JP2001054168A - 通信方式切替無線端末及び通信方式切替方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ＰＤＳ，ＰＨＳ，ＣＤＭＡ−ＯＮ
Ｅなどの移動体通信サービスを通話中に自動的に切り替
え可能な通信方式切替無線端末及び通信方式切替方法を
提供することを目的とする。 【解決手段】 様々な移動体通信システムとの間の無線
信号の送受信に対応した空中線及び給電線を備えるマル
チモード送受信手段１０とプログラマブルデバイス２０
と複数システムの基地局からの信号を同時に受信する手
段３６と受信信号の伝搬環境の特性データ及びシステム
固有の特性データから各システムの通信品質を計算し複
数システムの通信品質を通信中の基地局に送出する手段
３５と通信中のシステムを他システムに切り替える必要
が生じたときに切替先システムの通信機能を実現するソ
フトウェアモジュールの制御を追加する手段３７と不要
になった通信機能のソフトウェアモジュールを解放する
手段３８とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＰＤＳ，Ｐ
ＨＳ，ＣＤＭＡ−ＯＮＥなどのように互いに種類が異な
る複数の移動体通信サービスを通話中に自動的に切り替
えて利用するための通信方式切替無線端末及び通信方式
切替方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＳ，ＰＨＳ，ＣＤＭＡ−ＯＮＥなど
の移動体通信サービスについては、互いに独立した様々
な通信事業者によって提供されているため、それぞれの
サービスの通信方式や通信プロトコルは同一ではない。

【０００３】そのため、移動体通信サービスを利用する
際にユーザが利用する無線端末は、利用するサービス毎
に機種が異なっている。それぞれの無線端末は、一般に
１つの移動体通信サービスの通信方式及び通信プロトコ
ルに適合している。また、ＰＤＳ及びＰＨＳの２種類の
移動体通信サービスに対応可能な無線端末も存在する。
この無線端末は、２種類の移動体通信サービスのそれぞ
れの通信方式及び通信プロトコルに適合する２組のハー
ドウェアを内蔵している。また、スイッチの切替によ
り、通信方式及び通信プロトコルを切り替えることがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、現状では１
つの移動体通信サービスを利用するだけでユーザが満足
する通信品質を常に得られるわけではない。例えば、基
地局からの距離が遠い位置で通信する場合や、基地局と
の間に障害物が存在する場合には、通信可能なエリアを
外れて回線が切断されたり、通話品質が低下することに
なる。また、ユーザが通信料金が高いと感じる場合も考
えられる。

【０００５】現在でも、様々な通信事業者がＰＤＳ，Ｐ
ＨＳ，ＣＤＭＡ−ＯＮＥなどの移動体通信サービスを提
供しているので、そのときの環境に応じて利用する移動
体通信サービスを切り替えることができれば、最適なサ
ービスを選択することによりユーザの満足度を改善する
ことができる。しかしながら、様々な移動体通信サービ
スを利用するためには各ユーザが機種の異なる複数の通
信端末を所持しなければならない。また、ＰＤＳ及びＰ
ＨＳの２種類の移動体通信サービスに対応可能な無線端
末は、大型でしかも高価であるためあまり実用的ではな
い。更に、ユーザの判断でスイッチを切り替える必要が
あるし、通話の途中で利用する移動体通信サービスを切
り替えることは不可能であるため切替の操作が非常に煩
わしい。

【０００６】本発明は、ＰＤＳ，ＰＨＳ，ＣＤＭＡ−Ｏ
ＮＥなどのように互いに種類が異なる複数の移動体通信
サービスを通話中に自動的に切り替え可能な通信方式切
替無線端末及び通信方式切替方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１は、ソフトウェ
アの切り替えにより互いに種類が異なる複数の移動体通
信システムの無線基地局との間で無線通信が可能な通信
方式切替無線端末であって、互いに通信方式や周波数が
異なる複数の移動体通信システムにそれぞれ属する複数
の無線基地局との間の無線信号の送受信に対応した空中
線及び給電線を備えるマルチモード送受信手段と、前記
マルチモード送受信手段と接続可能で、通信に必要な変
復調，フィルタなどの様々な機能をプログラム可能なプ
ログラマブルデバイスと、前記プログラマブルデバイス
を制御して、複数の移動体通信システムの無線基地局か
らの無線信号をほぼ同時に受信する品質信号受信制御手
段と、前記品質信号受信制御手段の制御により各無線基
地局から受信した信号に基づいて検出される伝搬環境に
関する特性データ、及び各移動体通信システムのシステ
ム固有の特性データに基づいて、各移動体通信システム
に対応する通信品質ＱｏＳを計算し、複数の移動体通信
システムの通信品質ＱｏＳを通信中の無線基地局に対し
て送出する品質情報送出手段と、通信に利用している移
動体通信システムを他のシステムに切り替える必要が生
じたときに、切替先の移動体通信システムに対応した通
信機能を実現するソフトウェアモジュールの制御を前記
プログラマブルデバイスの制御に追加するモジュール追
加制御手段と、不要になった通信機能を実現するソフト
ウェアモジュールを前記プログラマブルデバイスの制御
から解放するモジュール解放制御手段とを設けたことを
特徴とする。

【０００８】マルチモード送受信手段は、通信方式や周
波数が異なる様々な移動体通信システムの無線信号の送
受信に対応した空中線及び給電線を備えている。例え
ば、（文献１：A.Strugatsky, C.H.Walter“Multimode
Multiband Antenna”,Tactical Communications Confer
ence, Vol.1,pp.281-295,1992）の技術を採用すること
により、広帯域な周波数帯で利用可能なマルチバンドア
ンテナを実現できる。このようなマルチバンドアンテナ
はマルチモード送受信手段に利用できる。

