JP2006217011A - 移動局、基地局、及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 移動局と接続先となる基地局の選択及び切替え時期を迅速に行なうことを可能とし、かつ移動局との接続に要する基地局の負荷の分散を図ることが可能な無線通信システムを提供する。
【解決手段】 移動局ＭＴを、任意の方位に指向性を制御しうるアダプティブアレイアンテナ１０と、アダプティブアレイアンテナ１０の指向性の方位を制御する指向性制御部２０と、指向性制御部２０によってアダプティブアンテナ１０の指向性の方位を変えながら、周囲の各基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別部２１と、その識別情報を収集された各基地局のうちのいずれか所定の１つを選択する基地局選択部２２と、を備えて構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と、このような基地局と無線通信を行なう移動局とからなる無線通信システムに関し、特にオフィスやホットスポット等において急速に普及しつつある無線ＬＡＮシステムに好適に使用される無線通信システムに関する。

現在、様々な企業のオフィスの企業内ＬＡＮや、店舗もしくは公共施設に設置されたホットスポットにおいて、無線通信システムを使用した無線ＬＡＮシステムが急速に普及している。
通常、無線ＬＡＮシステムは、下記特許文献１に示されるように、インターネットやイントラネットなどの通信ネットワークと、この通信ネットワークに接続されるホストコンピュータと、このホストコンピュータにユーザがアクセスするための移動局（モバイルノード）と、この移動局と無線通信を行なって通信ネットワーク上の送信データを移動局に送信しあるいは移動局からの受信データを通信ネットワーク上に流すことにより、移動局によるホストコンピュータのアクセスを可能とするアクセスポイントである基地局と、から構成される。

上記のような無線ＬＡＮシステムでは、パーソナルコンピュータや携帯情報端末（ＰＤＡ）が移動局として使用されることが多く、ユーザは、これらパーソナルコンピュータや携帯情報端末などに内蔵されるワイヤレスＬＡＮ機能を使用して、あるいはこのようなワイヤレスＬＡＮ機能が内蔵されていない場合には、これら移動局の拡張スロットにワイヤレスＬＡＮカードを増設してワイヤレスＬＡＮ機能を持たせることで、移動局と基地局との間の無線通信を行なっている。

さらに、従来から使用されているワイヤレスＬＡＮ機能やワイヤレスＬＡＮカードには、無指向性に近い特性のアンテナが内蔵されている場合が多い。このような無指向性アンテナを使用する場合、全方位的な通信が可能である反面で選択的な通信機能を行なうには不向きである。
したがって、ある一定範囲に存在する移動局をカバーするために複数の基地局を隣接して設ける場合には、各基地局は、隣接する基地局から発する電波との干渉を防止するため、各基地局がカバーする範囲をそれぞれが分担するようにしている。

そして、移動局が移動に伴って接続先の基地局を変更する場合には、各基地局が発するビーコンフレームと呼ばれる識別情報を受信し、この受信したビーコンフレームに含まれる基地局識別子（例えば、ＳＳＩＤ:Service Set Identifier）に基づいて、接続先となる基地局を変更する。このような方法により、移動局は、接続先の基地局を最寄りの基地局に更新することを可能としている。

特開２００１−１６１４９号公報 特開２００３−２１９４５１号公報 特開平１１ー２２５１０５号公報

このように従来の無線ＬＡＮシステムでは、移動局の移動に伴う接続先の基地局の変更は、通常は最寄りの基地局からの識別情報の受信を契機として行なわれる。したがって移動局にとって接続先の基地局の選択処理は能動的には行なえず、むしろ受動的なものとなっていることから、下記の問題を生じるものであった。
すなわち、ある移動局が移動しながら継続的に通信を行なう場合、時々刻々と接続先の基地局を切替える必要があるが、従来の無線ＬＡＮシステムでは、必ず識別情報の受信までの待ち時間が生じるため、切替え時期が遅れたり、あるいは適切でない基地局を選択するという問題があった。

