通知する。送信部２２は、通知された送信電力で、レール１０が設置されているエリア内に位置する端末に、報知信号を送信する（ステップＳ２３）。端末から接続要求信号を受信すると、信号処理部３４は、接続要求信号で接続が要求されている基地局を識別する識別子と、基地局７０の識別子とが一致するかを確認する（ステップＳ２４、Ｓ２５）。接続が要求されている基地局を識別する識別子が基地局７０の識別子と一致していない場合、信号処理部３４は、基地局７０への接続が要求されていないと判断する。すると、ステップＳ２１以降の処理が繰り返される。一方、接続が要求されている基地局を識別する識別子が基地局７０の識別子と一致すると、信号処理部３４は、基地局７０への接続が要求されていると判断する。そこで、信号処理部３４は、接続要求信号から接続を許可する端末のＩＤを取得する（ステップＳ２６）。信号処理部３４は、接続要求信号を受信したことを、送信電力調整部５２と報知信号生成部５３に通知する。信号処理部３４からの通知を受けると、報知信号生成部５３は、報知信号の生成を中止し、送信電力調整部５２も報知信号の送信電力の調整を中止する。報知信号生成部５３と送信電力調整部５２が処理を中止することにより、報知信号の送信が中止される（ステップＳ２７）。ステップＳ２８〜Ｓ３３の処理は、図６を参照しながら説明したステップＳ５〜Ｓ１０と同様である。

このように、第２の実施形態では、報知信号の送信電力の大きさを、マクロセル基地局８０から送信される報知信号の強度に応じて変更することにより、端末が基地局７０を接続先に選択する可能性を大きくすることができる。また、基地局７０は、接続応答信号をセル６０の範囲内に送信しながらレール１０に沿って移動を続けることにより、基地局７０に接続を要求した端末がセル６０に入るまで移動する。このため、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、端末の周辺の通信品質を基地局７０が改善することができる。さらに、基地局７０は、端末のスループットを改善することもできる。

なお、実施形態は上記に限られるものではなく、様々に変形可能である。以下にその例をいくつか述べる。
以上の説明では、信号処理部３４と信号送信要求部３５が送信部２２に接続応答信号の送信を要求する場合について述べたが、信号処理部３４が接続応答信号の送信を送信部２２に要求しないように変形することもできる。例えば、信号処理部３４が生成した接続応答信号と接続応答信号の送信電力を信号送信要求部３５に出力し、信号送信要求部３５が信号処理部３４からの入力に従って、接続応答信号の送信を送信部２２に要求することができる。この場合、図５の手順（５ａ）や図６のステップＳ６では、最初に送信される接続応答信号も信号送信要求部３５が送信部２２に送信を要求する。同様に、ステップＳ２９でも、信号送信要求部３５が送信部２２に最初に送信される接続応答信号の送信を要求することができる。

第１の実施形態では、図６のステップＳ４で報知信号の送信を停止する場合について説明したが、報知信号制御部３３は、接続要求信号を受信した後も報知信号を停止しないように変形される場合がある。この場合、報知信号は、接続応答信号と同じ送信電力でセル６０の範囲内に送信される。このように変形すると、接続要求信号を基地局２０に送信した端末と基地局２０が通信しているときにセル６０の中に入った端末も、基地局２０と通信を確立することができる。そのため、複数のユーザに対して通信品質を改善することができる。

第２の実施形態でも、図１２のステップＳ２７で報知信号の送信を停止しない場合、同様に、基地局７０は、複数のユーザの通信品質を向上することができる。この場合は、信号処理部３４から接続要求信号を受信した旨の通知を受けても報知信号生成部５３は処理を中止せず、適宜、送信部２２に報知信号を出力する。送信部２２は、接続応答信号の送信電力と同じ送信電力で報知信号をセル６０内の端末に送信する。

以上の説明では、例としてガイド部がレール１０である場合について説明したが、レール１０は、適宜、ケーブルに変更される場合がある。また、基地局２０、７０は、レール１０もしくはケーブルに沿って移動できれば、移動の方法やレール１０などの設置方法は任意に変更されることがある。例えば、基地局２０、７０は、レール１０やケーブルの上を移動することができる。また、基地局２０、７０は、移動部２３によりレール１０もしくはケーブルから吊り下げられても良い。

