JP5578992B2 - 無線移動局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおける無線移動局装置に関し、特に、無線移動局装置の基地局選択処理技術に関する。

従来の無線移動局装置について説明する。移動局装置は、基地局装置との間で、電波を媒体として音声、パケットデータ等の通信を行うものである。移動局装置は、移動局装置が提供する音声通話、データ通信等のサービスを提供可能にするため、電源投入時もしくは場所移動等による隣接基地局の変更時において、在圏セル内の複数の基地局装置と通信を行い、網に対して移動局装置の情報を登録する必要がある。それらの基地局装置の存在を検出し、基地局装置との通信を実現するため、移動局装置は、基地局装置から常時送信されている報知情報を参照する。
複数の基地局装置からの報知情報が参照できる場合、どの基地局装置と通信を行うかの選択は、報知情報の受信品質（ＲＳＣＰやＥｃ／Ｉｏ）もしくは受信電波の強度（ＲＳＳＩ）を基準に行う場合が多い。ここで、ＲＳＳＩ（Received signal Strength Indicator）は、受信信号強度を表している。また、ＲＳＣＰ（Received signal Code Power）は、希望波受信電力を表している。また、Ｅｃ／Ｉｏは、（パイロットの受信電力／全ての受信電力）を表している。
以上説明したように、従来の移動局装置においては、基地局装置の選択基準として、受信品質を用いるか、あるいは受信電波の強度（受信強度）を用いていた。

下記の特許文献１（特開２００８−０８５５１４号公報）には、基地局装置と移動端末装置とが無線により通信する無線通信システムにおいて、基地局装置からの受信信号の受信レベルに基づいて、現在通信している基地局装置から他の基地局装置へのハンドオフに関する判定を行うことが開示されている。

特開２００８−０８５５１４号公報

基地局装置の選択基準として、受信品質を用いるか、それとも受信強度を用いるかについては、それぞれ一長一短があり、どちらが最適かは状況に応じて変わる。受信強度が強くても通信干渉が多い環境であれば、基地局との通信ができない可能性が高まる。また、受信品質がよくても見通しの非常によいところでは、基地局装置との距離が遠いなどの理由で、通信失敗や通信消費電力増大が発生する可能性が高まる。
また、受信品質と受信強度は、移動局装置の設置状況、周辺環境、移動状態などにより刻々と変わるため、基地局選択基準が、受信品質又は受信強度に固定された場合は、通信失敗が発生しやすい状況が続くことも起こりえる。
移動局装置として重要なのは、基地局装置との通信を安定して行えることであり、よって、通信を安定して行えるような基地局装置を選択することが、移動局装置の重要な機能の１つである。
本発明は、このような従来の課題を解決するために為されたもので、通信を安定して行えるような基地局装置を選択することのできる無線移動局装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、従来の受信強度、受信品質だけでなく、基地局との通信結果も基地局選択の判定基準に加味することを特徴としている。
本発明に係る無線移動局装置の代表的な構成は次のとおりである。すなわち、
基地局装置との間で無線通信される信号を送受信する無線送受信部と、
前記無線送受信部で受信した受信信号の受信強度が基準値以上であるか否かを判断する受信強度判断部と、
前記受信信号の受信品質が基準値以上であるか否かを判断する受信品質判断部と、
基地局装置との間で発生した通信失敗の回数が、所定の閾値を超えたか否かを判断する通信失敗判断部と、
前記受信強度の判断と、前記受信品質の判断と、前記通信失敗の回数が所定の閾値を超えたか否かの判断とに基づき、基地局選択の優先順位を設定する基地局選択部とを備える無線移動局装置。

本発明によれば、移動局装置との通信失敗発生回数の多い基地局は、あまり通信に適さない基地局として選択優先順位を落とし、次に優先順位の高い基地局を選択するようにする。これにより、通信失敗発生回数が少ない基地局を選択する機会が多くなるため、移動局装置の通信機能に障害が発生する機会が減り、使用者の使い勝手も向上する。