【０００９】プログラマブルデバイスは、ＤＳＰ(Digit
al Signal Processor)やＦＰＧＡ(Field Programmable
Gate Array)のように通信に必要な変復調，フィルタな
どの様々な機能をプログラム可能なハードウェアであ
る。例えば、(文献２：J.Mitola,“The Software Radio
Architecture”，IEEE Comm. Mag. Vol.33,No5,pp.26-
38,1995）に示される技術を採用することにより、ＤＳ
ＰやＦＰＧＡなどのプログラマブルデバイスを用いて無
線通信機の主要な機能をソフトウェア的に実現すること
が可能である。

【００１０】つまり、請求項１の通信方式切替無線端末
では、プログラマブルデバイスを制御するソフトウェア
の変更により、様々な通信方式（ＰＤＣ，ＰＨＳなど）
で通信することができる。品質信号受信制御手段は、前
記プログラマブルデバイスを制御して、複数の移動体通
信システムの無線基地局からの無線信号をほぼ同時に受
信する。

【００１１】品質情報送出手段は、前記品質信号受信制
御手段の制御により各無線基地局から受信した信号に基
づいて検出される伝搬環境に関する特性データ、及び各
移動体通信システムのシステム固有の特性データに基づ
いて、各移動体通信システムに対応する通信品質ＱｏＳ
（Quality of Service）を計算し、複数の移動体通信シ
ステムの通信品質ＱｏＳを通信中の無線基地局に対して
送出する。

【００１２】この通信品質ＱｏＳの情報に基づいて、基
地局側では通信に最適な移動体通信サービスを提供でき
る通信システムを特定できる。例えば、現在通信に利用
している通信システムとは別の移動体通信サービスを提
供する通信システムの方が通信品質が高い（例えば端末
の受信レベルが高い）場合には、切替が可能であれば品
質の高い別の通信システムを利用した方が良い。

【００１３】モジュール追加制御手段は、通信に利用し
ている移動体通信システムを他のシステムに切り替える
必要が生じたときに、切替先の移動体通信システムに対
応した通信機能を実現するソフトウェアモジュールの制
御を前記プログラマブルデバイスの制御に追加する。こ
の追加によって、現在通信に利用しているシステムとは
別のシステムとの間で通信するために必要な機能が追加
される。

【００１４】モジュール追加制御手段によって機能が追
加されたときには、請求項１の通信方式切替無線端末
は、切替前の移動体通信システムとの間、並びに切替先
の移動体通信システムとの間で実質的に同時に通信が可
能になる。このため、通話を中断することなく通信に利
用する移動体通信システムを瞬時に切り替えることがで
きる。

【００１５】通信方式切替無線端末が通信に利用する移
動体通信システムを切り替えると、切替前の移動体通信
システムに対応する通信機能は不要になる。従って、モ
ジュール解放制御手段は不要になった通信機能を実現す
るソフトウェアモジュールを前記プログラマブルデバイ
スの制御から解放する。請求項２は、互いに種類が異な
る複数の移動体通信システムの無線基地局との間で無線
通信が可能な無線端末が通信に利用する移動体通信シス
テムを切り替えるための通信方式切替方法であって、前
記無線端末では、利用可能な種類の異なる複数の移動体
通信システムに属する複数の無線基地局からそれぞれ受
信した複数の受信信号に基づいて、それぞれの無線基地
局との間の伝搬環境に関する伝搬環境データを測定し、
前記無線端末では、前記伝搬環境データと、それに対応
する移動体通信システムの固有のシステム特性データと
に基づいて、各移動体通信システムの通信品質ＱｏＳを
計算し、前記無線端末では、前記無線端末が通信に利用
している第１の無線基地局に対して、複数の移動体通信
システムのそれぞれに関する通信品質ＱｏＳを報告し、
前記第１の無線基地局では、前記無線端末から報告され
た各移動体通信システムの通信品質ＱｏＳに基づいて、
各移動体通信システムの通信品質ＱｏＳに順位付けを行
い、前記第１の無線基地局では、各移動体通信システム
の通信品質ＱｏＳの順位を自局が属する移動体通信シス
テムの第１の移動関門交換局に報告し、前記第１の移動
関門交換局では、前記基地局から報告された、通信品質
ＱｏＳの順位に応じた順番で、切替先の移動体通信シス
テムを特定し、切替先の移動体通信システムに属する第
２の移動関門交換局に対して、切替先の移動体通信シス
テムに属する第２の無線基地局と前記無線端末との接続
可否を問い合わせ、前記第１の移動関門交換局では、前
記問い合わせの結果、前記第２の無線基地局と前記無線
端末との接続が可能な場合に、前記第２の無線基地局に
対してシステム間ハンドオーバによる移動体通信システ
ムの切替を要求することを特徴とする。

【００１６】請求項２では、無線端末は各移動体通信シ
ステムに関する伝搬環境データを測定するために、利用
可能な移動体通信システムに属する複数の無線基地局か
らそれぞれ信号を受信する。また、無線端末は各移動体
通信システムの通信品質ＱｏＳを、前記伝搬環境データ
とそれに対応する移動体通信システムの固有のシステム
特性データとに基づいて計算する。そして、前記無線端
末は、それが通信に利用している第１の無線基地局に対
して、複数の移動体通信システムのそれぞれに関する通
信品質ＱｏＳを報告する。

【００１７】この通信品質ＱｏＳを受信した第１の無線
基地局では、報告された各移動体通信システムの通信品
質ＱｏＳに基づいてそれらの通信品質ＱｏＳに順位付け
を行い、その順位を自局が属する移動体通信システムの
第１の移動関門交換局に報告する。つまり、複数のＱｏ
Ｓの比較により、少なくとも無線端末が現在通信に利用
している移動体通信システムの通信品質よりも品質の高
いサービスを提供できる他の移動体通信システムが存在
するか否かを識別できる。

【００１８】第１の移動関門交換局では、前記基地局か
ら報告された通信品質ＱｏＳの順位に応じた順番で、切
替先の移動体通信システムを特定する。通常は、通信品
質ＱｏＳが最大の移動体通信システムを切替先として選
択すればよい。但し、選択した切替先の移動体通信シス
テムにチャネルの空きがない場合もある。

