JP2001218244A

JP2001218244A - 移動無線通信システム及び移動無線端末

Info

Publication number: JP2001218244A
Application number: JP2000021178A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakanishi; 智明中西
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】移動無線端末の高速移動時はハンドオーバが
頻発し、通信品質が劣化する。カーナビゲーションシス
テムを利用してハンドオーバ回数を少なくする従来シス
テムでは、移動無線端末が小型・軽量化が困難である。【解決手段】フラッシュＲＯＭに予め通信を想定する
複数の無線基地局の相対位置座標を登録しておき、通信
状態時に、その登録無線基地局からの電波の電界強度の
変化量を測定し、この測定結果とＲＯＭの記憶相対位置
座標などから現在位置、移動方向及び移動速度を推定す
る（Ｓ１０１〜１０５）。現在通信中の無線基地局から
の電界強度がハンドオーバ移行レベル以下となった時点
でハンドオーバ移行処理を行う（Ｓ１０７）。ハンドオ
ーバ移行処理では、移動方向上の複数の無線基地局をＲ
ＯＭから選出して、使用可能な一の無線基地局を選択し
てハンドオーバする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動無線通信システ
ム及び移動無線端末に係り、特に移動無線端末が、当該
移動無線端末と通信する無線基地局を切り換えるハンド
オーバ処理をする移動無線通信システム及び移動無線端
末に関する。

【０００２】

【従来の技術】サービスエリアを複数の無線ゾーンに分
割すると共に、各無線ゾーンの中央に無線基地局を設置
し、任意の無線ゾーン内に在圏する移動無線端末がその
無線ゾーン内の無線基地局及び公衆網を介して相手局と
通話する移動無線通信システムにおいては、移動無線端
末が次から次へと異なる無線ゾーンを移動していく。

【０００３】このような移動無線通信システムにおい
て、例えば移動無線端末が簡易型携帯電話（ＰＨＳ）で
あるＰＨＳ通信システムでは、通話中の移動無線端末が
無線ゾーン内の無線基地局と、その無線ゾーンに隣接す
る複数の無線ゾーン内の各無線基地局がそれぞれ発信す
る電波の電界強度の計測を行い、これらの計測電界強度
のうち、最も電界強度の高い無線基地局を通話チャネル
の無線基地局として切り換えるハンドオーバ処理が行わ
れ、これにより通話を継続するようにしている。

【０００４】しかるに、移動無線端末が車と共に移動す
るときなどのように移動速度が速い場合は、上記のハン
ドオーバが頻繁に行われると共に、移動先の無線基地局
でなくても電界強度が高いときには切り換え先の無線基
地局としてハンドオーバにより選択されてしまい、通信
エラーが多くなったり、すぐにまた別の無線基地局へ切
り換えるハンドオーバが行われることとなる。このハン
ドオーバを、移動先の無線基地局に移動無線端末自身が
接続し直すことで行う場合は、再発呼処理に要する時間
通信が途切れるため、上記のようにハンドオーバが頻発
することは通話品質劣化につながる。

【０００５】そこで、従来より、基地局からの基地局情
報とカーナビゲーションシステムのルート情報を組み合
わせることで、移動ルートに適した回線使用率が低い無
線基地局を選択することで、ハンドオーバを少なくする
ようにした移動無線通信システムが知られている（特開
平11−341543号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の移動無線通信システムは、カーナビゲーションシステ
ムを利用することが必須であるため、移動無線端末が比
較的高価であり、また、カーナビゲーションシステム専
用の受信部が必要で、移動無線端末自体の小型化及び軽
量化に制約があり、十分に小型・軽量化ができないとい
う問題がある。

【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
既存の移動無線端末に対する新たな構成の追加を最小限
にして、高速移動中でもハンドオーバ回数を極力低減し
うる移動無線通信システム及び移動無線端末を提供する
ことを目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、カーナビゲー
ションシステムを利用しない移動無線通信システム及び
移動無線端末を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の移動無線通信システムは、移動無線端末
が、当該移動無線端末と通信する無線基地局を切り換え
るハンドオーバ処理をしながら移動する移動無線通信シ
ステムにおいて、移動無線端末は、通信を想定する複数
の無線基地局の相対位置情報を予め記憶している記憶手
段と、現在通信中の無線基地局とそれ以外の記憶手段に
相対位置情報が記憶されている複数の無線基地局のう
ち、２以上の無線基地局からの電波の電界強度の一定時
間における変化量を計測する計測手段と、計測手段によ
り計測した電界強度の変化量と計測した電波を送信して
いる無線基地局の相対位置座標とから現在位置と移動方
向及び移動速度を推定し、その推定結果に基づき、移動
方向上のハンドオーバ候補の複数の無線基地局を記憶手
段の登録無線基地局の中から選出する選出手段と、現在
通信中の無線基地局からの電波の電界強度が所定のハン
ドオーバ移行レベル以下となったときに選出手段により
選出された複数の無線基地局の中から使用可能な一の無
線基地局を選択してハンドオーバ処理を行う処理手段と
を備えたことを特徴とする。