本発明に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明に係る無線移動局装置の構成例を示す図である。 本発明に係る無線移動局装置における基地局選択処理の一例を示す図である。 本発明の実施例における、通信失敗回数記憶部を示す図である。 本発明の実施例における、基地局状態記憶部を示す図である。 本発明の実施例における、優先順位の高い基地局の状態を示す図である。 本発明の実施例（設置状況Ａ）における、通信失敗状況を示す図である。 本発明の実施例（設置状況Ｂ）における、通信失敗状況を示す図である。 設置状況ＡとＢを合算した通信失敗状況を示す図である。

本発明の実施例を、以下、説明する。図１は、本発明に係る無線通信システムの構成例を示す図である。本実施例に係る無線通信システムは、無線移動局装置１１と、基地局装置１２と、交換局１３と、公衆網１４により構成されており、無線移動局装置１１は、基地局装置１２との間で電波を媒体として、音声やパケットデータ等の通信を行う。本例では、基地局装置１２は、複数の周波数のうち１つの周波数を用いて、基地局装置１２がどの事業者に属するか等の情報を含む報知情報を、無線移動局装置１１に対して常時送信している。

本実施例では、移動局装置１１周辺において、使用電波の周波数や、受信強度と受信品質が測定可能な合計８つの基地局装置１２（Ａ〜Ｈ）が存在するものとする。
移動局装置１１は、有効な電波として扱う基準である受信強度の閾値や受信品質の閾値も保持している。受信強度と受信品質のいずれかが、閾値を満足しないような極端に悪い値の基地局装置１２は、有効電波検出の対象外、つまり通信の対象外とする。本実施例では、受信強度の閾値は−８５（ｄＢ）、受信品質の閾値は−１５（ｄＢｍ）とする。
移動局装置が、受信強度、受信品質のどちらを優先して基地局を選択する方式とするかは任意であるが、本実施例では、受信品質優先とする。

図２は、本発明に係る無線移動局装置の構成例を示す図である。
本例の無線移動局装置１１は、移動通信システムにおける移動局であって、無線送受信部２０１と、ベースバンド信号処理部２０２と、主制御部２１０と、記憶部２２０と、表示装置２０５と、音声入力装置２０６と、音声出力装置２０７と、他入力装置２０８とを備えている。
主制御部２１０は、機能として、アプリケーション部（ＡＰ部）２１１と、呼処理制御部（呼制御部）２１２と、受信強度判断部２１３と、受信品質判断部２１４と、通信失敗判断部２１５と、基地局選択部２１６とを備え、ハードウェア構成としては、ＣＰＵとメモリを備えている。また、主制御部２１０は、無線送受信部２０１、ベースバンド信号処理部２０２、表示装置２０５、音声入力装置２０６、音声出力装置２０７、他入力装置２０８を統括制御する。

無線送受信部２０１は、基地局装置１２と無線移動局装置１１の間で無線通信される信号を送受信するものであって、無線周波数帯域の信号とベースバンド帯域の信号との帯域変換を行う。ベースバンド信号処理部２０２は、前記無線送受信部２０１によりベースバンド帯域に変換された信号のベースバンド受信処理、前記無線送受信部２０１を介し基地局に対してデータを送信するためのベースバンド送信処理、無線送受信部２０１で受信した受信信号の受信信号強度測定処理、該測定した受信信号強度に基づく受信品質の測定処理を行う。つまり、本例では、ベースバンド信号処理部２０２が、受信強度測定部及び受信品質測定部として機能する。具体的には、ベースバンド信号処理部２０２は、入力された受信信号の入力レベルから受信信号強度を算出する。また、ベースバンド信号処理部２０２は、算出した受信信号強度に基づいて、受信したい信号の受信信号強度と、それ以外の雑音などの受信信号強度との比から、受信品質を算出する。