さらに、移動部２３を、レール１０やケーブルなどのガイド部に沿って移動しない移動方法に対応できるように変形することもできる。例えば、移動部２３は、モータと車輪を備えていて、基地局２０が置かれている床の上を、移動指示部３６からの指示に応じて移動することにより、基地局２０を移動させることもできる。このようにガイド部が移動に用いられない場合、基地局２０は、通信品質を改善する対象となる範囲にいる端末に届く程度の送信電力で報知信号を送信する。なお、通信品質を改善する対象となる範囲は、予め設定されているものとする。例えば、報知信号制御部３３は、報知信号が建物の１フロアに届く程度の送信電力で報知信号を送信するように制御することができる。

以上の説明では、基地局２０、７０が制御部３０にタイマ３７を備える場合について説明したが、タイマを制御部３０に備えないように基地局２０、７０を変形することもできる。この場合、基地局２０、７０は、制御部３０として動作するＣＰＵ以外により実現するタイマを備えることができる。

端末から定期的に受信電力通知メッセージを受信する場合の受信間隔は、任意である。従って、基地局２０、７０は、図７に示すように１分ごとに受信電力通知メッセージを受信しない場合がある。

また、基地局２０、７０は、端末と通信しておらず、端末からの接続要求信号も受信していない状態では、レール１０上の一定の位置に停止するように設定される場合がある。この場合、記憶部２４は、停止する位置を記憶しており、さらに、移動部２３は、停止していた位置を基準とした移動量を測定するものとする。基地局２０もしくは基地局７０は、端末との通信が終了すると、測定された移動量を用いて、予め決められた位置に戻る。

上述の各実施形態に対し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
端末との間で信号を送受信する基地局装置であって、
前記端末から送信された信号を受信する受信部と、
前記端末に向けた信号を送信する送信部と、
前記端末から送信された接続要求信号を受信すると、前記端末に前記接続要求信号の生成に用いる情報を通知する報知信号の送信電力より弱い電力で、前記接続要求信号に応答する接続応答信号を送信することを前記送信部に要求する信号送信要求部と、
前記接続要求信号を受信してから、前記接続応答信号で接続を許可された端末から接続メッセージを受信するまでの間、前記基地局装置を移動させる移動部
を備えることを特徴とする基地局装置。
（付記２）
前記信号送信要求部は、前記接続応答信号を送信してから所定の時間以内に前記接続メッセージを受信しない場合、前記接続応答信号を送信することを前記送信部に要求し、
前記送信部は、前記基地局装置が移動している間に、前記信号送信要求部の要求に応答して、前記接続を許可された端末に前記接続応答信号を送信する
ことを特徴とする付記１に記載の基地局装置。
（付記３）
前記受信部で前記端末の受信電力の強度を通知する電力強度通知が受信されると、前記受信電力を取得して閾値と比較する比較部と、
前記受信部で前記接続メッセージを受信すると前記移動部に移動の停止を指示し、さらに、前記受信電力が閾値よりも小さい場合に前記移動部に移動の開始を指示する移動指示部
を備えることを特徴とする付記１もしくは２に記載の基地局装置。
（付記４）
前記移動部は、閉ループ状の経路を形成するガイド部に沿って、前記基地局装置を移動させ、
前記移動指示部が前記移動部に移動の開始を指示した後で、前記比較部は、移動が開始された第１の時刻に受信した電力強度通知で通知された第１の受信電力と、前記第１の時刻より後の第２の時刻に受信した電力強度通知で通知された第２の受信電力を比較し、
前記移動指示部は、前記第１の受信電力よりも前記第２の受信電力が小さい場合、前記移動部の移動方向を変更することを指示する
ことを特徴とする付記３に記載の基地局装置。
（付記５）
付記１〜４のいずれかに記載の基地局に加えて、他の基地局が設置されている無線通信システムにおいて、
前記受信部を介して前記他の基地局から送信された報知信号を受信すると、前記他の基地局から送信された報知信号の受信電力を測定する測定部と、
前記送信部から送信する報知信号の送信電力を、前記他の基地局から送信された報知信号の受信電力よりも大きく調整する送信電力調整部
を備えることを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の基地局装置。
（付記６）
基地局は、接続要求信号の生成に用いる情報を通知する報知信号を端末に送信し、
前記端末から前記接続要求信号を受信すると、前記基地局は、前記報知信号の送信電力より弱い電力で、前記接続要求信号に応答する接続応答信号を送信すると共に、移動を開始し、
前記基地局は、接続応答信号を送信してから所定の時間以内に、前記接続応答信号で接続を許可された端末から接続メッセージを受信しない場合は接続応答信号を送信し、
前記接続メッセージを受信すると、前記基地局は、移動を中止すると共に、前記接続を許可する端末との間で接続を確立する
ことを特徴とする通信方法。