【００１０】また、上記の目的を達成するため、本発明
の移動無線端末は、通信する無線基地局を、無線基地局
からの電波の電界強度に応じて切り換えるハンドオーバ
処理をしながら移動する移動無線端末であって、通信を
想定する複数の無線基地局の相対位置情報を予め記憶し
ているメモリと、現在通信中の無線基地局と、それ以外
のメモリに相対位置情報が記憶されている複数の無線基
地局のうち、２以上の無線基地局からの電波の電界強度
の一定時間における変化量を計測する計測手段と、計測
手段により計測した電界強度の変化量と、計測した電波
を送信している無線基地局の相対位置座標とから現在位
置と移動方向及び移動速度を推定し、その推定結果に基
づき、移動方向上のハンドオーバ候補の複数の無線基地
局をメモリの登録無線基地局の中から選出する選出手段
と、現在通信中の無線基地局からの電波の電界強度が所
定のハンドオーバ移行レベル以下となったときに選出手
段により選出された複数の無線基地局の中から使用可能
な一の無線基地局を選択してハンドオーバ処理を行う処
理手段とよりなる構成としたものである。

【００１１】本発明の移動無線通信システム及び移動無
線端末では、予め通信を想定する複数の無線基地局の相
対位置座標をメモリ（記憶手段）に記憶しておき、現在
通信中の無線基地局、及びその周辺のメモリに登録され
ている複数の無線基地局からの電波の電界強度の変化量
と、それらのメモリに記憶されている相対位置座標とか
ら、移動無線端末の現在位置と移動方向及び移動速度を
推定し、その推定結果に基づき、移動方向上のハンドオ
ーバ候補の複数の無線基地局を選出するようにしたた
め、ハンドオーバ時に移動無線端末の移動速度にかかわ
らず、上記の選出された複数の無線基地局の中から最適
な無線基地局を選択することができる。

【００１２】また、本発明では、上記の計測手段、選出
手段及び処理手段は、既存の移動無線端末に存在するハ
ードウェアを利用しソフトウェアを改良することで実現
できるため、移動無線端末のハードウェアとして上記の
メモリ（記憶手段）を追加するだけで、既存のカーナビ
ゲーションシステムを利用しなくても移動無線端末の現
在位置と移動方向及び移動速度を推定することができ
る。

【００１３】ここで、上記のハンドオーバ移行レベル
は、移動速度に応じて確定する。また、本発明は、上記
のメモリに、絶対位置情報をもつ無線基地局を所望の割
合で記憶しておき、選出手段が絶対位置情報に基づき、
移動無線端末の絶対位置を把握することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる移動無線通
信システムにおいて用いる移動無線端末の一実施の形態
のブロック図を示す。同図において、移動無線端末１０
は、装置全体の動作を統括的に制御する中央処理装置
（ＣＰＵ）１１と、データの書き込み及び読み出しを行
うランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１２と、ＣＰ
Ｕ１１が動作するプログラムを格納している第１のフラ
ッシュ・リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１３と、予
め使用が想定される複数の無線基地局の設置位置情報が
その無線基地局のＩＤ番号と対応付けて記憶されている
第２のフラッシュＲＯＭ１４と、２波以上の電波を送受
信するＲＦモジュール１５と、ＲＦモジュール１５によ
り送受信される信号を変復調処理等すると共にＲＦモジ
ュール１５を制御する、大規模半導体集積回路（ＬＳ
Ｉ）に搭載されたベースバンドＬＳＩ１６と、ベースバ
ンドＬＳＩ１６を制御する制御回路１７とが内部バス１
８で接続された構成とされている。

【００１５】この移動無線端末１０は、既存の移動無線
端末に比べて第２のフラッシュＲＯＭ１４が追加され、
更に、第１のフラッシュＲＯＭ１３に格納されているプ
ログラムによるＣＰＵ１１の処理動作が異なるだけであ
り、既存の移動無線端末と同程度の小型な形状、重量及
び価格で構成可能とされている。なお、フラッシュＲＯ
Ｍ１３及び１４は、書き換え可能な不揮発性メモリであ
り、電源をオフとしても記憶情報をそのまま保持してい
る。