【００１９】そこで、第１の移動関門交換局は切替先の
移動体通信システムに属する第２の移動関門交換局に対
して、切替先の移動体通信システムに属する第２の無線
基地局と前記無線端末との接続可否を問い合わせる。こ
の問い合わせの結果、第２の無線基地局と無線端末との
接続が可能な場合には、第２の無線基地局に対してシス
テム間ハンドオーバによる移動体通信システムの切替を
要求する。

【００２０】このような手順により、システム間ハンド
オーバを開始することができる。すなわち、無線端末が
現在通信に利用している移動体通信システムの通信品質
よりも品質の高いサービスを提供できる他の移動体通信
システムが存在する場合に、品質の良い移動体通信シス
テムに切り替えるためのシステム間ハンドオーバ制御を
行う。

【００２１】請求項３は、請求項２の通信方式切替方法
において、前記第１の無線基地局では、自局が属する移
動体通信システムの通信品質ＱｏＳについては、自局が
保持するシステム特性データを考慮して受信した通信品
質ＱｏＳを修正することを特徴とする。もしも、無線端
末が検出した通信品質が良好であったとしても、基地局
における装置リソース（利用可能なメモリ，ＣＰＵの処
理能力など）が残り少ない場合には、実際の通信品質が
その後に悪化する可能性がある。

【００２２】請求項３では、第１の無線基地局が保持す
るシステム特性データを考慮して、そのシステムの通信
品質ＱｏＳを修正するので、システム間ハンドオーバを
行うべきか否かをより適切に判断できる。請求項４は、
請求項２の通信方式切替方法において、前記無線端末
が、受信レベル，マルチパス遅延特性，ビット誤り率，
フレーム誤り率及びパケット誤り率の少なくとも１つを
前記伝搬環境データとして利用し通信品質ＱｏＳを計算
することを特徴とする。

【００２３】請求項５は、請求項２の通信方式切替方法
において、前記無線端末が、伝送速度，セキュリティ特
性，通信料金，装置リソース及び消費電力の少なくとも
１つを前記システム特性データとして利用し通信品質Ｑ
ｏＳを計算することを特徴とする。請求項６は、請求項
３の通信方式切替方法において、前記第１の無線基地局
が、チャネル容量，装置リソース及び消費電力の少なく
とも１つを自局が保持する前記システム特性データとし
て利用し前記通信品質ＱｏＳを修正することを特徴とす
る。

【００２４】請求項７は、請求項２の通信方式切替方法
において、前記第１の移動関門交換局が前記第２の無線
基地局に対してシステム間ハンドオーバによる移動体通
信システムの切替を要求した時に、前記第１の無線基地
局と前記無線端末との通信を継続したままの状態で、前
記第１の移動関門交換局の制御により、通信相手局と接
続された回線を前記第２の移動関門交換局を経由して前
記第２の無線基地局まで接続し、前記第２の無線基地局
と前記無線端末との間の切替先無線通信回線を確保し、
前記切替先無線通信回線が確保された後で、前記無線端
末が通信に利用する移動体通信システムを切り替え、前
記第２の移動関門交換局が、前記第１の移動関門交換局
に対して前記第１の無線基地局と前記無線端末との接続
を解放するための要求を行い、この要求に応答して、前
記第１の移動関門交換局は前記第１の無線基地局と前記
無線端末との接続を解放することを特徴とする。

【００２５】請求項７では、無線端末と通信相手局とが
２つの回線で並列に接続された後で切替前の移動体通信
システムの回線が切断される。このため、移動体通信シ
ステムの切替に伴って通話が中断するのを防止できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の通信方式切替無線端末及
び通信方式切替方法の１つの実施の形態について、図１
〜図８を参照して説明する。この形態は全ての請求項に
対応する。

【００２７】図１はこの形態の無線端末の構成を示すブ
ロック図である。請求項１の通信方式切替無線端末を具
体化した無線端末の構成が図１に示されている。図２は
通信システムの構成例を示すブロック図である。図３は
システム間ハンドオーバ制御シーケンス（１）を示すフ
ローチャートである。図４はシステム間ハンドオーバ制
御シーケンス（２）を示すフローチャートである。

【００２８】図５は移動端末がＱｏＳを求める処理を示
すフローチャートである。図６は移動端末のＱｏＳ計算
処理を示すブロック図である。図７は通信中の基地局が
ＱｏＳを修正する処理を示すフローチャートである。図
８は通信中の基地局がＱｏＳを修正する処理を示すブロ
ック図である。この形態では、請求項１のマルチモード
送受信手段，プログラマブルデバイス，品質信号受信制
御手段，品質情報送出手段，モジュール追加制御手段及
びモジュール解放制御手段は、それぞれマルチモード送
受信ユニット１０，プログラマブル処理ユニット２０，
通信品質検出プログラム３６，システム切替プログラム
３５，モジュール追加プログラム３７及びモジュール解
放プログラム３８として具体化されている。

【００２９】また、請求項２の無線端末，第１の無線基
地局，第１の移動関門交換局，第２の移動関門交換局及
び第２の無線基地局は、それぞれ移動局ＭＳ，基地局Ｂ
Ｓ−Ａ，移動関門交換機ＭＧＳ−Ａ，移動関門交換機Ｍ
ＧＳ−Ｂ及び基地局ＢＳ−Ｂに対応する。図１に示す無
線端末は、マルチモード送受信ユニット１０，プログラ
マブル処理ユニット２０，表示ユニット３１，操作ボー
ド３２，音声処理ユニット３３，通信制御ユニット３
４，システム切替プログラム３５，通信品質検出プログ
ラム３６，モジュール追加プログラム３７，モジュール
解放プログラム３８及びソフトウェアモジュールライブ
ラリ３９を備えている。

【００３０】また、マルチモード送受信ユニット１０に
はマルチバンドアンテナ１１，給電線１２，受信用高周
波増幅器１３及び送信用電力増幅器１４が備わってい
る。マルチバンドアンテナ１１及び給電線１２は、広帯
域の周波数帯及び様々な無線通信モードに対応してい
る。

