JP2005348194A

JP2005348194A - オープンサーチに基づいて通信確立する無線基地局を選択する無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法

Info

Publication number: JP2005348194A
Application number: JP2004166685A
Authority: JP
Inventors: Tatsukatsu Mizobe; 達克溝部
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】より最適な無線基地局を選択して通信を確立することができるＰＨＳ無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法を実現する。
【解決手段】ダイバーシチ受信用の少なくとも２つのアンテナと、周辺の無線基地局から無線基地局識別符号を含む制御信号を受信するオープンサーチ装置と、オープンサーチの結果に基づき、受信レベルが最も高く得られる無線基地局を選択し、これと通信確立する選択装置と、を備え、各アンテナを、各々の指向性のヌル点を補うように配置し、オープンサーチ装置で、アンテナ毎にオープンサーチをする。
【選択図】図３

Description

本発明は、セルラ方式の移動体通信方式において、オープンサーチに基づいて通信確立する無線基地局を選択する無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法に関し、とりわけ、オープンサーチをする際に、アンテナ固有のヌル点の影響を軽減することにより、最適な無線基地局と通信確立する無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法に関する。

高速データ通信を低コストで実現する移動体通信方式に、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）がある。ＰＨＳは、数百ｍ程度の無線エリアをカバーする無線基地局を複数用いて「セル状に」配置することにより、広域の通信エリアをカバーするセルラ方式の移動体通信方式である。

ＰＨＳ無線端末機は、周辺の無線基地局の中から、最適な無線基地局を選択して通信確立し、通信確立した無線基地局を介して、他の（又は同一の）無線エリアに存在するＰＨＳ無線端末機と通信を行う。このＰＨＳ無線端末機は、無線基地局と通信確立する前に、周辺の無線基地局から送信された無線基地局識別符号を含む制御信号を受信（以下、「オープンサーチ」と呼ぶ）する（特許文献１）。そして、ＰＨＳ無線端末機は、通信確立可能な無線基地局の中から、受信レベルが最も高い無線基地局を選択し、これと通信確立する（特許文献２）。これにより、ＰＨＳ無線端末機は、良好な状態で通信可能な無線基地局と通信確立することができる。

特開２０００−３１２３７１号公報特開２０００−２３２２８号公報

しかしながら、従来のオープンサーチでは、ＰＨＳ無線端末機が、最適な（至近距離の）無線基地局を選択して通信確立するには不十分であった。ＰＨＳ無線端末機には、ダイバーシチ受信用に、メインアンテナ（無指向性のホイップアンテナ）と、サブアンテナ（基板実装型のチップアンテナ）と、が搭載されている。ＰＨＳ無線端末機は、前述したオープンサーチを、メインアンテナのみを用いて行う。従って、オープンサーチにより周辺の無線基地局から得られる受信レベルは、メインアンテナ固有の指向性（放射パターン）の影響を受けてしまう。

これを、図４を用いて詳細に説明する。図４は、ＰＨＳ無線端末機に搭載されたメインアンテナの放射パターンを示す図である。図４に示すように、メインアンテナに用いられているホイップアンテナは、垂直偏波水平面内無指向性アンテナである。このホイップアンテナは、アンテナポールの方向（垂直面）にアンテナ利得が急激に減少するヌル点がある。ＰＨＳ無線端末機と、周辺の無線基地局と、の位置関係は、ＰＨＳ無線端末機の移動（又は方向転換）により変化する。従って、ＰＨＳ無線端末機の位置（又は方向）により、メインアンテナのヌル点がある方向に至近距離の無線基地局が存在し、そうではない方向（例えばメインアンテナの最大利得方向）に、通信確立可能な遠方の無線基地局が存在することがある。このとき、ＰＨＳ無線端末機が、前述したオープンサーチをすると、至近距離にある無線基地局から到来する電波より、遠方にある無線基地局から到来する電波を強く受信してしまう。これにより、ＰＨＳ無線端末機は、受信レベルが最も高い無線基地局として、遠方の無線基地局を選択し、これと通信確立してしまう。

遠方にある無線基地局と通信確立したＰＨＳ無線端末機の通信環境は、至近距離の無線基地局と通信確立したときに比べて劣悪であり、ＢＥＲ（ｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅ）やＦＥＲ（ｆｒａｍｅｅｒｒｏｒｒａｔｅ）といった通信品質が低い。さらに、ＰＨＳ無線端末機の移動に伴う通信環境のさらなる劣化によりハンドオーバが必要になるが、このハンドオーバをする無線基地局（新たな接続先）もオープンサーチにより検出する。そして、このオープンサーチの際に、至近距離の無線基地局が、メインアンテナのヌル点がある方向に存在すると、ＰＨＳ無線端末機は、再度、別の遠方の無線基地局を選択して通信確立してしまう。従って、ＰＨＳ無線端末機は、至近距離の無線基地局を選択して通信確立するまでの間、ハンドオーバを頻繁に繰り返してしまう。ＰＨＳ無線端末機では、このハンドオーバの際に、数秒程度通信が途切れることもあり、状況によっては通信が切断されてしまう。