また、複数の基地局が隣接して設置されかつそれぞれのカバー範囲が区分されている従来の無線ＬＡＮシステムでは、移動局は通常は最寄りの基地局に接続されることになる。したがって、従来の無線ＬＡＮシステムでは、移動局が多数存在する場合移動局の分布状況によって、負荷の集中の度合いは基地局毎に異なり、システム全体として最大の通信効率を常に維持するのは困難であるという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、移動局と接続先となる基地局の選択及び切替え時期を迅速に行なうことを可能とし、かつ基地局の負荷の分散を図ることが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、移動局に、指向性を任意の方位に制御しうるアダプティブアレイアンテナを備えて構成することとし、移動局が、アダプティブアンテナの指向性の方位を変えながら、移動局の周囲にある各基地局からそれぞれの識別情報を収集する。
図１及び図２を参照して本発明の基本原理を説明する。図１は、本発明の第１形態に係る移動局の原理構成図である。移動局ＭＴは、指向性を任意の方位に制御しうるアダプティブアレイアンテナ１０と、アダプティブアレイアンテナ１０の指向性の方位を制御する指向性制御手段である指向性制御部２０と、指向性制御部２０によってアダプティブアンテナ１０の指向性の方位を変えながら、周囲の各基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別手段である基地局識別部２１と、その識別情報が収集された対応の各基地局のうちのいずれか所定の１つを選択する基地局選択手段である基地局選択部２２と、を備えて構成される。

図２は、図１に示す移動局ＭＴの動作例を表わすフローチャートである。はじめに、移動局ＭＴの基地局識別部２１は、自局ＭＴの移動に伴って接続先の基地局を選択するに際し、ステップＳ１において、指向性制御部２０によってアダプティブアンテナ１０の指向性の方位を変えながら周囲の各基地局からそれぞれの識別情報を収集する。基地局識別部２１は、その識別情報を収集するに際してアダプティブアンテナ１０の指向性に沿った各方位に識別情報送信要求信号を送信し、この方位に存在する基地局から送られる識別情報を受信して識別情報を収集することができる。なおここにいう方位とは、方位角及び／又は仰角（もしくは俯角）を含むものである。

次にステップＳ２において、基地局選択部２２は、識別情報が収集された各対応の基地局のうちいずれか所定の１つを選択する。このとき、基地局識別部２１は、基地局から現在のその負荷状態を示す負荷情報を受信し、基地局選択部２２は、各基地局のうち、それぞれの負荷状態に応じて基地局を選択することができる。または、移動局ＭＴを、基地局からの受信電波強度を測定する電波強度測定手段（図示せず）と、上記識別情報を収集した各基地局毎の受信電波強度を保持する電波強度保持手段（図示せず）とをさらに備えて構成し、基地局選択部２２は、各基地局のうち、電波強度保持手段に保持された前回測定した各受信電波強度から今回測定した受信電波強度への増分が最も大きい基地局を選択するようにしてもよい。

そして、ステップＳ３において、移動局ＭＴは、基地局選択部２２が選択した基地局の方向に、指向性制御部２０によってアダプティブアレイアンテナ１０の指向性を向けて、基地局との無線通信を行なう。

本発明の第２形態に係る基地局は、自己の負荷状態を監視する負荷監視手段を備えて構成される。そして、上記移動局と無線通信を行なう際に、その負荷状態を示す負荷情報を移動局に送信して報知する負荷報知手段を有する。
また、この基地局は、負荷状態が所定の閾値を超えている場合に、移動局により発せられる通信接続要求を拒否する接続拒否手段を有する。

本発明の第３形態に係る無線通信システムは、無線通信ネットワークと、この無線通信ネットワーク内に複数設けられる上記の基地局と、これら基地局との間で無線通信を行なう上記の移動局と、を含む。

移動局が、周囲の各基地局からそれぞれの識別情報を能動的に収集することにより、接続先となる基地局の選択及び切替え時期を迅速に行なうことが可能となる。
また、アダプティブアレイアンテナを備えて構成することにより、移動局と通信を行なう基地局との間の電波ビームを細く絞ることが可能となり、図３の（Ｂ）に示すように、隣接する他の基地局との干渉を回避しつつ、各基地局における移動局のカバー範囲を広げることが可能となる。ここに、図３の（Ａ）は移動局ＭＴが無指向性アンテナを有する従来の無線通信システムにおける基地局ＡＰ１〜ＡＰ３のカバー範囲を示す図であり、図３の（Ｂ）は移動局ＭＴがアダプティブアレイアンテナを有する本発明の無線通信システムにおける基地局ＡＰ１〜ＡＰ３のカバー範囲を示す図である。