【００３１】このため、マルチモード送受信ユニット１
０はＰＤＣ，ＰＨＳ，ＣＤＭＡ−ＯＮＥなどの様々な移
動体通信サービスのそれぞれとの間で無線信号の送受信
が可能になっている。マルチモード送受信ユニット１０
と接続されたプログラマブル処理ユニット２０は、ＤＳ
Ｐ２１及びＦＰＧＡ２２を内蔵している。このマルチモ
ード送受信ユニット１０は、通信に必要な各種機能（変
復調器，シンセサイザ，音声コーデック，通信プロトコ
ルなど）をＤＳＰ２１及びＦＰＧＡ２２に組み込むプロ
グラムによってフレキシブルに実現可能なハードウェア
である。

【００３２】表示ユニット３１は、相手先電話番号など
の文字情報を表示するための表示装置である。操作ボー
ド３２は、相手先の電話番号の入力に利用されるテンキ
ーなどを備える入力装置である。音声処理ユニット３３
は、送信音声を入力するマイクロホンや受信した音声を
出力するスピーカを備えている。通信制御ユニット３４
は、マイクロコンピュータなどを内蔵した制御装置であ
り、この無線端末全体の制御を行う。

【００３３】システム切替プログラム３５は、互いに異
なる移動体通信サービスを提供する複数の通信システム
間でハンドオーバ制御を行う際に利用されるプログラム
であり、通信制御ユニット３４によって実行される。通
信品質検出プログラム３６は、通信システム間のハンド
オーバ制御の際に各通信システムに関する通信品質Ｑｏ
Ｓを検出するためのプログラムであり、通信制御ユニッ
ト３４によって実行される。

【００３４】モジュール追加プログラム３７は、それま
でとは異なる移動体通信サービスを提供する通信システ
ムと通信する際に必要な機能をプログラマブル処理ユニ
ット２０及び通信制御ユニット３４に追加するための制
御を行うプログラムであり、通信制御ユニット３４によ
って実行される。実際の機能は、追加するソフトウェア
モジュール４０によって実現される。

【００３５】モジュール解放プログラム３８は、この無
線端末が通信する通信システムを切り替えた後で不要に
なる切替前の通信システムに対応する機能をプログラマ
ブル処理ユニット２０及び通信制御ユニット３４から解
放するための制御を行うプログラムであり、通信制御ユ
ニット３４によって実行される。ソフトウェアモジュー
ルライブラリ３９には、様々な移動体通信サービスのそ
れぞれに対応づけられたプログラムやデータを備える多
数のソフトウェアモジュール４０が保持されている。

【００３６】１つのソフトウェアモジュール４０をプロ
グラマブル処理ユニット２０及び通信制御ユニット３４
に組み込むことにより、１つの移動体通信サービスに対
応する通信を行うことができる。この形態では、同時に
２つのソフトウェアモジュール４０をプログラマブル処
理ユニット２０及び通信制御ユニット３４に組み込み、
２種類の通信システムとの間で同時に無線通信を行うこ
とができる。

【００３７】図２に示す移動局ＭＳ（Mobile Station）
として、図１に示す無線端末を用いることができる。図
２において、基地局ＢＳ（Base Station）−Ａと基地局
ＢＳ−Ｂとは互いに異なる移動体通信サービスを提供す
る通信システムに属している。例えば、基地局ＢＳ−Ａ
がＰＤＳのサービスを提供し、基地局ＢＳ−ＢがＰＨＳ
のサービスを提供する場合を想定することができる。

【００３８】また、移動関門交換機ＭＧＳ（Mobile Gat
eway Switch）−Ａは基地局ＢＳ−Ａと同じ通信システ
ムに属している。移動関門交換機ＭＧＳ−Ａには、基地
局ＢＳ−Ａと同じ通信システムに属する多数の基地局が
接続されている。同様に、移動関門交換機ＭＧＳ−Ｂは
基地局ＢＳ−Ｂと同じ通信システムに属している。移動
関門交換機ＭＧＳ−Ｂには、基地局ＢＳ−Ｂと同じ通信
システムに属する多数の基地局が接続されている。

【００３９】また、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａ及び移動
関門交換機ＭＧＳ−Ｂは、それぞれ移動通信システム間
関門交換機ＭＩＳＧＳ（Mobile Inter-System Gateway
Switch）と接続されている。更に、移動通信システム間
関門交換機ＭＩＳＧＳには固定電話と接続される固定ネ
ットワーク５３が接続されている。ここでは、図２にお
いて移動局ＭＳが移動体通信サービス（Ａ）を利用して
固定電話の通信相手局５１と通話している状態を想定す
る。つまり、移動局ＭＳと基地局ＢＳ−Ａとの間が無線
回線で接続され、移動局ＭＳは基地局ＢＳ−Ａ，移動関
門交換機ＭＧＳ−Ａ，移動通信システム間関門交換機Ｍ
ＩＳＧＳ，固定ネットワーク５３，加入者線５２を介し
て通信相手局５１と接続されている。

【００４０】図２の例では、移動局ＭＳが通信中の移動
体通信サービス（Ａ）とは異なる別の移動体通信サービ
ス（Ｂ）の無線ゾーン内にも位置しているので、移動局
ＭＳは利用する移動体通信サービスを切り替えて通信す
ることが可能である。図１の無線端末を図２の移動局Ｍ
Ｓとして用いる場合には、システム間ハンドオーバ制御
を実施することにより、通話中に自動的に移動体通信サ
ービスを切り替えることができる。このシステム間ハン
ドオーバの制御シーケンスについて、図３及び図４を参
照して説明する。この例では、図２に示す移動体通信サ
ービス（Ａ）を利用して通話している途中で移動体通信
サービス（Ｂ）にハンドオーバする場合を想定してい
る。

【００４１】移動局ＭＳは、図３のステップＳ１０で利
用可能な全てのサービスの通信品質ＱｏＳをそれぞれ計
算する。具体的には、図５に示す処理を行う。これは、
図１の通信品質検出プログラム３６の処理を通信制御ユ
ニット３４が実行することを意味する。図５のステップ
Ｓ７０では、利用可能な（受信可能な）全てのサービス
の各通信システム（基地局）からの無線信号を受信す
る。ステップＳ７１では、受信した無線信号に基づい
て、それぞれの通信システムの受信レベル及びビット誤
り率を測定する。