表示装置２０５は、ＬＣＤ等により構成され、受信したデータや入力データ等を表示する。音声入力装置２０６は、マイクロフォン等により構成され、音声等の入力を受け付ける。音声出力装置２０７は、スピーカ等により構成され、受信した音声信号等を音として出力する。他入力装置２０８は、テンキーを含むキー等により構成され、キー入力等を受け付ける。

アプリケーション部２１１は、無線移動局装置１１が実行する通信アプリケーションに伴うデータの送受信処理を行う。
呼処理制御部２１２は、無線移動局装置１１の呼処理を制御するものであって、ベースバンド信号処理部２０２でベースバンド処理された受信信号データを音声出力装置２０７へ出力したり、音声入力装置２０６から入力された音声データを、ベースバンド信号処理部２０２でベースバンド処理して、無線送受信部２０１を介して送信する。

受信強度判断部２１３は、前記ベースバンド信号処理部２０２で測定された受信信号強度に基づき、無線送受信部２０１で受信した受信信号の受信信号強度が所定の基準値以上であるか否かを判断する。
受信品質判断部２１４は、前記ベースバンド信号処理部２０２で測定された受信品質に基づき、無線送受信部２０１で受信した受信信号の受信品質が所定の基準値以上であるか否かを判断する。

通信失敗判断部２１５は、基地局装置との間で通信失敗が発生したか否かを判断し、また、基地局装置との間で発生した通信失敗の回数が、所定の閾値を超えたか否かを判断する。通信失敗とは、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）エラー発生等により、通信電文が正常に送信、受信できない状態を指す。なお、本例では、例えば移動局がトンネル内に移動した場合など、必然的に発生する通信失敗により最良の基地局を選択できなくなるのを防ぐため、受信強度と受信品質がともに劣化するような無線品質劣化による通信切断は、通信失敗の対象外にしている。
また、本実施例では、一時的な通信状況の不良による突発的な通信失敗が要因で、良い基地局が選択できなくなるのを防ぐため、通信失敗発生回数の閾値（通信失敗閾値）が設定され、この閾値を超えたときに、基地局選択の優先順位が変更される。例えば、通信失敗閾値を５回に設定した場合、在圏中の基地局との間で、無線品質劣化以外の通信失敗が５回を超えるまでは、基地局選択の優先順位を変えないようにするが、通信失敗が５回を超えると、基地局選択の優先順位を変える。通信失敗閾値は、操作者により、他入力装置２０８から設定される。

基地局選択部２１６は、受信強度判断部２１３による受信強度の判断と、受信品質判断部２１４による受信品質の判断と、通信失敗判断部２１５による通信失敗発生回数の閾値を超えたか否かの判断とに基づき、基地局選択の優先順位を設定する。本例では、上述したように、受信強度よりも受信品質を優先して順位を設定する。また、本例では、基地局選択部２１６は、前記通信失敗の回数が所定の閾値を超えた基地局装置に対し、基地局選択の優先順位を最下位へ変更する。

記憶部２２０は、通信失敗回数記憶部２２１と基地局状態記憶部２２２とを備える。通信失敗回数記憶部２２１の例を、図４に示す。通信失敗回数記憶部２２１は、選択対象となった基地局との間で、位置登録手順、発信手順、着信手順等に関する通信を行った際の通信回数と、それらの通信中に発生した通信失敗の発生回数（通信失敗回数）を基地局毎に保持する。図４の例では、通信周波数２１３２．８ＭＨｚの基地局Ａは、１２回の通信を行った結果、通信失敗が１回であり、通信周波数２１３７．６ＭＨｚの基地局Ｂは、２回の通信を行った結果、通信失敗が０回であることを示す。