このようにアダプティブアレイアンテナの採用によって、従来に比べて広い範囲に分布する基地局ＡＰ１〜ＡＰ３と接続することが可能となる。このため、接続先となる基地局ＡＰ１〜ＡＰ３を移動局ＭＴが選択するに際して、その選択肢が広がることになり、負荷のより軽い基地局を選択することが可能となって、基地局の負荷分散を図ることができる。

さらに、接続先となる基地局ＡＰ１〜ＡＰ３の選択に際して、受信電波強度の増分が大きい基地局を選択することにより、移動局はより一層近付いてくる基地局を選択することが可能となり、結果として受信品質の向上に資することができる。

また、原則として移動局が能動的に接続先基地局を選択するとはいえ、基地局が接続拒否手段を備えることにより、ある特定の基地局にのみ負荷が集中するといったことを防止することができる。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図４は、本発明の実施例に係る無線通信システムの構成図である。図示するように無線通信システムは、無線通信ネットワークＮＷと、少なくとも１つのホストコンピュータＨと、無線通信ネットワークＮＷ内に複数設けられた基地局であるアクセスポイント（図ではＡＰ１〜ＡＰ４）と、このアクセスポイントと無線通信を行なう移動局である少なくとも１つの移動端末（図ではＭＴ１、ＭＴ２）と、から構成されている。ここに移動端末ＭＴ１、ＭＴ２は、無線通信機能を備えるパーソナルコンピュータや、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）など、アクセスポイントと無線通信を行なって無線通信ネットワークＮＷ及びホストコンピュータにアクセスすることが可能な様々な端末装置である。

ここでは、例示として移動端末ＭＴ１、ＭＴ２はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であるものとして以下の説明を行なう。また、以下の説明において複数の移動端末ＭＴ１、ＭＴ２を総称して説明する場合には、その添え字（１、２）を省略して単にＭＴと記載することがあり、複数のアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ４を総称して説明する場合にもその添え字（１〜４）を省略して単にＡＰと記載することがある。

図４に示す本発明の実施例に係る移動端末ＭＴの概略構成例を図５に示す。移動端末ＭＴは、パーソナルコンピュータ１と、このパーソナルコンピュータ１に対してワイヤレスＬＡＮ機能などの無線通信機能を付与する無線通信部２と、を備えて構成される。無線通信部２は、例えばワイヤレスＬＡＮカードのような形態で実現され、パーソナルコンピュータ１の拡張スロットに接続されることによってパーソナルコンピュータ１に無線通信機能を付与することとしてもよいし、または初めからパーソナルコンピュータ１に内蔵しておくようにしてもよい。

さらに無線通信部２は、無線通信部２の全体の動作を司る全体制御部３０と、データバス３１と、無線通信ネットワークＮＷとの間で送受信すべきデータや無線通信部２に関係する各種制御信号をパーソナルコンピュータ１との間でやりとりするためのインタフェース（Ｉ／Ｆ）３２と、インタフェース３２から入力された送信データを所定の変調方式で無線送信信号に変調し、あるいは無線通信ネットワークＮＷから受信した無線受信信号を所定の復調方式で受信データに復調するための信号処理回路３３と、送信データが変調されるまでの間、または復調された受信データがパーソナルコンピュータ１に送られるまでの間一時的に保持するための記憶部２４とを備えている。また、記憶部２４は、後述のアクセスポイント情報を保持するが、さらに全体制御部３０が動作するために必要な各種プログラムや制御データ、作業用データを保持するためにも使用される。