【００１６】次に、この実施の形態の動作について、図
２及び図３のフローチャートを併せ参照して説明する。
移動無線端末１０がある無線基地局と通信状態にあると
き（図２のステップ１０１）、移動無線端末１０は、Ｒ
Ｆモジュール１５で送受信可能な２波の電波のうち、通
話チャネルの第１波で無線基地局を介して網側の相手と
通信し、無線基地局から送信されている制御チャネルの
第２波を受信し、この第２波で無線基地局の探索を行う
（図２のステップ１０２）。

【００１７】ＣＰＵ１１は、受信した無線基地局からの
受信信号に基づき、無線基地局の探索により得られた無
線基地局のＩＤ番号を、フラッシュＲＯＭ１４に記憶さ
れている複数の登録無線基地局のＩＤ番号と比較して一
致するものがあるかどうか判定し（図２のステップ１０
３）、一致するものがなければ上記のステップ１０２の
無線基地局の探索を継続し、一致するものがあれば、そ
の一致するＩＤ番号の登録無線基地局からの第２波の電
界強度の測定を一定時間の間行い、レベル変動を監視
し、電界強度の初期値と変化量をＲＡＭ１２上の位置情
報用エリアに書き込むレベル測定動作を行う（図２のス
テップ１０４）。

【００１８】ここで、上記の無線基地局の探索により、
移動無線端末１０で受信される第２波を送信している登
録無線基地局は、その無線ゾーンが比較的狭いことから
通常、複数あり、ＣＰＵ１１は、それら一致するＩＤ番
号の登録無線基地局からの第２波の電界強度の測定を一
定時間ずつＩＤ番号別に順次に行い、レベル変動を監視
し、電界強度の初期値と変化量をＲＡＭ１２上の複数の
位置情報用エリアに順次に書き込んでいく。なお、測定
した無線基地局の数が位置情報用エリアの数を上回る場
合は、早く記録された位置情報エリアから順に上書きし
ていく。

【００１９】上記のレベル測定動作を行った後、ＣＰＵ
１１は現在の通信中の無線基地局の位置、レベル変動量
と、複数の位置情報用エリアの内容とから、移動通信端
末１０の現在位置、移動方向、移動速度の推定を行う
（図２のステップ１０５）。なお、現在通信中の無線基
地局がフラッシュＲＯＭ１４に登録されていない無線基
地局であるときには、通信中の無線基地局の情報は、レ
ベル変動量のみをステップ１０５の推定時の計算の対象
とする。

【００２０】続いて、ＣＰＵ１１は、移動速度からハン
ドオーバを行うにあたり、次に選択すべき無線基地局の
探索を始めるハンドオーバ移行レベルを確定し、現在通
信中の無線基地局からの電波の電界強度が、この確定し
たハンドオーバ移行レベル以下かどうか判定する（図２
のステップ１０６）。通常のハンドオーバに比べ、この
実施の形態ではこの後ハンドオーバを行う無線基地局の
選出と、選出された無線基地局への通信路の設定のため
に若干の時間を要するため、上記のハンドオーバ移行レ
ベルは、通常のハンドオーバの基準レベルより少し高め
に設定されている。

【００２１】ステップ１０６で現在通信中の無線基地局
からの電波の電界強度がハンドオーバ移行レベルよりも
大であると判定されたときには、ハンドオーバはまだ必
要でないので、ステップ１０２に戻り再び無線基地局の
探索を行う。一方、現在通信中の無線基地局からの電波
の電界強度がハンドオーバ移行レベル以下であると判定
されたときは、ハンドオーバ移行状態と判断し（図２及
び図３のステップ１０７）、ハンドオーバで次に通信す
るべき無線基地局を選出する（図３のステップ１０
８）。

【００２２】無線基地局の選出は、移動方向と移動速度
による距離から次にハンドオーバするべき移動無線端末
１０の理想的な位置を算出し、その理想的な位置から近
い順に複数の無線基地局をフラッシュＲＯＭ１４に登録
されている無線基地局の中から選出する。続いて、これ
ら複数の無線基地局の送信する報知情報のうち、最も理
想的な位置に近い無線基地局からの報知情報を確認し
（図３のステップ１０９）、その報知情報に基づき使用
可能で、かつ、空きチャネルがあるかどうかチェックし
（図３のステップ１１０）、使用可能で、かつ、空きチ
ャネルがあれば、その無線基地局と移動無線端末１０と
の同期をとり、通信路の設定を行う（図３のステップ１
１１）。