【００４２】ステップＳ７２では、受信した無線信号の
周波数などに基づいてそれを送信している通信システム
の種類（ＰＤＣ，ＰＨＳなど）を特定する。ステップＳ
７３では、それぞれの通信システムに関するシステム固
有の特性データ（伝送レート，消費電力，通信料金な
ど）を入力する。また、ステップＳ７４では各特性デー
タの重み係数（図６のｗ(１)〜ｗ(ｎ)）のデータを入力
する。なお、通信制御ユニット３４上には様々なシステ
ムのシステム固有の特性データ並びに前記重み係数のデ
ータが予め保持されている。

【００４３】ステップＳ７５では、図６に示すような計
算処理により、通信システム毎の通信品質ＱｏＳを求め
る。上記の処理により通信システム毎の通信品質ＱｏＳ
を求めた後で、移動局ＭＳの処理は図３のステップＳ１
１に進む。ステップＳ１１では、現在通信している基地
局ＢＳ−Ａに対してステップＳ１０で求めた各通信シス
テムの通信品質ＱｏＳの情報を報告する。

【００４４】この報告を基地局ＢＳ−Ａが受信すると、
基地局ＢＳ−Ａの処理はステップＳ２０からＳ２１に進
む。ステップＳ２１では、自局が保持するシステム特性
データを利用して通信品質ＱｏＳを修正する。修正する
通信品質ＱｏＳは、自局を含む通信システムに関するも
ののみである。実際の処理の内容は、図７に示すとおり
である。

【００４５】図７のステップＳ８０では、移動局ＭＳか
ら送信される全ての通信システムの通信品質ＱｏＳを受
信する。ステップＳ８１では、受信した複数の通信品質
ＱｏＳの中から当局が属する通信システムの通信品質Ｑ
ｏＳ(1)を抽出する。ステップＳ８２では、当局のシス
テム特性データ（チャネル容量，装置リソース，消費電
力など）を入力する。ステップＳ８３では、各特性デー
タの重み係数のデータを入力する。重み係数のデータ
は、固定データとして予め基地局ＢＳ−Ａ上に保持され
ている。

【００４６】ステップＳ８４では、当局が属する通信シ
ステムの通信品質ＱｏＳ(1)を再計算して修正する。具
体的には、図８に示すような計算を行う。次に、基地局
ＢＳ−Ａの処理は図３のステップＳ２２に進む。ステッ
プＳ２２では、移動局ＭＳが利用可能なサービスとして
検出した全てのサービスの通信品質ＱｏＳの値を互いに
比較してそれらの大小関係の順序を識別する。

【００４７】そして、ステップＳ２２の結果、移動局Ｍ
Ｓが現在利用しているサービスよりもＱｏＳの大きな別
のサービスを利用できる場合には、通信品質ＱｏＳのの
大小関係の順序をステップＳ２３で移動関門交換機ＭＧ
Ｓ−Ａに報告する。移動関門交換機ＭＧＳ−Ａがステッ
プＳ２３の基地局ＢＳ−Ａからの報告を受信すると、移
動関門交換機ＭＧＳ−Ａの処理はステップＳ３０からＳ
３１に進む。ステップＳ３１では、移動局ＭＳが現在利
用しているサービスよりもＱｏＳの大きな別のサービス
を利用できるか否かを識別する。ＱｏＳの大きな別のサ
ービスを利用できる場合には、ステップＳ３１からＳ３
２に進む。

【００４８】ステップＳ３２では、ＱｏＳが最大のサー
ビスを提供する通信システムに属する移動関門交換機Ｍ
ＧＳ−Ｂに対して、移動局ＭＳの現在位置が属する無線
ゾーンの空きチャネルの有無を問い合わせる。この問い
合わせは、移動通信システム間関門交換機ＭＩＳＧＳを
介して移動関門交換機ＭＧＳ−Ａから移動関門交換機Ｍ
ＧＳ−Ｂに転送される。

【００４９】空きチャネルの問い合わせを受けると、移
動関門交換機ＭＧＳ−Ｂの処理はステップＳ５０からＳ
５１に進む。ステップＳ５１では、移動関門交換機ＭＧ
Ｓ−Ｂは移動局ＭＳの現在位置が属する無線ゾーンを管
理している基地局ＢＳ−Ｂについて空きチャネルの有無
を調べ、その結果を移動関門交換機ＭＧＳ−Ａに報告す
る。

【００５０】移動関門交換機ＭＧＳ−Ａが移動関門交換
機ＭＧＳ−Ｂから空きチャネルなしの回答を受けた場合
には、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａの処理はステップＳ３
２からＳ３１に戻る。この場合には、２番目にＱｏＳが
大きい他のサービスを利用できるか否かを識別する。空
きチャネルがない場合には、ＱｏＳの大きさの順番に従
って、他サービスの有無を順次に調べる。

【００５１】移動関門交換機ＭＧＳ−Ａが移動関門交換
機ＭＧＳ−Ｂから空きチャネルありの回答を受けた場合
には、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａの処理はステップＳ３
２からＳ３３に進む。ステップＳ３３では、移動通信シ
ステム間関門交換機ＭＩＳＧＳに対してシステム切替要
求を送出する。また、ステップＳ３４では、移動関門交
換機ＭＧＳ−Ａは基地局ＢＳ−Ｂの空きチャネルを、基
地局ＢＳ−Ａを介して移動局ＭＳに通知する。

【００５２】一方、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａからのシ
ステム切替要求を受けると、移動通信システム間関門交
換機ＭＩＳＧＳの処理はステップＳ４０からＳ４１に進
む。ステップＳ４１では、移動局ＭＳと通信している通
信相手の加入者線５２を切替先の通信システムの移動関
門交換機ＭＧＳ−Ｂまで接続する。この場合、移動関門
交換機ＭＧＳ−Ｂの処理はステップＳ５２からＳ５３に
進む。ステップＳ５３では、接続された加入者線５２
を、基地局ＢＳ−Ｂまで延長接続する。