さらに無線通信部２は、任意の方位に指向性を制御しうる受信用及び送信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒ及び１０Ｔと、アダプティブアレイアンテナ１０Ｒ及び１０Ｔの指向性の方位を制御する指向性制御部２０と、アダプティブアンテナ１０Ｒ及び１０Ｔの指向性の方位を変えながら、周囲に存在する各基地局ＡＰ１〜ＡＰ４からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別部２１と、その識別情報を収集した各基地局のうちいずれか所定の１つを選択する基地局選択部２２と、受信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒによって受信された電波の電力強度を示すｄＢｍ値を測定する電波強度測定部２３と、を備えている。
なお、図５には、指向性制御部２０、基地局識別部２１、及び基地局選択部２２は、全体制御部３０と区別して図示しているが、これら各部の全てあるいはその一部は、その全体制御部３０により実行されるソフトウェアモジュールとして記憶部２４内に保持されるようにし、必要に応じて全体制御部３０により読み出されて実行されるようにしてもよい。

図５に示した受信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒの概略構成例を図６に示す。
受信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒは、各方位に向けられた指向性を有する複数の構成要素アンテナＡＴ１１〜ＡＴ１ｍと、図５の指向性制御部２０からの重み係数信号ｗ１〜ｗｍに従って各構成要素アンテナＡＴ１１〜ＡＴ１ｍの受信信号をそれぞれ重み付けするための、重み付け乗算部Ｍ１１〜Ｍ１ｍと、重み付け乗算部Ｍ１１〜Ｍ１ｍによって重み付けされた受信信号を合成する合成部１１とを備えている。ここで、各構成要素アンテナＡＴ１１〜ＡＴ１ｍの各受信信号をｘｉ１〜ｘｉｍとし、指向性制御部２０からの重み係数信号をｗ１〜ｗｍとすると、合成部１１から出力されるアレイ出力信号ｙｉは、

ｙｉ＝ｗ１×ｘｉ１＋ｗ２×ｘｉ２＋…＋ｗｍ×ｘｉｍ

によって得られ、受信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒは、所望の方位に関する各構成要素アンテナＡＴ１１〜ＡＴ１ｍの受信信号のみを得ることができるため、その指向性を任意の方位に制御することが可能である。

図５に示した送信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｔの概略構成例を図７に示す。送信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｔは、各方位に向けられた指向性を有する複数の構成要素アンテナＡＴ２１〜ＡＴ２ｍと、図５の指向性制御部２０からの重み係数信号ｗ１〜ｗｍに従って各構成要素アンテナＡＴ２１〜ＡＴ２ｍへの送信信号をそれぞれ重み付けするための、重み付け乗算部Ｍ２１〜Ｍ２ｍと、送信すべき無線信号を、各重み付け乗算部Ｍ２１〜Ｍ２ｍに分配するための分配部１２とを備えている。ここで、送信すべき無線信号をｘｏとし、重み係数信号を同じくｗ１〜ｗｍとすると、各構成要素アンテナＡＴ２１〜ＡＴ２ｍへ供給される各送信信号ｙｏ１〜ｙｏｍは、それぞれ、

ｙｏ１＝ｗ１×ｘｏ１、ｙｏ２＝ｗ２×ｘｏ２、…、ｙｏｍ＝ｗｍ×ｘｏｍ
によって得られ、送信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｔは、所望の方位に関する各構成要素アンテナＡＴ２１〜ＡＴ２ｍのみから送信信号を送信することができるため、その指向性を任意の方位に制御することが可能である。

図４に示した本発明の実施例に係るアクセスポイントＡＰの概略構成例を図８に示す。図示するように無線通信ネットワークＮＷ内に配置されるアクセスポイントＡＰは、アクセスポイントＡＰの全体の動作を司る全体制御部５０と、データバス５１と、移動端末ＭＴと無線信号を送受信するためのアンテナ５２と、移動端末ＭＴに送受信すべき送受信データを無線通信ネットワークＮＷとの間でやりとりするためのインタフェース５３と、アンテナ５２により受信した無線受信信号を所定の復調方式で受信データに復調し、あるいはインタフェース５３から入力された送信データを所定の変調方式で無線送信信号に変調するための信号処理回路５４と、送信データが変調されるまでの間、または復調された受信データが無線通信ネットワークＮＷに送信されるまでの間一時的に保持するための記憶部５５と、を備えている。また、記憶部５５は、全体制御部５０が動作するために必要な各種プログラムや制御データ、作業用データを保持するためにも使用される。

