JP2001169325A - セル切替方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数利用効率を低下させることなく通話品
質の劣化や通話切断を回避でき、しかも基地局や移動局
の処理負担を増大させずにハンドオーバーすることがで
きるセル切替方式を実現する。 【解決手段】 到来方向と遅延時間とから移動局の位置
を計算して、移動局の位置とセル配置とを対応付けたマ
ップを参照して移動局が属するセルを判定し、判定した
移動局の在圏セルが、現時点で通信を行っている基地局
のセルと異なる場合、移動局と当該基地局との通信を移
動先のセルの基地局との通信に切り替えるので、周波数
利用効率を低下させることなく通話品質の劣化や通話切
断を回避でき、しかも基地局や移動局の処理負担を増大
させずにハンドオーバーすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動局がセル間を
移動する際に、次々に基地局を切替えるハンドオーバー
にて通信するセル切替方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のセルから構成されている移動体通
信方式では、ハンドオーバーと呼ばれる技術を用いる。
ハンドオーバーは、大きく分けて基地局主導型と移動局
主導型とに分別される。 （１）基地局主導型のハンドオーバー 移動局が在圏セルの基地局から離れるのに従い、基地局
が受信する移動局の発する電波の受信電力は小さくな
る。セル端では受信電力がある値（閾値）となり、セル
端の外側では受信電力がその閾値より小さくなり、一
方、セル端の内部では受信電力が閾値より大きくなる。

【０００３】よって、基地局は移動局の発する電波の受
信電力を測定し、その測定値が閾値より小さくなるとセ
ルの外側に移動局が移動したと判断する。そして、この
場合、当該セルから他のセルに移動したのであるから、
移動先のセルの基地局で受信する電力が大きくなる。こ
のように、基地局では移動局の発する電波の受信電力を
測定し、その値が閾値より小さくなると、周辺セルの基
地局に対して当該移動局の発する電波の受信電力の測定
を要求し、周辺セルで最も強い受信電力を測定したセル
を移動先セルであると判定してハンドオーバーを行う。

【０００４】（２）移動局主導型のハンドオーバー 一方、移動局主導型のハンドオーバーでは、上述した受
信電力の測定を移動局側が行うものである。すなわち、
移動局は在圏セルの基地局から発せられる電波を受信し
て受信電力を測定する。この受信電力が閾値を下回った
場合、周辺セルの基地局が発する電波の受信電力を測定
して比較する。そして、最も強い受信電力の電波を発し
ている基地局のセルを、移動先のセルであると判定して
ハンドオーバーを行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、移動通信で
はフェージングが存在している為、電波の受信電力は移
動局が同じ場所に位置していても大きく変動することも
あり、また、地形や建物の影響も受信電力の変動原因と
なり得る。その為、上述した基地局主導型のハンドオー
バーでは、移動局の発する電波の受信電力を測定する際
に、あるセルの基地局の受信電力が最も強くても、通話
時には別のセルの方が強くなるということも起こり得
る。この場合、在圏セルが間違って判定されたことにな
る。また、移動局主導型の場合でも、受信電力を測定す
る際に、あるセルの基地局から発せられる電波の受信電
力が最も強くても、ハンドオーバーしたら実は別のセル
の基地局が発する電波の方が強かったということが起こ
り得るので、この場合もセル判定を誤る。

【０００６】このように、従来の基地局主導型および移
動局主導型のハンドオーバーでは、在圏セルの判定を誤
ることも起こり得るので、通話品質の劣化や通話の切断
を招致するという弊害が生じている。また、従来の基地
局主導型および移動局主導型のハンドオーバーでは、こ
うしたセル判定の誤りを許容する為、セル配置設計の段
階で同一周波数を用いるセルの距離を長くとることによ
り、余裕を持たせて設計しているが、そのようにする
と、周波数利用効率が低下するという問題が生じる。