【００５３】加入者線５２が基地局ＢＳ−Ｂまで延長接
続されると、基地局ＢＳ−Ｂの処理はステップＳ６０か
らＳ６１に進む。一方、図３のステップＳ３４で移動関
門交換機ＭＧＳ−Ａが送出した空きチャネルの通知が移
動局ＭＳに届くと、移動局ＭＳの処理はステップＳ１２
からＳ１３に進む。

【００５４】ステップＳ１３では、モジュール追加プロ
グラム３７の制御により移動体通信サービス（Ｂ）の通
信機能を実現するための特定のソフトウェアモジュール
４０を通信制御ユニット３４にロードして実行可能にす
る。

【００５５】また、そのソフトウェアモジュール４０を
用いてプログラマブル処理ユニット２０のプログラムを
書き換え、移動体通信サービス（Ｂ）の通信機能を追加
する。この通信機能の追加により、移動局ＭＳは２つの
移動体通信サービス（Ａ，Ｂ）を同時に利用可能にな
る。そして次のステップＳ１４に進む。基地局ＢＳ−Ｂ
のステップＳ６１の処理と、移動局ＭＳのステップＳ１
４の処理との両者によって、基地局ＢＳ−Ｂと移動局Ｍ
Ｓとの間の無線回線が確保される。

【００５６】基地局ＢＳ−Ｂと移動局ＭＳとの間の無線
回線が接続されると、移動局ＭＳは２種類の回線を並列
的に同時に使用して通信相手局５１と接続されたことに
なる。つまり、移動局ＭＳから基地局ＢＳ−Ａ，移動関
門交換機ＭＧＳ−Ａ，移動通信システム間関門交換機Ｍ
ＩＳＧＳ，固定ネットワーク５３，加入者線５２を介し
て通信相手局５１を接続する回線と、移動局ＭＳから基
地局ＢＳ−Ｂ，移動関門交換機ＭＧＳ−Ｂ，移動通信シ
ステム間関門交換機ＭＩＳＧＳ，固定ネットワーク５
３，加入者線５２を介して通信相手局５１を接続する回
線とが同時に形成される。

【００５７】従って、移動局ＭＳは一時的に２種類の移
動体通信サービスを同時に利用して通信相手局５１との
間で通信することになる。基地局ＢＳ−Ｂと移動局ＭＳ
との間の無線回線が接続されると、移動局ＭＳの処理は
ステップＳ１４からＳ１５に進む。ステップＳ１５で
は、移動局ＭＳは利用するシステムの切替を行う。

【００５８】実際には、移動局ＭＳは２種類のシステム
の通信機能を既に備えているので、切替により不要にな
る切替前の通信システムに対応した通信機能の解放を行
う。この処理は、図１のモジュール解放プログラム３８
の実行により実現される。この解放により、他の通信機
能の追加が再び可能になる。

【００５９】ステップＳ１６では、移動局ＭＳにおける
システムの切替が完了したので、通信中の基地局ＢＳ−
Ｂに対して切替完了を報告する。移動局ＭＳからの切替
完了の通知を受けると、基地局ＢＳ−Ｂの処理はステッ
プＳ６２からＳ６３に進む。ステップＳ６３では、基地
局ＢＳ−Ｂは移動関門交換機ＭＧＳ−Ｂに対して完了報
告を行う。

【００６０】基地局ＢＳ−Ｂから完了報告を受けると、
移動関門交換機ＭＧＳ−Ｂの処理はステップＳ５４から
Ｓ５５に進む。ステップＳ５５では、移動関門交換機Ｍ
ＧＳ−Ｂは移動通信システム間関門交換機ＭＩＳＧＳに
対して完了報告を行う。移動関門交換機ＭＧＳ−Ｂから
の完了報告を受けると、移動通信システム間関門交換機
ＭＩＳＧＳの処理はステップＳ４２からＳ４３に進む。
ステップＳ４３では、移動通信システム間関門交換機Ｍ
ＩＳＧＳは移動関門交換機ＭＧＳ−Ａに対して完了報告
を行う。

【００６１】移動通信システム間関門交換機ＭＩＳＧＳ
からの完了報告を受けると、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａ
の処理はステップＳ３５からＳ３６に進む。ステップＳ
３６では、移動関門交換機ＭＧＳ−Ａは基地局ＢＳ−Ａ
との回線接続を切断する。また、移動関門交換機ＭＧＳ
−Ａとの間の回線が切断されると、基地局ＢＳ−Ａの処
理はステップＳ２４からＳ２５に進む。ステップＳ２５
では、基地局ＢＳ−Ａは移動局ＭＳとの間の無線チャネ
ルを解放する。

【００６２】なお、移動端末が通信品質ＱｏＳを求める
際に利用する特性項目（受信レベル，ビット誤り率，フ
レーム誤り率，パケット誤り率，装置リソース，消費電
力，通信料金，音質，セキュリティ，伝送レートなど）
については、必要に応じて追加したり減らすことができ
る。また、ＱｏＳを計算する際に用いる各重み係数につ
いては、端末の利用者の要求，通信環境，伝搬環境など
に応じて端末毎に変更しても良い。

【００６３】上記のように無線端末が複数種類の移動体
通信システムを適応的に選択するシステム間ハンドオー
バを実施しながら通信を行う場合の効果を調べるため
に、コンピュータを用いてシミュレーションを実施し
た。このシミュレーションにおいては、以下に示す条件
を想定した。システム間ハンドオーバの選択の条件につ
いては、伝搬環境の特性データとして無線端末の受信レ
ベルを用い、システム固有の特性データとしては伝送レ
ート（通信速度）を用いている。そして、受信レベルを
連続的に測定し、受信レベルが閾値以上のシステムの中
で伝送レートが最大のシステムを選択する。