【００２３】このとき、この電波が無線基地局探索用で
あることをハンドオーバの対象となる使用可能で、か
つ、空きチャネルのある無線基地局に伝える。通信路の
設定が行われた時点でＣＰＵ１１が移動無線端末１０の
第１波と第２波とを切り換えることにより、ハンドオー
バを行い（図３のステップ１１２）、通信を継続する
（図３のステップ１１３）。

【００２４】一方、ステップ１１０で使用可能で、か
つ、空きチャネルのある無線基地局でないと判定された
場合は、前記選出した複数の無線基地局のすべてについ
て探索したかどうか判定し（図３のステップ１１４）、
探索していない場合は前記理想的な位置から近い順に、
報知情報に基づき使用可能で、かつ、空きチャネルがあ
る無線基地局があるかどうか順次チェックし（図３のス
テップ１０９、１１０、１１４）、使用可能で、かつ、
空きチャネルがある無線基地局が探索できれば、その無
線基地局と移動無線端末１０との同期をとり、通信路の
設定を行った後（図３のステップ１１１）、ハンドオー
バを行い（図３のステップ１１２）、通信を継続する
（図３のステップ１１３）。

【００２５】前記選出した複数の無線基地局のすべてが
利用不能であるときには、フラッシュＲＯＭ１４に登録
されているか否かを問わず、受信電界強度が一定レベル
以上の無線基地局をランダムに探索し（図３のステップ
１１５）、探索できた無線基地局と移動無線端末１０と
の同期をとり、通信路の設定を行い（図３のステップ１
１６）、通信路の設定が行われた時点でＣＰＵ１１が移
動無線端末１０の第１波と第２波とを切り換えることに
より、ハンドオーバを行い（図３のステップ１１７）、
通信を継続する（図３のステップ１１８）。

【００２６】これにより、この移動無線端末１０が、例
えば図４に示すように、登録無線基地局２１〜２４と、
無登録無線基地局３１及び３２とに囲まれており、か
つ、登録無線基地局２１と現在通信中であるときに、登
録無線基地局２５方向へ移動する場合、移動無線端末１
０は登録無線基地局２１〜２４から受ける電波の電界強
度の変化より、現在の移動無線端末１０自体の登録無線
基地局２１〜２５に対する相対位置、移動方向、移動速
度を知ることができる。

【００２７】図４の例では、移動無線端末１０がハンド
オーバ後に通信を行う無線基地局は、移動無線端末１０
の移動速度が遅いときには登録無線基地局２４であり、
移動速度が速いときには登録無線基地局２５であり、選
出した登録無線基地局のすべて使用不能の場合は、無登
録無線基地局３２が選出される。

【００２８】このように、この実施の形態によれば、移
動無線端末１０が通信中の無線基地局と、それ以外の複
数の無線基地局からの電波の電界強度の変化から、移動
無線端末１０の現在の複数の無線基地局に対する相対位
置、移動方向及び移動速度を算出し、移動方向と移動速
度による距離から次にハンドオーバするべき移動無線端
末１０の理想的な位置を算出し、その理想的な位置から
近い順に複数の無線基地局を選出し、これら複数の無線
基地局の送信する報知情報のうち、最も理想的な位置に
近く、使用可能で、かつ、空きチャネルがある無線基地
局にハンドオーバするようにしたので、既存のナビゲー
ションシステムを利用しなくても、高速移動中の移動無
線端末１０のハンドオーバの回数を極力少なくでき、通
信品質を向上することができる。

【００２９】なお、上記の実施の形態では、ハンドオー
バの回数を減らすことによる通信品質の改善について説
明したが、相対位置情報だけでなく、絶対位置情報をも
つ無線基地局を適度な割合で含めることにより、移動無
線端末自体が無線基地局の位置を把握できるようになる
ため、パソコン端末などとの組み合わせにより、人工衛
星を利用しない簡易ナビゲーションシステムを構築する
こともできる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハンドオーバ時に移動無線端末の移動速度に関わらず、
選出された複数の無線基地局の中から最適な無線基地局
を選択できるため、高速移動時でもハンドオーバ回数を
極力少なくでき、これにより品質の高い通信を実現でき
る。

【００３１】また、本発明によれば、移動無線端末のハ
ードウェアとしてメモリ（記憶手段）を追加するだけ
で、既存のカーナビゲーションシステムを利用しなくて
も移動無線端末の現在位置と移動方向及び移動速度を推
定できるため、カーナビゲーションシステム専用の受信
部が不要で、小型・軽量化及び低コスト化を実現でき
る。