【０００７】さらに、基地局主導型の場合、在圏セルの
基地局の受信電力が閾値を下回った時、複数の周辺セル
の基地局に対して受信電力の測定を要求するので、基地
局側の処理負担が大きいという欠点もある。一方、移動
局主導型の場合には、これとは逆に移動局側の処理負担
が増大するという欠点がある。そこで本発明は、このよ
うな事情に鑑みてなされたもので、周波数利用効率を低
下させることなく通話品質の劣化や通話切断を回避で
き、しかも基地局や移動局の処理負担を増大させずにハ
ンドオーバーすることができるセル切替方式を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、基地局が各々配備され
る複数のセルから形成されるサービスエリア内で、移動
局がセル間を移動する際に、次々に通信する基地局を切
り替えるハンドオーバーを行う方式であって、前記各基
地局は、移動局が発する電波の到来方向を測定する到来
方向測定手段と、移動局が発する電波の遅延時間を測定
する遅延時間測定手段と、前記到来方向測定手段により
測定された到来方向と前記遅延時間測定手段により測定
された遅延時間とから移動局の位置を計算する位置計算
手段と、送受信する電波の指向方向を制御する指向性制
御手段を備え、前記位置計算手段が算出した移動局の位
置に対応して当該指向性制御手段の指向方向を決定し、
移動局の方向へ指向性を形成して移動局と通信する通信
手段と、移動局の位置とセル配置とを対応付けたマップ
を参照して移動局が属するセルを判定する在圏セル判定
手段と、この在圏セル判定手段で判定した移動局の在圏
セルが、現時点で通信を行っている基地局のセルと異な
る場合、移動局と当該基地局との通信を移動先のセルの
基地局との通信に切り替える切り替え手段とを具備する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、基地局が
各々配備される複数のセルから形成されるサービスエリ
ア内で、移動局がセル間を移動する際に、次々に通信す
る基地局を切り替えるハンドオーバーを行う方式であっ
て、前記各基地局は、移動局が発する電波の到来方向を
測定する到来方向測定手段と、移動局が発する電波の遅
延時間を測定する遅延時間測定手段と、前記到来方向と
前記遅延時間とに応じて移動局の位置を計算すると共
に、近接した時間における移動局の位置変化から当該移
動局の移動速度および移動方向を計算する計算手段と、
この計算手段が算出した移動速度および移動方向から一
定時間経過後の移動局の予測位置を計算する予測位置計
算手段と、送受信する電波の指向方向を制御する指向性
制御手段を備え、前記計算手段が算出した移動局の位置
に対応して当該指向性制御手段の指向方向を決定し、移
動局の方向へ指向性を形成して移動局と通信する通信手
段と、移動局の位置とセル配置とを対応付けたマップを
参照して移動局が属するセルを判定する在圏セル判定手
段と、前記移動局の予測位置に基づき前記在圏セル判定
手段が判定した一定時間経過後の移動局の予測在圏セル
が、現時点で通信を行っている基地局のセルと異なる場
合、移動局と当該基地局との通信を、予測在圏セルの基
地局との通信に切り替える切り替え手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項１又は請求項２のいずれかに従属す
る請求項３に記載の発明では、移動元のセルの基地局が
備える移動局位置情報を、移動先のセルの基地局に通知
する基地局間通信手段を備え、移動先セルの基地局が、
移動元の基地局から予め通知された移動局の位置から、
指向性制御手段の指向性および送信電力を決定して移動
局と通信を始めることを特徴とする。

【００１１】請求項１〜３のいずれかに従属する請求項
４に記載の発明では、前記移動局は、基地局が発する電
波の到来方向を測定する到来方向測定手段と、基地局が
発する電波の遅延時間を測定する遅延時間測定手段と、
受信および送信の指向性を制御する指向性制御手段と、
この指向性制御手段の指向性を決定し、基地局の方向へ
指向性を形成して基地局と送受信する通信手段と、地球
に固定される座標軸に対する移動局端末の角度を測定す
る絶対方向測定手段と、前記到来方向と前記遅延時間と
から、基地局を始点として移動局を終点とするベクトル
と前記移動局端末の角度および基地局と移動局との距離
を計算する相対位置計算手段と、上記の絶対方向測定手
段と相対位置測定手段から、地球に固定されている座標
軸に対するベクトルの方向および長さを計算するベクト
ル計算手段と、通信を行っている基地局番号および上記
ベクトル計算手段で得られたベクトルと、移動局の在圏
セル番号および周辺の基地局に対する移動局の位置関係
の対応を記したマップと、近接した時間の移動局の位置
情報から移動局の移動速度および移動方向を計算する移
動速度および移動方向計算手段と、上記移動速度および
移動方向計算手段により一定時間経過後の移動局の位置
を計算して予測する予測位置計算手段とを具備し、一定
時間経過後の移動局の予測位置からハンドオーバーが予
測される場合、上記マップにより予めハンドオーバー先
の基地局と移動局の位置関係を把握し、地球に固定され
ている座標軸に対する移動局端末の角度を参照して、ハ
ンドオーバー先の基地局に対する移動局の指向性をハン
ドオーバーする前に予め形成しておくことを特徴とす
る。