【００６４】通信対象のシステムとしては、マイクロセ
ルシステムＳＡ，セルラシステムＳＢ，ＭＥＯ衛星シス
テムＳＣを想定し、各システムの基地局に無線端末がア
クセスしてパケットデータ通信を行うものとする。各シ
ステムの特性は次の通りである。 マイクロセルシステムＳＡ 周波数帯：１．９ＧＨｚ アクセス方式：ＴＤＭＡ／ＴＤＤ フェージング：２波レイリー（Equal level） シンボルレート：１９２ｋｂａｕｄ 変調方式：π／４シフトＱＰＳＫ 伝送レート：３２ｋｂｉｔ／ｓ セルラシステムＳＢ： 周波数帯：８００ＭＨｚ アクセス方式：ＴＤＭＡ／ＦＤＤ フェージング：２波レイリー（Equal level） シンボルレート：２１ｋｂａｕｄ 変調方式：π／４シフトＱＰＳＫ 伝送レート：９．６ｋｂｉｔ／ｓ ＭＥＯ衛星システムＳＣ： 周波数帯：２．５ＧＨｚ（ダウンリンク） アクセス方式：ＤＳ−ＣＤＭＡ／ＦＤＤ フェージング：ライス（Ｃ／Ｍ＝１０ｄＢ） シンボルレート：３．６ｋｂａｕｄ 変調方式：Ｏ−ＱＰＳＫ 伝送レート：２．４ｋｂｉｔ／ｓ なお、ＣＤＭＡのシステムについては、制御用パイロッ
トチャネルを共通ＰＮ符号系列を用いて逆拡散した結果
から推定した受信レベルを利用することができる。

【００６５】ここでは、システム間ハンドオーバを実施
しない場合の各システムの下り回線における平均パケッ
ト伝送成功率及びスループットが次のようになる場合の
伝搬環境を想定して伝送路モデルを作成した。 マイクロセルシステムＳＡ 平均パケット伝送成功率：５０．３［％］ スループット：１６．０９［ｋｂｉｔ／ｓ］ セルラシステムＳＢ 平均パケット伝送成功率：３９．１［％］ スループット：３．７５［ｋｂｉｔ／ｓ］ ＭＥＯ衛星システムＳＣ 平均パケット伝送成功率：９５．９［％］ スループット：２．３０［ｋｂｉｔ／ｓ］ また、無線端末が約１４ｋｍ／ｈで移動し、マイクロセ
ルシステムＳＡ及びセルラシステムＳＢについては２波
レイリーフェージングを受け、ＭＥＯ衛星システムＳＣ
についてはライスフェージングを受けると仮定した。

【００６６】このシミュレーションにおける各システム
の受信レベル変動及びシステム選択の結果は図９に示す
通りである。システム選択の条件については、受信レベ
ルの平均受信レベルに対する（−１０ｄＢ）値をパケッ
ト棄却の閾値とし、この閾値以上のシステムの中で伝送
レートが最大のシステムを選択する場合を想定した。但
し、パケット長はフェード長に比べて十分に小さく、シ
ステム切替に要する時間としては２０ｍｓを仮定した。

【００６７】システム間ハンドオーバを実施した場合の
平均パケット伝送成功率及びスループットは次の通りで
あった。 平均パケット伝送成功率：９１．６［％］ スループット：１９．６４［ｋｂｉｔ／ｓ］ 以上のように、システム間ハンドオーバの実施により平
均パケット伝送成功率及びスループットが改善されるこ
とを確認できた。

【００６８】

【発明の効果】本発明の通信方式切替無線端末及び通信
方式切替方法によれば、１台の端末で様々な種類の移動
体通信サービスを利用することができ、通話中に通信を
中断することなくより通信品質の高い移動体通信サービ
スに自動的に移行することもできる。

【００６９】また、ソフトウェアの制御による機能の追
加及び解放によってシステムを切り替えるので、ハード
ウェアの構成を複雑化することなく様々な移動体通信サ
ービスを利用可能な端末を実現できる。更に、無線端末
が複数の移動体通信サービスから品質の良いサービスを
選択して通信することにより、基地局などの装置リソー
スを有効に活用することができるため、通信事業者にお
いてはネットワークや基地局の設置コスト及び開発コス
トの低減につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の無線端末の構成を示すブロック図
である。