基地局状態記憶部２２２の例を、図５に示す。基地局状態記憶部２２２は、各基地局からの受信信号の受信強度、受信品質、受信強度と受信品質の閾値との比較判定結果、判定内容、優先順位を記憶する。上述したように、本実施例では、受信強度と受信品質についても、それぞれの閾値が設定されており、受信強度は−８５（ｄＢ）以上、受信品質は−１５（ｄＢｍ）以上としている。
基地局Ａは、受信品質が−１０（ｄＢｍ）であるので受信品質閾値に達しているが、受信強度が−１００（ｄＢ）であるので受信強度閾値を下回っており、閾値判定結果は×（閾値不満足）である。基地局Ｂは、受信強度が−７０（ｄＢ）であるので受信強度閾値に達しているが、受信品質が−２０（ｄＢｍ）なので、受信品質閾値を下回っており、閾値判定結果は×（閾値不満足）である。基地局Ｃは、受信強度が−８０（ｄＢ）であり、受信品質が−１０（ｄＢｍ）なので、受信強度閾値と受信品質閾値を満足しており、閾値判定結果は○（閾値満足）である。基地局Ｄは、受信強度が−１００（ｄＢ）であり、受信品質が−２０（ｄＢｍ）なので、受信強度閾値と受信品質閾値を下回っており、閾値判定結果は×（閾値不満足）である。
基地局Ｅ、Ｆ、Ｇは、いずれも受信強度閾値と受信品質閾値を満足しており、閾値判定結果は○（閾値満足）である。基地局Ｈは、受信強度が閾値を下回っており、閾値判定結果は×（閾値不満足）である。

基地局Ｅは、閾値判定結果が○の４つの基地局のうち、最も受信品質が良いので、判定内容が「品質最良」となっている。また、基地局Ｆは、閾値判定結果が○の４つの基地局のうち、最も受信強度が良いので、判定内容が「強度最良」となっている。
移動局装置１１が、受信強度と受信品質のどちらを優先して基地局を選択するかは任意であるが、上述したように、本実施例では受信品質優先とする。また、本実施例では、受信強度と受信品質の、それぞれ最上位の基地局を選択対象とするので、基地局優先順位は、図５に示すように、基地局Ｅが１位、基地局Ｆが２位となる。

次に、本例の無線移動局装置１１の基地局選択処理に関し、図３のフローチャートを用いて説明する。図３は、無線移動局装置における基地局選択処理の一例を示す図である。
まず、移動局装置１１が、移動局周辺の基地局１２との間で、通信を開始する（ステップＳ１）。次に、通信失敗判断部２１５が、通信中に通信失敗（通信不良）が発生したか否かを判断する（ステップＳ２）。通信不良が発生していない場合（ステップＳ２でＮｏ）は、ステップＳ５へ遷移する。通信不良が発生している場合（ステップＳ２でＹｅｓ）は、受信強度判断部２１３と受信品質判断部２１４が、受信強度と受信品質がいずれも良好か否か、つまり、無線品質が良好か否かを判断する（ステップＳ３）。無線品質が良好でない場合（ステップＳ３でＮｏ）は、ステップＳ５へ遷移する。無線品質が良好である場合（ステップＳ３でＹｅｓ）は、サブルーチンＳ４に遷移する。

サブルーチンＳ４において、通信相手の基地局１２のそれまでの通信不良回数を累積したカウンタが、所定の閾値、例えば５回を超えたか否かを、通信失敗判断部２１５が判断する（ステップＳ４１）。通信不良回数が５回を超えていない場合（ステップＳ４１でＮｏ）は、ステップＳ４４へ遷移し、サブルーチンＳ４を終了する。通信不良回数が５回を超えている場合（ステップＳ４１でＹｅｓ）は、基地局選択部２１６が、当該通信相手の基地局１２の優先順位を最下位に変更し（ステップＳ４２）、通信失敗判断部２１５が、当該通信相手の基地局１２の通信不良回数を累積するカウンタをゼロにして（ステップＳ４３）、サブルーチンＳ４が終了する。