対策として、ＰＨＳ無線端末機の移動に伴うヌル点変動を利用し、測定回数を増やして平均値をとる方法がある。しかし、通信確立動作のタイムラグを小さくするため、オープンサーチに使用できる時間は短く（約数百ｍｓｅｃ）、充分な平均値にならない。またあまり移動しない準静的な使用状態の場合は、メインアンテナのヌル点と周辺の無線基地局との位置関係が変動せず、平均化処理を行っても効果がない。

本発明の目的は、オープンサーチをする際に、アンテナ固有のヌル点の影響を軽減することにより、より最適な無線基地局を選択して通信確立することができる無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法を実現することにある。

本発明は、セルラ方式の移動体通信方式に使用され、ダイバーシチ受信用の少なくとも２つのアンテナと、周辺の無線基地局から無線基地局識別符号を含む制御信号を受信するオープンサーチ装置と、オープンサーチの結果に基づき、受信レベルが最も高く得られる無線基地局を選択し、これと通信確立する選択装置と、を備え、各アンテナを、各々の指向性のヌル点を補うように配置し、オープンサーチ装置で、アンテナ毎にオープンサーチをすることを特徴とする。

また、オープンサーチ装置に、受信レベルにアンテナ毎の補正値を加える補正回路を備えることが望ましい。

また、セルラ方式の移動体通信方式は、ＰＨＳであることが望ましい。

また本発明は、セルラ方式の移動体通信方式に使用され、各々の指向性のヌル点を補うように配置されたダイバーシチ受信用の少なくとも２つのアンテナを用いて、周辺の無線基地局から無線基地局識別符号を含む制御信号を受信するオープンサーチをする工程と、オープンサーチの結果に基づき、受信レベルが最も高く得られる無線基地局を選択し、これと通信確立する工程と、を含むことを特徴とする。

また、オープンサーチをする工程に、受信レベルにアンテナ毎の補正値を加える工程を含むことが望ましい。

本発明によれば、ダイバーシチ受信用に搭載された各アンテナを、各々の指向性のヌル点を補うように配置し、アンテナ毎にオープンサーチをすることにより、より最適な無線基地局を選択して通信確立することができる無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法を実現することができる。

以下、本実施形態に係る無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用アンテナとして搭載されたメインアンテナとサブアンテナの配置を示した図である。また図２は、本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナとサブアンテナの各アンテナの放射パターンを示した図である。また図３は、本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナとサブアンテナを用いたオープンサーチの処理フローを示したフローチャートである。本実施形態に係る無線端末機、及び、無線端末機と無線基地局との通信確立方法を、ＰＨＳに適用した場合を想定して、以下に詳細に説明する。まず、本実施形態に係る無線端末機の構成から説明する。

図１において、ＰＨＳ無線端末機１には、ダイバーシチ受信用アンテナとして、メインアンテナ３と、サブアンテナ７と、が搭載されている。また、ここでは図示しないが、ＰＨＳ無線端末機１には、オープンサーチを行う装置（オープンサーチ装置）と、オープンサーチの結果に関連する情報を記憶するメモリと、そのメモリに記憶された情報を比較処理する処理装置と、オープンサーチの結果に基づき無線基地局を選択して通信確立する選択装置と、が搭載されている。メインアンテナ３は、ＰＨＳ無線端末機１の筐体から収縮可能なホイップアンテナである。また、サブアンテナ７は、ＰＨＳ無線端末機１の内部の基板５に実装された、無指向性の（又は無指向性に近い放射パターンを有する）チップアンテナである。ＰＨＳ無線端末機１に搭載されたメインアンテナ３と、サブアンテナ７は、各々の指向性（放射パターン）のヌル点を補うように配置されている。これに関して、以下に詳細に説明する。