【００１２】請求項１〜３のいずれかに従属する請求項
５に記載の発明では、前記移動局は、受信および送信の
指向性を制御する指向性制御手段と、この指向性制御手
段の指向性を決定し、基地局の方向へ指向性を形成して
基地局と送受信する通信手段と、地球に固定される座標
軸に対する移動局端末の角度を測定する絶対方向測定手
段と、通信を行っている基地局が移動局の位置を測定・
計算して移動局に移動局の位置情報を通知する手段と、
通信を行っている基地局番号および上記の位置情報と、
移動局の在圏セル番号および周辺の基地局に対する移動
局の位置関係の対応を記したマップと、近接した時間の
移動局の位置情報から移動局の移動速度および移動方向
を計算する移動速度および移動方向計算手段と、上記移
動速度および移動方向計算手段により一定時間経過後の
移動局の位置を計算して予測する予測位置計算手段とを
具備し、一定時間経過後の移動局の予測位置からハンド
オーバーが予測される場合、上記マップにより予めハン
ドオーバー先の基地局と移動局の位置関係を把握し、地
球に固定されている座標軸に対する移動局端末の角度を
参照して、ハンドオーバー先の基地局に対する移動局の
指向性をハンドオーバーする前に予め形成しておくこと
を特徴とする。

【００１３】請求項１〜３のいずれかに従属する請求項
６に記載の発明では、前記移動局は、受信および送信の
指向性を制御する指向性制御手段と、この指向性制御手
段の指向性を決定し、基地局の方向へ指向性を形成して
基地局と送受信する通信手段と、地球に固定される座標
軸に対する移動局端末の角度を測定する絶対方向測定手
段と、基地局が移動局の位置を測定・計算して、地球に
固定されている座標軸に対する移動局と基地局の角度を
決定し、その角度を移動局に通知する手段とを具備し、
絶対方向測定手段にて得た絶対方向と通知された角度か
ら自局に形成すべき指向性パターンを決定し、ハンドオ
ーバーが予測される場合、ハンドオーバー先の基地局に
対する移動局の角度を予め基地局が移動局に通知するこ
とによりハンドオーバーの前に移動局が移動先の基地局
に対する指向性パターンを予め形成することを特徴とす
る。

【００１４】本発明では、移動局の位置からマップを参
照して移動局の在圏セルを判定する為、フェージングや
建物の影響を比較的受けにくいセル判定が可能であり、
ハンドオーバーが比較的正確に遂行できる。よって、セ
ル判定誤りを回避できるから、通話品質が向上する。ま
た、セル配置設計の際、余裕あるセル配置をする必要が
なくなる為、周波数利用効率が向上する。また、本発明
では、各基地局はアダプティブアレイ技術（アレイアン
テナによる適応信号処理）を用いてビームフォーミング
を行って移動局と通信を行う。到来方向は、アダプティ
ブアレイの指向性形成過程の副産物として得られること
から、到来方向取得による処理量増加を回避し得る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 （１）第１の実施の形態 図１は第１の実施の形態による移動通信システムの概略
構成を示すブロック図である。サービスエリアは複数の
セルＣから構成されており、各セルＣ毎に基地局ＢＳが
一つずつ配置されている。各基地局ＢＳは、上位局ＨＳ
と通信回線（制御回線を含む）で接続されている。図示
されていない移動局はサービスエリア内を移動し、在圏
セルの基地局ＢＳと通信する。移動局発の上り信号は、
無線で基地局ＢＳに送信され、基地局ＢＳがこれを受信
して上位局ＨＳ側へ通信回線を用いて伝送する。上位局
ＨＳは移動局の通信相手が固定網である場合には、固定
網へ信号を送り、一方、配下の移動局の場合には該当基
地局ＢＳに信号を送る。移動局着の下り信号は、これと
は全く逆の経路を辿って通信が行われる。

【００１６】移動局がセル間を移動する時、次々に通信
をする基地局ＢＳを切り替えるハンドオーバーを行って
その通信を継続する。図２はこうしたハンドオーバーに
よって上位局との通信が切り替わる状態を示した図であ
る。この図に示すように、移動局の在圏セルがセル１の
時、移動局はセル１の基地局と通信しており、セル１は
上位局と通信する。そして、移動局がセル２に移動する
と、当該移動局はセル２の基地局との通信に切り替え、
セル１と上位局との通信リンクは切り離され、上位局は
セル２の基地局との通信リンクを確立する。