さらに、アクセスポイントＡＰは、サービス中の移動端末ＭＴとの通信によって生じるアクセスポイントＡＰの負荷を監視する負荷監視部６０と、負荷監視部６０の出力信号に基づいて、アクセスポイントＡＰの負荷状態を示す負荷情報を生成し、信号処理回路５４を介して移動端末ＭＴに送信し報知する負荷報知部７１と、負荷監視部６０の出力信号に基づいてアクセスポイントＡＰの負荷状態が所定の閾値を超えている場合には、移動端末からの通信接続要求を拒否する接続拒否部７２と、を備える。

また、負荷監視部６０は、信号処理回路５４が各移動端末ＭＴとデータの送受信を行なう際のそれぞれのスループット値を測定するスループット測定部６１と、当該アクセスポイントＡＰの配下にある、すなわち当該アクセスポイントＡＰに接続中の移動端末ＭＴ及びその台数について保持するとともに、それらの移動端末ＭＴのそれぞれに費やされるスループット値を判定及び保持するための負荷判定部６２と、を備えている。
なお、図８には、スループット測定部６１、負荷判定部６２、負荷報知部７１及び接続拒否部７２は、全体制御部５０と分けて図示してあるが、これら各部の全てあるいはその一部は、全体制御部５０により実行されるソフトウェアモジュールとして記憶部５５内に保持されるようにし、必要に応じて全体制御部５０により読み出されて実行されるようにしてもよい。

以下、図９及び図１０を参照して、図５に示す移動端末ＭＴの動作例の概略を説明する。図９は、図５に示す移動端末ＭＴの動作例を示す全体フローチャートであり、図１０は図５に示す移動端末ＭＴが移動に伴って接続先アクセスポイントＡＰを切替えていく様子を説明した模式図である。

図１０に示すように、移動端末ＭＴの周囲にはアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３が存在し、移動する移動端末ＭＴがその位置を図示のＡからＢそしてＢからＣへと変える場合について考える。図１０において、各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３が移動移動端末ＭＴをカバーする範囲は破線にて示されている。
再び図９を参照する。ステップＳ１０において、移動端末ＭＴの基地局識別部２１は、指向性制御部２０によって、アダプティブアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒの指向性の方位を全方位に変えながら周囲の各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３からそれぞれの識別情報を自ら能動的に収集する。

図１０の例では、移動端末ＭＴが位置Ａにある場合には、移動端末ＭＴはアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２から識別情報を収集することが可能であり、位置Ｂにある場合には、アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３から識別情報を収集することが可能であり、位置Ｃにある場合には、アクセスポイントＡＰ３のみから識別情報を収集することが可能である。

ここで、移動端末ＭＴが各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３から収集する識別情報は、アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３を一意に識別するための識別子情報であり、例えば前述のＳＳＩＤ（Service Set Identifier）を使用してよい。また、各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３は、その識別情報を前述のビーコンフレームによって、移動端末ＭＴに送信することとしてよい。

移動端末ＭＴは、識別情報を自ら能動的に収集するために、自らのデータ送信に先立って、あるいは周期的に、指向性制御部２０により送信用アダプティブアンテナ１０Ｔの指向性の方位を全方位に変えながら周囲の各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３に、識別情報要求信号を送信する。
そして、送信用アダプティブアンテナ１０Ｔが向けられた方位と同じ方位に受信用アダプティブアンテナ１０Ｒを方位付け、識別情報要求信号を受信したアクセスポイントから返送される識別情報を受信する。

そして各チェックルーチンＳ２０〜Ｓ４０において、基地局選択部２２は、上記のように識別情報を収集した各アクセスポイントのうちのいずれかを、接続先のアクセスポイントとして選択する。各チェックルーチンＳ２０〜Ｓ４０の詳細は後述する。
その後、ステップＳ５０において基地局選択部２２が選択したアクセスポイントの方向に、アダプティブアレイアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒの指向性を前記指向性制御部２０により方向付け、その選択されたアクセスポイントとの通信を開始する。