図２に示すように、メインアンテナ３は、その放射パターン１０が、図１に示したＰＨＳ無線端末機１に対して水平面が無指向性（均一の利得）となるように配置されている。従って、メインアンテナ３の放射パターン１０は、ＰＨＳ無線端末機１の垂直面にヌル点が存在する。前述したように、メインアンテナ３でオープンサーチをする際に、このヌル点の方向に至近距離の無線基地局が存在しても、受信レベルを強く受信することが出来ない。そこで、図２に示すように、サブアンテナ７を、その放射パターン２０が、ＰＨＳ無線端末機１に対して垂直面が無指向性（均一の利得）となるように基板５に実装（配置）する。これにより、メインアンテナ３のヌル点の方向に、サブアンテナ７の最大利得方向が重なる。また、メインアンテナ３の最大利得方向が、サブアンテナ７のヌル点の方向に重なる。従って、メインアンテナ３の放射パターン１０と、サブアンテナ７の放射パターン２０と、は各々のヌル点を補うように配置される。なお、メインアンテナ３は、ホイップアンテナであり、サブアンテナ７は、チップアンテナであるが、以上説明したような放射パターンの関係（各々のヌル点を補うように配置）を実現できれば、他のアンテナであっても構わない。

後述するが、ＰＨＳ無線端末機１は、周辺にある無線基地局と通信確立する前に、各々のヌル点を補うように配置されたダイバーシチ受信用アンテナ（メインアンテナ３とサブアンテナ７）で、アンテナ毎にオープンサーチを行う。これにより、ＰＨＳ無線端末機１は、アンテナ固有のヌル点の影響を軽減することができ、通信確立可能な無線基地局の中から、最適な（至近距離の）無線基地局と通信確立することができる。図３を用いて、ＰＨＳ無線端末機１のオープンサーチの処理フローについて、以下に詳細に説明する。

ＰＨＳ無線端末機１は、他の（又は同一の）無線エリアに存在するＰＨＳ無線端末機と通信するために、まず、周辺の無線基地局との間で通信確立動作を開始する（ステップ１００）。通信確立動作を開始したＰＨＳ無線端末機１は、オープンサーチをするアンテナを、メインアンテナ３に切り替える（ステップ２００）。そして、ＰＨＳ無線端末機１は、周辺にある無線基地局をオープンサーチし、無線基地局識別符号と、その無線基地局から得られた受信レベルと、を対応付けて、ＰＨＳ無線端末機１に内蔵されたメモリに保存する（ステップ３００）。ＰＨＳ無線端末機１に内蔵されたメモリに保存された情報を表１に示す。

表１に示すように、メインアンテナ３を用いたときは、無線基地局識別符号“０００１”の無線基地局から最も高い４０［ｄＢμ］の受信レベルが得られる。そして、無線基地局識別符号“０００５”から３５［ｄＢμ］の受信レベル，“０００８”から２０［ｄＢμ］の受信レベル，“０００２”から１５［ｄＢμ］の受信レベル，“０００３”から１０［ｄＢμ］の受信レベル，“０００７”から９［ｄＢμ］の受信レベル，“０００４”から７［ｄＢμ］の受信レベル，“０００６”から６［ｄＢμ］の受信レベルが各々得られる。なお、受信レベルは、［ｄＢμ］でメモリに保存しているが、他の受信レベルを表す単位で、メモリに保存しても構わない。

次に、ＰＨＳ無線端末機１は、オープンサーチをするアンテナをサブアンテナ７に切り替える（ステップ４００）。そして、ＰＨＳ無線端末機１は、メインアンテナ３でオープンサーチをしたときと同様に、周辺にある無線基地局をオープンサーチし、無線基地局識別符号と、その無線基地局から得られた受信レベルと、を対応付けて、ＰＨＳ無線端末機１に内蔵されたメモリに保存する（ステップ５００）。

ここで、図１に示したように、サブアンテナ７は、ＰＨＳ無線端末機１の内部に搭載されている。このため、サブアンテナ７で受信すると、周辺の無線基地局から到来する電波を、筐体を介して受信する分、メインアンテナ３で受信したときに比べ減衰する。従って、オープンサーチによりサブアンテナ７で受信した受信レベルには、前述した減衰分だけ補正値を加えてから、メモリに保存することが望ましい。なお、この受信レベルをメモリにそのまま保存してから、後述するメインアンテナ３及びサブアンテナ７によるオープンサーチの結果を比較する際に、サブアンテナ７でオープンサーチしたときの受信レベルに補正値を加えても良い。一例として、本実施形態における補正値を、３［ｄＢ］とする。ＰＨＳ無線端末機１に内蔵されたメモリに保存された情報を表２に示す。