【００１７】次に、図３は移動局と基地局との無線通信
を示した図である。この図に示すように、基地局は指向
性を形成して移動局と通信する。空間的に離れ、基地局
からみた移動局の角度が違う移動局であれば、指向性を
変えることにより同一の周波数でも同時に通信可能とな
る。図３に図示した一例の場合、移動局１に対してビー
ム１で通信を行いながら、移動局２に対してビーム２に
て通信することによって、同一周波数でも同時に通信す
ることが出来、周波数利用効率が向上する。このような
技術は、アダプティブアレイ技術と呼ばれるもので、こ
うした技術を用いた基地局の構成を図４に示す。

【００１８】図４に示すように、アダプティブアレイ技
術を用いた基地局では、複数本（この図ではＫ本）のア
ンテナ出力信号ｘ１〜ｘＫに複素ウエイトｗ１〜ｗＫを
乗算して累算してなる総合出力ｙを得て指向性を形成す
る。アンテナ出力信号ｘ１〜ｘＫおよび総合出力ｙを用
いてアダプティブプロセッサにより適応的に複素ウエイ
トｗ１〜ｗＫを決定することができる。但し、希望波に
メインビームを向け、干渉波にヌルを向ける為には、希
望波に関して何等かの事前知識が必要である。従来、信
号そのもののレプリカを利用して複素ウエイトを決める
方法として、ＭＭＳＥ（ＲＬＳ，ＬＭＳ）アルゴリズム
や、希望波のＤＯＡ（到来方向）を利用するＭＳＮ，Ｄ
ＣＭＰアルゴリズムが知られている。また、この他に、
信号の定包絡線という性質を用いてブラインドでウエイ
トを決めるＣＭＡというアルゴリズムもある。図５にこ
れらアルゴリズムの一覧を図示する。

【００１９】さて、本発明では、移動局の位置を以下に
述べる手法で計算し、セル配置を記したマップにより移
動局の在圏セルを判定して、在圏セルが現時点で通信を
行っている基地局の属するセルと異なっている場合に、
ハンドオーバーを行うことを特徴とする。移動局の位置
を計算する為には移動局の方向と距離（極座標）とが解
れば良いので、その為に、移動局の発する電波の到来方
向を測定する到来方向測定手段と、電波の遅延時間を測
定する遅延時間測定手段とを備える。

【００２０】移動局の、基地局に対する方向は電波の到
来方向と同じであるし、移動局と基地局との距離は電波
の遅延時間により計算することができる。図６に示すよ
うに、到来方向および距離は、極座標（θ，γ）で表さ
れる。電波の到来方向を測定する技術としては、従来よ
り知られているビームフォーマー法、Ｃａｐｏｎ法、線
形予測法、最小ノルム法、ＭＵＳＩＣおよびＥＳＰＲＩ
Ｔ等のアルゴリズムが用いられる。また、遅延時間を測
定する技術としても、ＭＳＩＣやＥＳＰＲＩＴの変形で
行うことができる。なお、アダプティブアレイのウエイ
トを求めるアルゴリズムで事前知識として到来方向を用
いる場合があるが、その場合、位置を求める為の到来方
向はその副産物として得られる。

【００２１】次に、移動局の位置情報からセル配置を記
したマップを参照してセル判定を行って基地局を切り替
えるハンドオーバー方法について説明する。まず、マッ
プをどこの局が保持するかによって、２つの手法に大別
できる。その一つは、マップを各基地局が個別に保持す
る方法であり、その一例を図７に図示する。この図に示
すように、各基地局が保持するマップは、移動局の位置
情報（θ，γ）とセル番号とを対応付けている。そし
て、基地局ではこのマップを参照し、位置情報（θ，
γ）から移動局の在圏セルを判定する。

【００２２】図８に図示するように、移動局が自セルか
ら離れて周辺セルｉに移動した場合、基地局は上位局に
対して当該移動局が周辺セルｉに移動した旨を通知す
る。次に、上位局は周辺セルｉの基地局に対して通信を
始めるよう指示し、図９に模式的に図示される形態のよ
うに、元のセルとの通信リンクを切り離し、周辺セルｉ
との通信リンクを確立して通信を継続させる。

【００２３】一方、マップを上位局が保持する態様の場
合、基地局は移動局の位置情報（θ，γ）を逐次、上位
局に通知する。上位局では、図１０に図示する一例のよ
うに、各セルを担当する基地局からそれぞれ通知される
移動局の位置情報（θ，γ）と、通知してきた基地局番
号とをセル番号に対応させたマップを保持するようにな
っている。例えば、図１１に示すように、移動局がセル
１に在圏している場合、基地局１は上位局に対して位置
情報（θ１，γ１）を通知するので、上位局は移動局が
セル１に在圏していると判断してハンドオーバー処理を
行わない。しかし、セル２に移動局が移動した場合、上
位局は基地局１から位置情報（θ２，γ２）が通知され
るので、移動局がセル２に移動したと判断する。そし
て、基地局１との通信リンクを切り離して、基地局２と
の通信リンクを確立して通信を継続する。