１ 壁
２ 障害物
３ エリア
４、２０、７０ 基地局
５ 利用制限を行うエリア
６ 許可エリア
７ 端末の通信品質が良好でないエリア
１０ レール
１１ コアネットワーク
１２ バックホール中継部
１３ 接続ケーブル
２１ 受信部
２２ 送信部
２３ 移動部
２４ 記憶部
３０、７１ 制御部
３１ バックホールインタフェース部
３２ 通信制御部
３３、５０ 報知信号制御部
３４ 信号処理部
３５ 信号送信要求部
３６ 移動指示部
３７ タイマ
４０ 通信監視部
４１ 端末通信監視部
４２ 比較部
５１ 測定部
５２ 送信電力調整部
５３ 報知信号生成部
５４ 報知信号検索部
６０ セル
７２ 受信部
８０ マクロセル基地局

Claims (5)

1. 端末との間で信号を送受信する基地局装置であって、
   前記端末から送信された信号を受信する受信部と、
   前記端末に向けた信号を送信する送信部と、
   前記端末から送信された接続要求信号を受信すると、前記端末に前記接続要求信号の生成に用いる情報を通知する報知信号の送信電力より弱い電力で、前記接続要求信号に応答する接続応答信号を送信することを前記送信部に要求する信号送信要求部と、
   前記接続要求信号を受信してから、前記接続応答信号で接続を許可された端末から接続メッセージを受信するまでの間、前記基地局装置を移動させる移動部
   を備えることを特徴とする基地局装置。
2. 前記信号送信要求部は、前記接続応答信号を送信してから所定の時間以内に前記接続メッセージを受信しない場合、前記接続応答信号を送信することを前記送信部に要求し、
   前記送信部は、前記基地局装置が移動している間に、前記信号送信要求部の要求に応答して、前記接続を許可された端末に前記接続応答信号を送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記受信部で前記端末の受信電力の強度を通知する電力強度通知が受信されると、前記受信電力を取得して閾値と比較する比較部と、
   前記受信部で前記接続メッセージを受信すると前記移動部に移動の停止を指示し、さらに、前記受信電力が閾値よりも小さい場合に前記移動部に移動の開始を指示する移動指示部
   を備えることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の基地局装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の基地局に加えて、他の基地局が設置されている無線通信システムにおいて、
   前記受信部を介して前記他の基地局から送信された報知信号を受信すると、前記他の基地局から送信された報知信号の受信電力を測定する測定部と、
   前記送信部から送信する報知信号の送信電力を、前記他の基地局から送信された報知信号の受信電力よりも大きく調整する送信電力調整部
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基地局装置。
5. 基地局は、接続要求信号の生成に用いる情報を通知する報知信号を端末に送信し、
   前記端末から前記接続要求信号を受信すると、前記基地局は、前記報知信号の送信電力より弱い電力で、前記接続要求信号に応答する接続応答信号を送信すると共に、移動を開始し、
   前記基地局は、接続応答信号を送信してから所定の時間以内に、前記接続応答信号で接続を許可された端末から接続メッセージを受信しない場合は接続応答信号を送信し、
   前記接続メッセージを受信すると、前記基地局は、移動を中止すると共に、前記接続を許可する端末との間で接続を確立する
   ことを特徴とする通信方法。