表２に示すように、サブアンテナ７を用いたときは、無線基地局識別符号“０００８”の無線基地局から最も高い４５［ｄＢμ］の受信レベルが得られる。そして、無線基地局識別符号“０００１”から４０［ｄＢμ］の受信レベル，“０００５”から３３［ｄＢμ］の受信レベル，“０００２”から１６［ｄＢμ］の受信レベル，“０００３”から１０［ｄＢμ］の受信レベル，“０００７”から９［ｄＢμ］の受信レベル，“０００４”から７［ｄＢμ］の受信レベル，“０００６”から６［ｄＢμ］の受信レベルが各々得られる。

そして、前述した表１及び表２に示したメモリに保持されている情報を基にして、アンテナ間の受信レベルの値を比較する。これにより、無線基地局毎に、メインアンテナ３とサブアンテナ７のどちらで受信すれば、より強い受信レベルが得られるかがわかる。そして、アンテナ間で受信レベルの値が高いほうの受信レベルを、新たに無線基地局識別情報に対応付ける。アンテナ間で受信レベルの値が高いほうの受信レベルを新たに無線基地局識別情報に対応付けた情報を表３に示す。

そして、新たに無線基地局識別情報に対応付けられた受信レベルの値を比較する（ステップ６００）。

前述した比較結果により、ＰＨＳ無線端末機１は、受信レベルが最も高い無線基地局識別符号“０００８”の無線基地局を選択する（ステップ７００）。そして、ＰＨＳ無線端末機１は、この無線基地局と通信確立する（ステップ８００）。これにより、ＰＨＳ無線端末機１は、最適な（至近距離の）無線基地局と通信確立することが可能となる。なお、前述した受信レベルは、一例であって、ＰＨＳ無線端末機１に使用するダイバーシチ受信用アンテナ及び使用する状況等により変動する。

以上説明したように、本実施形態に係る無線端末機、及び、その通信確立方法では、ダイバーシチ受信用に設けられたメインアンテナと、サブアンテナと、をお互いのヌル点を補うように配置し、アンテナ毎にオープンサーチをしているため、従来の無線端末機のようなオープンサーチの際のアンテナ固有のヌル点の影響を排除することができる。また、従来のＰＨＳ無線端末機のように、遠方にある無線基地局と通信確立することを防止することができる。これにより、平均的な受信レベルが向上するため、通信品質も向上する。また、通信確立後に、ハンドオーバが頻繁に繰り返されることに伴う通信の切断を防止することができる。

また、メインアンテナとサブアンテナの偏波面を交差して配置しているため、オープンサーチ後の通信においては、偏波ダイバーシチ受信を行うことができ、マルチパスフェージングといった通信環境の劣化に対して、より適したダイバーシチ受信を行うことも可能となる。

本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナとサブアンテナの配置を示した図である。本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナとサブアンテナの各アンテナの放射パターンを示した図である。本実施形態に係る無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナとサブアンテナを用いたオープンサーチの処理フローを示したフローチャートである。従来の無線端末機にダイバーシチ受信用に搭載されたメインアンテナの放射パターンを示した図である。

符号の説明

１ＰＨＳ無線端末機、３メインアンテナ、５基板、７サブアンテナ、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００ステップ。

Claims

セルラ方式の移動体通信方式に使用され、
ダイバーシチ受信用の少なくとも２つのアンテナと、
周辺の無線基地局から無線基地局識別符号を含む制御信号を受信するオープンサーチ装置と、
オープンサーチの結果に基づき、受信レベルが最も高く得られる無線基地局を選択し、これと通信確立する選択装置と、
を備え、
各アンテナを、各々の指向性のヌル点を補うように配置し、
オープンサーチ装置で、アンテナ毎にオープンサーチをすることを特徴とする無線端末機。
請求項１記載の無線端末機であって、
オープンサーチ装置に、受信レベルにアンテナ毎の補正値を加える補正回路を備えることを特徴とする無線端末機。
請求項１又は２に記載の無線端末機であって、
セルラ方式の移動体通信方式は、ＰＨＳであることを特徴とする無線端末機。
セルラ方式の移動体通信方式に使用され、
各々の指向性のヌル点を補うように配置されたダイバーシチ受信用の少なくとも２つのアンテナを用いて、
周辺の無線基地局から無線基地局識別符号を含む制御信号を受信するオープンサーチをする工程と、
オープンサーチの結果に基づき、受信レベルが最も高く得られる無線基地局を選択し、これと通信確立する工程と、
を含むことを特徴とする無線端末機と無線基地局との通信確立方法。
請求項４記載の通信確立方法であって、
オープンサーチをする工程に、受信レベルにアンテナ毎の補正値を加える工程を含むことを特徴とする通信確立方法。
請求項４又は５に記載の通信確立方法であって、
セルラ方式の移動体通信方式は、ＰＨＳであることを特徴とする通信確立方法。