【００２４】（２）第２の実施の形態 次に、第２の実施の形態について説明する。ここでは、
一定時間通信していない状態が生じる状況、例えば、バ
ースト送信のように、ある時間には通信状態となるが、
通信しない時間帯も存在する通信形態におけるハンドオ
ーバーについて言及する。移動局がセル間を移動してい
る場合、セル１の基地局と通信していた移動局が、通信
していない時間帯に移動してしまい、その通信を再開す
る時点ではセル２に移動していた、ということも起こり
得る。このような場合、通信を再開して初めてセル２に
移動したことが移動局もしくは上位局に解るので、ハン
ドオーバー処理が通信していない時間（一定時間Ｔ）分
だけ遅れる結果となる。

【００２５】そこで、第２の実施の形態では、こうした
問題を解決する為、一定時間Ｔ後における移動局の移動
位置を、現在の移動局の位置、移動速度および移動方向
から予測し、その結果、セル間を移動する可能性が高い
場合には予めハンドオーバーを行うというものである。
移動局の移動速度および移動方向は、近接した時刻ｔ
１，ｔ２（＝ｔ１＋Δｔ）において移動局の位置情報を
取得することにより得られる。

【００２６】例えば、図１２に示すように、時刻ｔ１に
おける移動局の位置を極座標（θ１，γ１）、時刻ｔ２
における移動局の位置を極座標（θ２，γ２）とする
と、移動速度および移動方向は次式（１）から導出され
るベクトル（ｖｘ，ｖｙ）で表すことができる。 (vx,vy)＝((γ2cosθ2-γ1cosθ1)/Δｔ,(γ2sinθ2-γ1sinθ1)/Δｔ)…（１） そして、通信をしていない時間帯に入る直前の移動局の
位置を（ｘ，ｙ）とすると、一定時間Ｔ後における移動
局の位置（ｘ’，ｙ’）は（ｘ，ｙ）＋（ｖｘ，ｖｙ）
・Ｔで求めることができる。そして、この求めた位置
（ｘ’，ｙ’）に基づいてその移動局がセル間を移動す
るか否かを判断し、セル間移動するなら予めハンドオー
バー処理を実行する。

【００２７】（３）第３の実施の形態 上述した第１および第２の実施の形態では、移動先のセ
ルにハンドオーバーした時、移動先のセルの基地局は改
めて移動局の位置を測定し、指向性のウエイトを決める
必要があるが、指向性形成の為の処理に遅延が生じると
いう欠点がある。そこで、第３の実施の形態では、移動
元のセルの基地局が持っている移動局位置情報を、移動
先のセルの基地局に通知することにより、移動先のセル
の基地局は移動局の位置測定をする必要がなくなり、即
座に指向性を形成し得ることになる。

【００２８】（４）その他の実施の形態 上述した各実施の形態では、すべて移動局が在圏セルの
基地局の方向に指向性を形成して通信するものである。
その為に基地局の方向を特定する必要がある。以下で
は、その他の実施の形態として基地局の方向を特定する
手法について述べる。なお、後述する〜の各手法
は、地球に固定された座標軸に対して移動局がどのよう
な位置にあるのかを移動局が測定する必要がある。すな
わち、移動局のもつ座標系と地球に固定された座標系と
の関係を特定する。何故なら、移動局の得る情報は地球
に固定された座標系に対する情報であり、移動局の固定
座標系に対する角度が解らなければ形成すべき指向性パ
ターンを求めることが出来ないからである。

【００２９】移動局自身が自己の位置を特定し、通信
する基地局の方向を特定する手法 移動局は、到来方向測定手段により基地局の発する電波
の到来方向を知ることができるので、容易に指向性パタ
ーンを形成することができる。同時に、遅延時間測定手
段を用いて、基地局を始点とし移動局を終点とするベク
トルの端末に対する相対的位置を得る。ここで相対的と
称するのは、当ベクトルの長さ（基地局と移動局との距
離）は遅延時間測定により知り得るが、ベクトルの方向
は端末に対する相対方向しか解らないからである。その
為、地球に固定された座標軸に対するベクトルの角度を
知るためには地球に固定された座標軸に対する端末の角
度を測定する必要がある。