サブルーチンＳ４を終了した後は、ステップＳ５へ遷移し、移動局装置１１は、通信が完了したか否かを判断する（ステップＳ５）。通信が完了していない場合（ステップＳ５でＮｏ）は、ステップＳ２へ戻る。通信が完了した場合（ステップＳ５でＹｅｓ）は、通信失敗判断部２１５が、当該通信相手の基地局１２の通信不良回数を累積するカウンタをプラス１して（ステップＳ６）、処理を終了する（ステップＳ７）。

次に、本発明の実施例により基地局を選択した場合と、従来例により基地局を選択した場合との比較結果について、図６ないし図９を用いて説明する。ここで、本実施例では、通信失敗閾値を５回に設定し、通信失敗回数が５回を超えた場合に、図６に示す基地局Ｅと基地局Ｆの優先順位を変更するものとする。本実施例では、受信強度と受信品質の、それぞれ最上位の基地局を選択対象としている。
図６において、基地局Ｅは、品質最良なので、優先順位は１位となっている（図５を参照）。基地局Ｅの、設置状況Ａにおける通信成功率は９０％、設置状況Ｂにおける通信成功率は２５％とする。また、基地局Ｆは、強度最良なので、優先順位は２位となっている。基地局Ｆの、設置状況Ａにおける通信成功率は５０％、設置状況Ｂにおける通信成功率は９５％とする。
また、従来例では、受信品質優先または受信強度優先のいずれかにより、基地局を選択するものである。

まず、図７を参照しつつ、移動局装置１１の設置状況Ａにおいて、基地局１２との間で通信を１０００回実施した結果を比較する。図７は、設置状況Ａにおける、通信失敗状況を示す図である。
本実施例の場合は、選択対象は２基地局（Ｅ,Ｆ）で、この２つの基地局を選択する優先順位が、通信失敗回数が５回を超える毎に変わる。
基地局Ｅ（通信成功率９０％）を選択した際に、通信失敗閾値５回を超えて、他の基地局Ｆを選択するまでの通信回数は約５０回である。基地局Ｆ（通信成功率５０％）を選択した際に、通信失敗閾値５回を超えるまでの通信回数は約１０回である。したがって、約６０回通信を行うと、基地局優先順位が初期の状態に戻ることになる。
よって、図７に示すように、１０００回の通信実施時は、約１６７回失敗し、通信成功率は約８３．３％となる。

従来例の受信品質優先の場合は、選択対象は品質最良の基地局Ｅのみである。基地局Ｅを選択した際の通信成功率は、本事例の設定より９０％なので、図７に示すように、１０００回の通信実施時は、失敗回数が１００回となる。
従来例の受信強度優先の場合は、選択対象は強度最良の基地局Ｆのみである。基地局Ｆを選択した際の通信成功率は、本事例の設定より５０％なので、図７に示すように、１０００回の通信実施時は、失敗回数が５００回となる。

このように、本実施例に係る基地局選択方式の通信成功率（８３％）は、最も通信成功率の高い受信品質優先選択方式の通信成功率（９０％）より若干悪いが、通信成功率の低い受信強度優先選択方式の通信成功率（５０％）よりかなり良好である。

次に、図８を参照しつつ、移動局装置１１の設置状況Ｂにおいて、基地局１２との間で通信を１０００回実施した結果を比較する。図８は、設置状況Ｂにおける、通信失敗状況を示す図である。
本実施例の場合は、選択対象は２基地局（Ｅ,Ｆ）で、この２つの基地局を選択する優先順位が、通信失敗回数が５回を超える毎に変わる。
基地局Ｅ（通信成功率２５％）を選択した際に、通信失敗閾値５回を超えて、他の基地局Ｆを選択するまでの通信回数は約７回である。基地局Ｆ（通信成功率９５％）を最優先選択した際に、通信失敗閾値５回を超えるまでの通信回数は約１００回である。したがって、約１０７回通信を行うと、基地局優先順位が初期の状態に戻ることになる。
よって、図８に示すように、１０００回の通信実施時は、約９４回失敗し、通信成功率は約９０．６％となる。