このように、移動端末ＭＴはその周囲にあるアクセスポイントに関する情報を能動的に収集することが可能であり、その移動に伴うアクセスポイント切替え時期を自ら決定することが可能である。したがって、最寄りの基地局からの識別情報の受信を待って行なわれていた、従来手法のような受動的な切替え動作と比べて迅速なアクセスポイント切替えを実現することが可能である。

図１１は、図９に示すアクセスポイント識別ルーチンＳ１０を示すフローチャートである。アクセスポイント識別ルーチンＳ１０では、移動端末ＭＴはその周囲にある各アクセスポイントＡＰに関する各情報（以下「アクセスポイント情報」と記す）、すなわち各アクセスポイントＡＰの識別情報であるＳＳＩＤ、当該移動端末ＭＴから見た各アクセスポイントＡＰが存在する方位（方位角、及び仰角又は俯角）、各アクセスポイントＡＰからそれぞれ受信する電波の電力強度（ｄＢｍ値）、各アクセスポイントＡＰのそれぞれの配下にある移動端末ＭＴの台数（各アクセスポイントＡＰのそれぞれに接続中の移動端末ＭＴの台数）、各アクセスポイントＡＰとその配下にある移動端末ＭＴとの間におけるスループット値の総計（総スループット値）、及び各アクセスポイントＡＰがその配下にある移動端末ＭＴとの通信のために必要とする全体制御部５０のＣＰＵ占有率（ＣＰＵ負荷率）などを収集する。アクセスポイント情報のデータ構造を図１２に示す。

図１１に戻り、まずステップＳ１１では、移動端末ＭＴの基地局識別部２１は、指向性制御部２０によって、アダプティブアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒの指向性の方位を、所定の走査開始方位に方位付ける。
次にステップＳ１２では、基地局識別部２１は、送信用アダプティブアンテナ１０Ｔによって、各アクセスポイントＡＰに識別情報の送信を要求する識別情報要求信号を送信する。
一方、アクセスポイントＡＰでは、その負荷判定部６２に自局の配下にある移動端末ＭＴの台数情報と、スループット測定部６１により測定される自局の配下にある各移動端末ＭＴのそれぞれとの通信に費やされるスループット値が保持されており、アクセスポイントＡＰが識別情報要求信号を受信したとき、これらの値を負荷報知部７１に送る。
負荷報知部７１は、負荷判定部６２の出力に基づいて、当該アクセスポイントの負荷状態を表わす負荷情報（例えば、配下にある移動端末ＭＴの台数及び当該アクセスポイントＡＰと移動端末ＭＴとの間の総スループット値）を生成すると、この負荷情報は信号処理回路５４において、ＳＳＩＤと共にビーコンフレームに乗せられて移動端末ＭＴに送信される。

基地局識別部２１は、このビーコンフレームを受信用アダプティブアンテナ１０Ｒを介して受信し、この方位に存在するアクセスポイントＡＰに関するＳＳＩＤ及び負荷情報を取得する。このときステップＳ１３において、電波強度測定部２３は、受信用アダプティブアレイアンテナ１０Ｒがビーコンフレームを受信したときの電波の電力強度を示すｄＢｍ値を測定する。
そしてステップＳ１４において、ステップＳ１２及びＳ１３で得た、アクセスポイントＡＰのＳＳＩＤ、負荷情報及び受信波の電波強度を記憶部２４に保持しておく。

そしてアダプティブアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒがその指向性の方位を方位付けることが可能な全範囲内において走査するように、上記ステップＳ１２〜Ｓ１４をアダプティブアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒの指向性の方位を変えて繰り返す（ステップＳ１５及びＳ１６）。以上により、移動端末ＭＴはその周辺にある全てのアクセスポイントＡＰについてそれぞれのアクセスポイント情報を収集する。