【００３０】これは、方位磁石や周知のＧＰＳ等を用い
て測定することができる。この方法により得られたベク
トルから在圏セルおよび周辺基地局との位置関係を知る
ことができる。具体的には、図１３に図示するように、
通信を行っている基地局番号ＢＳ＃とベクトルと、在圏
セルおよび周辺基地局に対する移動局の位置関係の対応
を示したマップを移動局が保持することにより実現し得
る。図１３において、周辺基地局ＢＳ１：（ｘ１，ｙ
１）は、周辺セル１の基地局から見た移動局の座標が
（ｘ１，ｙ１）であることを示している。そして、移動
局は位置情報から一定時間後の自己の位置を予測できる
ので、もし他のセルに移動する場合にはハンドオーバー
のタイミングを予め知ることができる。

【００３１】また、移動局が自局の移動経路を予め知っ
ている場合も有り得るので、その移動経路情報より一定
時間後の移動局の位置を予測することもできる。そし
て、マップによって得られた周辺基地局との位置関係の
情報を用いて、ハンドオーバーの前に移動先の基地局に
対する指向性パターンを予め形成することができる。図
１４は、こうした処理を模式的に示した図である。この
手法は、ハンドオーバーする前に予め移動局が移動先の
基地局に対して指向性パターンを形成できるので、ハン
ドオーバーした後に指向性を形成するものに比して、即
座に指向性形成し得るという利点がある。また、ハンド
オーバー後に指向性を形成する方法だと、形成期間中は
最適なビームフォーミングができないことを意味してい
るので、通信品質の劣化や通話切断が起こり易くなる。

【００３２】移動局の位置を基地局が特定して移動局
へ通知する手法 上述した項の手法は、移動局の位置を知るための測定
・計算手段が移動局側に実装されている方法であるが、
本手法では基地局側が移動局の位置を測定・計算する方
法である。基地局が特定した移動局の位置情報を移動局
に通知することにより移動局は自局の位置を知り、後は
上述した項の手法と同じ処理過程を経て指向性形成お
よびハンドオーバーを行う。

【００３３】移動局が指向すべき基地局方向を基地局
が特定して移動局へ通知する手法 本手法は、上述した，項とは異なり、移動局の位置
情報から方向を決めるのではなく、移動局が指向性を向
けるべき基地局の方向（角度）を基地局が測定・計算
し、その方向情報のみを移動局に通知する方法である。
例えば、図１５に示すように、基地局と移動局とが配置
されている場合、直交座標軸のｘ軸を真東、ｙ軸を真北
として、基地局が移動局の方向を測定する。移動局から
見た基地局の方向は、基地局から見た移動局の方向と１
８０度異なるので、基地局はこの方向を移動局に教えれ
ば良い。移動局は独自に地球に固定された座標軸と端末
の角度を測定する手段を有しているので、東西南北が解
り、基地局から通知された方向に指向性を形成すれば良
いのである。この方法の利点は、移動局が位置を測定・
計算するために到来方向測定手段、遅延時間測定手段お
よびマップを具備する必要がなく、これ故、移動局側の
負担が少なくなることにある。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、到来方
向と遅延時間とから移動局の位置を計算して、移動局の
位置とセル配置とを対応付けたマップを参照して移動局
が属するセルを判定し、判定した移動局の在圏セルが、
現時点で通信を行っている基地局のセルと異なる場合、
移動局と当該基地局との通信を移動先のセルの基地局と
の通信に切り替えるので、周波数利用効率を低下させる
ことなく通話品質の劣化や通話切断を回避でき、しかも
基地局や移動局の処理負担を増大させずにハンドオーバ
ーすることができる。請求項２に記載の発明によれば、
移動局が実際にセル間を移動する前にハンドオーバー処
理を完了するので、ハンドオーバー処理の遅れによる通
話切断を回避することができる。また、通話切断状態を
回避する為、セル配置設計の段階でセルをオーバーラッ
プさせているが、このオーバーラップを小さくできる
為、周波数利用効率も向上する。請求項３に記載の発明
によれば、ハンドオーバーに先立って予め移動局に対す
る指向性を形成し送信電力を決定できる為、指向性形成
処理の処理遅延を小さくできる。その為、指向性形成処
理遅延による不完全なビームフォーミングの期間を無く
すことができ、通話品質の劣化や通話切断を回避するこ
とができる。請求項４，５に記載の発明によれば、移動
局が通信を行っている基地局に対して指向性を形成する
場合、予めハンドオーバーすることが移動局の位置から
予測できるので、予め移動先の基地局に対する指向性を
形成することができ、指向性形成処理遅延を小さくで
き、これにより周波数利用効率を低下させることなく通
話品質の劣化や通話切断を回避でき、しかも基地局や移
動局の処理負担を増大させずにハンドオーバーすること
ができる。請求項６に記載の発明によれば、移動局が通
信を行っている基地局に対して指向性を形成する場合、
基地局から指向性を形成すべき方向が移動局に通知され
るので、移動局が位置を測定・計算するための手段を具
備する必要がなく、移動局の負担が少ない、という効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態による移動通信システムの
概略構成を示すブロック図である。