従来例の受信品質優先の場合は、選択対象は品質最良の基地局Ｅのみである。基地局Ｅを選択した際の通信成功率は、本事例の設定より２５％なので、図８に示すように、１０００回の通信実施時は、失敗回数が７５０回となる。
従来例の受信強度優先の場合は、選択対象は強度最良の基地局Ｆのみである。基地局Ｆを選択した際の通信成功率は、本事例の設定より９５％なので、図８に示すように、１０００回の通信実施時は、失敗回数が５０回となる。

このように、本実施例に係る基地局選択方式の通信成功率（９０．６％）は、最も通信成功率の高い受信強度優先選択方式の通信成功率（９５％）より若干悪いが、通信成功率の低い受信品質優先選択方式の通信成功率（２５％）よりかなり良好である。

設置状況Ａ、Ｂを合算した場合の通信成功率の比較を、図９に示す。図９においては、２０００回の通信回数に対し、本発明の実施例に係る選択方式では、通信失敗回数が２６１回で、通信成功率が８７．０％である。従来例の受信品質優先の場合は、通信失敗回数が８５０回で、通信成功率が５７．５％である。従来例の受信強度優先の場合は、通信失敗回数が５５０回で、通信成功率が７２．５％である。
このように、本実施例に係る選択方式が、最も良い通信成功率となる。これは、本実施例による基地局選択方式が、通信成功率が刻々と変わるような、周辺無線状況が安定しない状況下でも、高い通信成功率を維持できることを示している。

上述した実施例によれば、基地局選択方式として、従来の受信強度、受信品質だけでなく、基地局との通信結果も基地局選択の判定基準に加味することにより、通信成功率が刻々と変わるような周辺無線状況が安定しない状況下で、高い通信成功率を維持できることが可能となる。

また、本発明は、本発明に係る処理を実行する移動局装置だけでなく、本発明に係る処理を実行する方法、システムとして、或いは、本発明に係る方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。また、本発明は、ＣＰＵがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより制御する構成としてもよく、あるいは、ハードウエア回路として構成することもできる。

１１・・無線移動局装置、１２・・基地局装置、１３・・交換局、１４・・公衆網、２０１・・無線送受信部、２０２・・ベースバンド信号処理部、２０５・・表示装置、２０６・・音声入力装置、２０７・・音声出力装置、２０８・・他入力装置、２１０・・主制御部、２１１・・アプリケーション部、２１２・・呼処理制御部、２１３・・受信強度判断部、２１４・・受信品質判断部、２１５・・通信失敗判断部、２１６・・基地局選択部、２２０・・記憶部、２２１・・通信失敗回数記憶部、２２２・・基地局状態記憶部。

Claims (2)

1. 基地局装置との間で無線通信される信号を送受信する無線送受信部と、
   前記無線送受信部で受信した受信信号の受信強度が基準値以上であるか否かを判断する受信強度判断部と、
   前記受信信号の受信品質が基準値以上であるか否かを判断する受信品質判断部と、
   基地局装置との間で通信失敗が発生したか否かを判断して、前記受信強度と前記受信品質がともに劣化することによる通信切断は前記通信失敗の対象外とし、前記通信失敗の回数が所定の閾値を超えたか否かを判断する通信失敗判断部と、
   前記受信強度が基準値以上であって前記受信品質が基準値以上である複数の基地局装置が選択対象である場合に、前記選択対象の基地局装置のうち、前記通信失敗の回数が前記所定の閾値を超えた基地局装置の選択優先順位を下げることにより、基地局選択の優先順位を設定する基地局選択部とを備える無線移動局装置。
2. 請求項１に記載された無線移動局装置であって、
   前記基地局選択部は、
   前記受信強度が基準値以上であって前記受信品質が基準値以上である複数の基地局装置のうち、前記受信強度が最上位の基地局装置と、前記受信品質が最上位の基地局装置とを選択対象とする無線移動局装置。

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