【図２】通信システムの構成例を示すブロック図であ
る。

【図３】システム間ハンドオーバ制御シーケンス（１）
を示すフローチャートである。

【図４】システム間ハンドオーバ制御シーケンス（２）
を示すフローチャートである。

【図５】移動端末がＱｏＳを求める処理を示すフローチ
ャートである。

【図６】移動端末のＱｏＳ計算処理を示すブロック図で
ある。

【図７】通信中の基地局がＱｏＳを修正する処理を示す
フローチャートである。

【図８】通信中の基地局がＱｏＳを修正する処理を示す
ブロック図である。

【図９】各システムの受信レベル変動及びシステム選択
結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ マルチモード送受信ユニット １１ マルチバンドアンテナ １２ 給電線 １３ 受信用高周波増幅器 １４ 送信用電力増幅器 ２０ プログラマブル処理ユニット ２１ ＤＳＰ ２２ ＦＰＧＡ ３１ 表示ユニット ３２ 操作ボード ３３ 音声処理ユニット ３４ 通信制御ユニット ３５ システム切替プログラム ３６ 通信品質検出プログラム ３７ モジュール追加プログラム ３８ モジュール解放プログラム ３９ ソフトウェアモジュールライブラリ ４０ ソフトウェアモジュール ５１ 通信相手局 ５２ 加入者線 ５３ 固定ネットワーク ＭＳ 移動局 ＢＳ−Ａ，ＢＳ−Ｂ 基地局 ＭＧＳ−Ａ，ＭＧＳ−Ｂ 移動関門交換機 ＭＩＳＧＳ 移動通信システム間関門交換機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 一浩 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 久保田 周治 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K027 AA11 BB03 CC08 HH00 LL05 5K051 AA02 DD15 EE01 FF04 GG06 5K067 AA23 BB04 CC24 DD43 DD45 DD46 EE04 EE10 EE16 EE24 FF02 HH23 JJ36 JJ39 JJ51 JJ55 KK15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソフトウェアの切り替えにより互いに種
   類が異なる複数の移動体通信システムの無線基地局との
   間で無線通信が可能な通信方式切替無線端末であって、 互いに通信方式や周波数が異なる複数の移動体通信シス
   テムにそれぞれ属する複数の無線基地局との間の無線信
   号の送受信に対応した空中線及び給電線を備えるマルチ
   モード送受信手段と、 前記マルチモード送受信手段と接続可能で、通信に必要
   な変復調，フィルタなどの様々な機能をプログラム可能
   なプログラマブルデバイスと、 前記プログラマブルデバイスを制御して、複数の移動体
   通信システムの無線基地局からの無線信号をほぼ同時に
   受信する品質信号受信制御手段と、 前記品質信号受信制御手段の制御により各無線基地局か
   ら受信した信号に基づいて検出される伝搬環境に関する
   特性データ、及び各移動体通信システムのシステム固有
   の特性データに基づいて、各移動体通信システムに対応
   する通信品質ＱｏＳを計算し、複数の移動体通信システ
   ムの通信品質ＱｏＳを通信中の無線基地局に対して送出
   する品質情報送出手段と、 通信に利用している移動体通信システムを他のシステム
   に切り替える必要が生じたときに、切替先の移動体通信
   システムに対応した通信機能を実現するソフトウェアモ
   ジュールの制御を前記プログラマブルデバイスの制御に
   追加するモジュール追加制御手段と、 不要になった通信機能を実現するソフトウェアモジュー
   ルを前記プログラマブルデバイスの制御から解放するモ
   ジュール解放制御手段とを設けたことを特徴とする通信
   方式切替無線端末。
2. 【請求項２】 互いに種類が異なる複数の移動体通信シ
   ステムの無線基地局との間で無線通信が可能な無線端末
   が通信に利用する移動体通信システムを切り替えるため
   の通信方式切替方法であって、 前記無線端末では、利用可能な種類の異なる複数の移動
   体通信システムに属する複数の無線基地局からそれぞれ
   受信した複数の受信信号に基づいて、それぞれの無線基
   地局との間の伝搬環境に関する伝搬環境データを測定
   し、 前記無線端末では、前記伝搬環境データと、それに対応
   する移動体通信システムの固有のシステム特性データと
   に基づいて、各移動体通信システムの通信品質ＱｏＳを
   計算し、 前記無線端末では、前記無線端末が通信に利用している
   第１の無線基地局に対して、複数の移動体通信システム
   のそれぞれに関する通信品質ＱｏＳを報告し、 前記第１の無線基地局では、前記無線端末から報告され
   た各移動体通信システムの通信品質ＱｏＳに基づいて各
   移動体通信システムの通信品質ＱｏＳに順位付けを行
   い、 前記第１の無線基地局では、各移動体通信システムの通
   信品質ＱｏＳの順位を自局が属する移動体通信システム
   の第１の移動関門交換局に報告し、 前記第１の移動関門交換局では、前記基地局から報告さ
   れた、通信品質ＱｏＳの順位に応じた順番で、切替先の
   移動体通信システムを特定し、切替先の移動体通信シス
   テムに属する第２の移動関門交換局に対して、切替先の
   移動体通信システムに属する第２の無線基地局と前記無
   線端末との接続可否を問い合わせ、 前記第１の移動関門交換局では、前記問い合わせの結
   果、前記第２の無線基地局と前記無線端末との接続が可
   能な場合に、前記第２の無線基地局に対してシステム間
   ハンドオーバによる移動体通信システムの切替を要求す
   ることを特徴とする通信方式切替方法。
3. 【請求項３】 請求項２の通信方式切替方法において、
   前記第１の無線基地局では、自局が属する移動体通信シ
   ステムの通信品質ＱｏＳについては、自局が保持するシ
   ステム特性データを考慮して受信した通信品質ＱｏＳを
   修正することを特徴とする通信方式切替方法。
4. 【請求項４】 請求項２の通信方式切替方法において、
   前記無線端末が、受信レベル，マルチパス遅延特性，ビ
   ット誤り率，フレーム誤り率及びパケット誤り率の少な
   くとも１つを前記伝搬環境データとして利用し通信品質
   ＱｏＳを計算することを特徴とする通信方式切替方法。
5. 【請求項５】 請求項２の通信方式切替方法において、
   前記無線端末が、伝送速度，セキュリティ特性，通信料
   金，装置リソース及び消費電力の少なくとも１つを前記
   システム特性データとして利用し通信品質ＱｏＳを計算
   することを特徴とする通信方式切替方法。
6. 【請求項６】 請求項３の通信方式切替方法において、
   前記第１の無線基地局が、チャネル容量，装置リソース
   及び消費電力の少なくとも１つを自局が保持する前記シ
   ステム特性データとして利用し前記通信品質ＱｏＳを修
   正することを特徴とする通信方式切替方法。
7. 【請求項７】 請求項２の通信方式切替方法において、 前記第１の移動関門交換局が前記第２の無線基地局に対
   してシステム間ハンドオーバによる移動体通信システム
   の切替を要求した時に、前記第１の無線基地局と前記無
   線端末との通信を継続したままの状態で、 前記第１の移動関門交換局の制御により、通信相手局と
   接続された回線を前記第２の移動関門交換局を経由して
   前記第２の無線基地局まで接続し、 前記第２の無線基地局と前記無線端末との間の切替先無
   線通信回線を確保し、前記切替先無線通信回線が確保さ
   れた後で、前記無線端末が通信に利用する移動体通信シ
   ステムを切り替え、 前記第２の移動関門交換局が、前記第１の移動関門交換
   局に対して前記第１の無線基地局と前記無線端末との接
   続を解放するための要求を行い、 この要求に応答して、前記第１の移動関門交換局は前記
   第１の無線基地局と前記無線端末との接続を解放するこ
   とを特徴とする通信方式切替方法。