【図２】 ハンドオーバーによって上位局との通信が切
り替わる状態を示した図である。

【図３】 移動局と基地局との無線通信を示した図であ
る。

【図４】 アダプティブアレイ技術を用いた基地局の構
成を示すブロック図である。

【図５】 複素ウエイトを決めるアルゴルズムの一覧を
示す図である。

【図６】 到来方向と遅延時間により移動局の位置を特
定する場合に用いる移動局の座標軸を示す図である。

【図７】 移動局の位置情報から在圏セルを求める場合
に用いるマップの概略を示す図である。

【図８】 移動局が自セルから周辺セルに移動した場合
の、基地局と上位局との通信のやり取りを示した図であ
る。

【図９】 ハンドオーバーによって上位局と基地局との
通信を切り替える状態を示す図である。

【図１０】 セル配置を示すマップを上位局が保持する
場合の形態を示す図である。

【図１１】 マップを上位局が保持する場合のハンドオ
ーバー手順を説明するための図である。

【図１２】 第２の実施の形態を説明するための図であ
る。

【図１３】 移動局に保持するマップの一例を示す図で
ある。

【図１４】 ハンドオーバー時の移動局の指向性切り替
えを示す図である。

【図１５】 基地局が移動局の方向を測定する際の説明
図である。

【符号の説明】

ＨＳ…上位局、Ｃ…セル、ＢＳ…基地局。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 5K067 AA11 AA23 CC24 DD19 EE02 EE10 EE16 FF03 GG08 HH22 JJ52 JJ53 JJ56 JJ76 KK02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局が各々配備される複数のセルから
   形成されるサービスエリア内で、移動局がセル間を移動
   する際に、次々に通信する基地局を切り替えるハンドオ
   ーバーを行う方式であって、 前記各基地局は、 移動局が発する電波の到来方向を測定する到来方向測定
   手段と、 移動局が発する電波の遅延時間を測定する遅延時間測定
   手段と、 前記到来方向測定手段により測定された到来方向と前記
   遅延時間測定手段により測定された遅延時間とから移動
   局の位置を計算する位置計算手段と、 送受信する電波の指向方向を制御する指向性制御手段を
   備え、前記位置計算手段が算出した移動局の位置に対応
   して当該指向性制御手段の指向方向を決定し、移動局の
   方向へ指向性を形成して移動局と通信する通信手段と、 移動局の位置とセル配置とを対応付けたマップを参照し
   て移動局が属するセルを判定する在圏セル判定手段と、 この在圏セル判定手段で判定した移動局の在圏セルが、
   現時点で通信を行っている基地局のセルと異なる場合、
   移動局と当該基地局との通信を移動先のセルの基地局と
   の通信に切り替える切り替え手段とを具備することを特
   徴とするセル切替方式。
2. 【請求項２】 基地局が各々配備される複数のセルから
   形成されるサービスエリア内で、移動局がセル間を移動
   する際に、次々に通信する基地局を切り替えるハンドオ
   ーバーを行う方式であって、 前記各基地局は、 移動局が発する電波の到来方向を測定する到来方向測定
   手段と、 移動局が発する電波の遅延時間を測定する遅延時間測定
   手段と、 前記到来方向と前記遅延時間とに応じて移動局の位置を
   計算すると共に、近接した時間における移動局の位置変
   化から当該移動局の移動速度および移動方向を計算する
   計算手段と、 この計算手段が算出した移動速度および移動方向から一
   定時間経過後の移動局の予測位置を計算する予測位置計
   算手段と、 送受信する電波の指向方向を制御する指向性制御手段を
   備え、前記計算手段が算出した移動局の位置に対応して
   当該指向性制御手段の指向方向を決定し、移動局の方向
   へ指向性を形成して移動局と通信する通信手段と、 移動局の位置とセル配置とを対応付けたマップを参照し
   て移動局が属するセルを判定する在圏セル判定手段と、 前記移動局の予測位置に基づき前記在圏セル判定手段が
   判定した一定時間経過後の移動局の予測在圏セルが、現
   時点で通信を行っている基地局のセルと異なる場合、移
   動局と当該基地局との通信を、予測在圏セルの基地局と
   の通信に切り替える切り替え手段とを具備することを特
   徴とするセル切替方式。
3. 【請求項３】 移動元のセルの基地局が備える移動局位