【００３２】更に、本発明によれば、メモリ（記憶手
段）に相対位置情報だけでなく、絶対位置情報をもつ無
線基地局を適度な割合で含めるようにしたため、パソコ
ン端末などとの組み合わせにより、人工衛星を利用しな
い簡易ナビゲーションシステムを構築することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明システムで用いる移動無線端末の一実施
の形態のブロック図である。

【図２】本発明システムの一実施の形態の動作説明用の
フローチャート（その１）である。

【図３】本発明システムの一実施の形態の動作説明用の
フローチャート（その２）である。

【図４】本発明システムの一例の構成図である。

【符号の説明】

１０移動無線端末１１中央処理装置（ＣＰＵ）１２ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１３、１４フラッシュＲＯＭ１５ＲＦモジュール１６ベースバンドＬＳＩ１７制御回路２１〜２５登録無線基地局３１〜３２無登録無線基地局

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動無線端末が、当該移動無線端末と通
信する無線基地局を切り換えるハンドオーバ処理をしな
がら移動する移動無線通信システムにおいて、前記移動無線端末は、通信を想定する複数の無線基地局
の相対位置情報を予め記憶している記憶手段と、現在通
信中の無線基地局とそれ以外の前記記憶手段に相対位置
情報が記憶されている前記複数の無線基地局のうち、２
以上の無線基地局からの電波の電界強度の一定時間にお
ける変化量を計測する計測手段と、前記計測手段により
計測した電界強度の変化量と計測した電波を送信してい
る前記無線基地局の前記相対位置座標とから現在位置と
移動方向及び移動速度を推定し、その推定結果に基づ
き、移動方向上のハンドオーバ候補の複数の無線基地局
を前記記憶手段の登録無線基地局の中から選出する選出
手段と、前記現在通信中の無線基地局からの電波の電界
強度が所定のハンドオーバ移行レベル以下となったとき
に前記選出手段により選出された複数の無線基地局の中
から使用可能な一の無線基地局を選択してハンドオーバ
処理を行う処理手段とを備えたことを特徴とする移動無
線通信システム。
【請求項２】前記ハンドオーバ移行レベルは、前記移
動速度に応じて確定することを特徴とする請求項１記載
の移動無線通信システム。
【請求項３】前記記憶手段は、絶対位置情報をもつ無
線基地局を所望の割合で記憶しており、前記選出手段は
前記絶対位置情報に基づき、前記移動無線端末の絶対位
置を把握することを特徴とする請求項１記載の移動無線
通信システム。
【請求項４】通信する無線基地局を、該無線基地局か
らの電波の電界強度に応じて切り換えるハンドオーバ処
理をしながら移動する移動無線端末であって、通信を想
定する複数の無線基地局の相対位置情報を予め記憶して
いるメモリと、現在通信中の無線基地局と、それ以外の前記メモリに相
対位置情報が記憶されている前記複数の無線基地局のう
ち、２以上の無線基地局からの電波の電界強度の一定時
間における変化量を計測する計測手段と、前記計測手段により計測した電界強度の変化量と、計測
した電波を送信している前記無線基地局の前記相対位置
座標とから現在位置と移動方向及び移動速度を推定し、
その推定結果に基づき、移動方向上のハンドオーバ候補
の複数の無線基地局を前記メモリの登録無線基地局の中
から選出する選出手段と、前記現在通信中の無線基地局からの電波の電界強度が所
定のハンドオーバ移行レベル以下となったときに前記選
出手段により選出された複数の無線基地局の中から使用
可能な一の無線基地局を選択してハンドオーバ処理を行
う処理手段とを備えたことを特徴とする移動無線端末。
【請求項５】前記ハンドオーバ移行レベルは、前記移
動速度に応じて確定することを特徴とする請求項４記載
の移動無線端末。
【請求項６】前記メモリは、絶対位置情報をもつ無線
基地局を所望の割合で記憶しており、前記選出手段は前
記絶対位置情報に基づき、前記移動無線端末の絶対位置
を把握することを特徴とする請求項４記載の移動無線端
末。
【請求項７】前記処理手段は、前記選出手段により選
出された複数の無線基地局のすべてが使用不能であると
きは、受信電界強度が一定レベル以上の無線基地局を探
索して、探索した該無線基地局にハンドオーバすること
を特徴とする請求項４記載の移動無線端末。
【請求項８】前記選出手段は、前記現在通信中の無線
基地局が前記メモリに登録されていない無線基地局であ
るときには、該現在通信中の無線基地局が送信する電波
の電界強度の変化量を、計測した電波を送信している前
記メモリに登録されている無線基地局の前記相対位置座
標及び電界強度の変化量と共に用いて、現在位置と移動
方向及び移動速度を推定することを特徴とする請求項４
記載の移動無線端末。