   置情報を、移動先のセルの基地局に通知する基地局間通
   信手段を備え、 移動先セルの基地局が、移動元の基地局から予め通知さ
   れた移動局の位置から、指向性制御手段の指向性および
   送信電力を決定して移動局と通信を始めることを特徴と
   する請求項１又は請求項２のいずれかに記載のセル切替
   方式。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載のセル切替方式にお
   いて、 前記移動局は、 基地局が発する電波の到来方向を測定する到来方向測定
   手段と、 基地局が発する電波の遅延時間を測定する遅延時間測定
   手段と、 受信および送信の指向性を制御する指向性制御手段と、 この指向性制御手段の指向性を決定し、基地局の方向へ
   指向性を形成して基地局と送受信する通信手段と、 地球に固定される座標軸に対する移動局端末の角度を測
   定する絶対方向測定手段と、 前記到来方向と前記遅延時間とから、基地局を始点とし
   て移動局を終点とするベクトルと前記移動局端末の角度
   および基地局と移動局との距離を計算する相対位置計算
   手段と、 上記の絶対方向測定手段と相対位置測定手段から、地球
   に固定されている座標軸に対するベクトルの方向および
   長さを計算するベクトル計算手段と、 通信を行っている基地局番号および上記ベクトル計算手
   段で得られたベクトルと、移動局の在圏セル番号および
   周辺の基地局に対する移動局の位置関係の対応を記した
   マップと、 近接した時間の移動局の位置情報から移動局の移動速度
   および移動方向を計算する移動速度および移動方向計算
   手段と、 上記移動速度および移動方向計算手段により一定時間経
   過後の移動局の位置を計算して予測する予測位置計算手
   段とを具備し、 一定時間経過後の移動局の予測位置からハンドオーバー
   が予測される場合、上記マップにより予めハンドオーバ
   ー先の基地局と移動局の位置関係を把握し、地球に固定
   されている座標軸に対する移動局端末の角度を参照し
   て、ハンドオーバー先の基地局に対する移動局の指向性
   をハンドオーバーする前に予め形成しておくことを特徴
   とするセル切替方式。
5. 【請求項５】 請求項１〜３に記載のセル切替方式にお
   いて、 前記移動局は、 受信および送信の指向性を制御する指向性制御手段と、 この指向性制御手段の指向性を決定し、基地局の方向へ
   指向性を形成して基地局と送受信する通信手段と、 地球に固定される座標軸に対する移動局端末の角度を測
   定する絶対方向測定手段と、 通信を行っている基地局が移動局の位置を測定・計算し
   て移動局に移動局の位置情報を通知する手段と、 通信を行っている基地局番号および上記の位置情報と、
   移動局の在圏セル番号および周辺の基地局に対する移動
   局の位置関係の対応を記したマップと、 近接した時間の移動局の位置情報から移動局の移動速度
   および移動方向を計算する移動速度および移動方向計算
   手段と、 上記移動速度および移動方向計算手段により一定時間経
   過後の移動局の位置を計算して予測する予測位置計算手
   段とを具備し、 一定時間経過後の移動局の予測位置からハンドオーバー
   が予測される場合、上記マップにより予めハンドオーバ
   ー先の基地局と移動局の位置関係を把握し、地球に固定
   されている座標軸に対する移動局端末の角度を参照し
   て、ハンドオーバー先の基地局に対する移動局の指向性
   をハンドオーバーする前に予め形成しておくことを特徴
   とするセル切替方式。
6. 【請求項６】 請求項１〜３に記載のセル切替方式に
   おいて、 前記移動局は、 受信および送信の指向性を制御する指向性制御手段と、 この指向性制御手段の指向性を決定し、基地局の方向へ
   指向性を形成して基地局と送受信する通信手段と、 地球に固定される座標軸に対する移動局端末の角度を測
   定する絶対方向測定手段と、 基地局が移動局の位置を測定・計算して、地球に固定さ
   れている座標軸に対する移動局と基地局の角度を決定
   し、その角度を移動局に通知する手段とを具備し、 絶対方向測定手段にて得た絶対方向と通知された角度か
   ら自局に形成すべき指向性パターンを決定し、ハンドオ
   ーバーが予測される場合、ハンドオーバー先の基地局に
   対する移動局の角度を予め基地局が移動局に通知するこ
   とによりハンドオーバーの前に移動局が移動先の基地局
   に対する指向性パターンを予め形成することを特徴とす
   るセル切替方式。