そして、ステップＳ１７において、上記ステップＳ１１〜Ｓ１６によって収集され記憶部２４に保持されたアクセスポイント情報のうち、ＳＳＩＤが同じであるアクセスポイント情報すなわち同じアクセスポイントＡＰに関するアクセスポイント情報同士を比較し、そのうち最も受信電波強度の強い方位からのアクセスポイント情報を選択して、当該アクセスポイントＡＰに係るアクセスポイントの方位を決定する。これにより各アクセスポイント毎に方位を決定する。その後ステップＳ１８において、ステップＳ１７にて選択したアクセスポイント情報を記憶部２４に保持する。
図１４には、図１３に示す移動端末ＭＴを例として、その周囲のアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３について収集したアクセスポイント情報の一例を図１４に示す。

次に、移動端末ＭＴの基地局選択部２２は、収集したアクセスポイント情報に関連する各基地局のうちいずれか所定の１つを、図９に示す負荷状況チェックルーチンＳ２０、電波強度チェックルーチンＳ３０及び電波強度増分チェックルーチンＳ４０に従って、選択する。

図１５は、図９に示す負荷状況チェックルーチンＳ２０を示すフローチャートである。ステップＳ２１において、基地局選択部２２は、収集した各アクセスポイント情報の負荷状態に関するデータ項目（すなわち当該アクセスポイントＡＰの配下にある移動端末ＭＴの台数、総スループット値又はＣＰＵ占有率）同士を比較する。比較の結果、最も負荷の軽いアクセスポイントＡＰが１台ある場合には、ステップＳ２２において、その最も負荷の軽いアクセスポイントＡＰを接続先アクセスポイントＡＰとして選択して選択処理を完了し、図９のステップＳ５０に戻る。一方で、比較の結果、最も負荷の軽いアクセスポイントＡＰが複数台だけある場合には、ステップＳ２３において、接続先アクセスポイントＡＰの選択肢（候補）を、これら最も負荷の軽い複数のアクセスポイントＡＰに限定して、後続の電波強度チェックルーチンＳ３０に処理を移す。

図１６は、図９に示す電波強度チェックルーチンＳ３０を示すフローチャートである。ステップＳ３１において、基地局選択部２２は、ステップＳ２３で限定された複数のアクセスポイントＡＰに関する各アクセスポイント情報の、受信電波の電力強度に関するデータ項目同士を比較する。比較の結果、最も電力強度の強いアクセスポイントＡＰが１台だけある場合には、ステップＳ３２において、その最も電力強度の強いアクセスポイントＡＰを接続先アクセスポイントＡＰとして選択し選択処理を完了してから、図９のステップＳ５０に戻る。一方で、比較の結果、最も電力強度の強いアクセスポイントＡＰが複数台ある場合には、ステップＳ３３において、接続先アクセスポイントＡＰの選択肢（候補）を、これら最も電力強度の強い複数のアクセスポイントＡＰにさらに限定して、後続の電波強度増分チェックルーチンＳ４０に処理を移す。

図１７は、図９に示す電波強度増分チェックルーチンＳ４０を示すフローチャートである。ステップＳ４１において、基地局選択部２２は、ステップＳ３３で限定された複数のアクセスポイントＡＰについて、前回アクセスポイントＡＰを切替える際にアクセスポイント識別ルーチンＳ１０において測定した各アクセスポイントＡＰの電波強度と、今回アクセスポイント識別ルーチンＳ１０において測定した各アクセスポイントＡＰの電波強度とを比較し、前回の測定結果から今回の測定結果への増分を算出する。
このため、図１１に示すアクセスポイント識別ルーチンＳ１０では、ステップＳ１８において各アクセスポイント情報を記憶部２４に保持する際に、それまでに行なったアクセスポイント切替えの際に保持したアクセスポイント情報を直ちに破棄するのではなく、最低１回分は履歴を保持しておく。

再び図１７に戻ると、さらにステップＳ４２において、各アクセスポイントＡＰについて受信電波の電力強度の増分を比較する。比較の結果、最も増分の大きいアクセスポイントＡＰが１台だけある場合には、ステップＳ４３において、その最も増分の大きいアクセスポイントＡＰを接続先アクセスポイントＡＰとして選択し選択処理を完了してから、図９のステップＳ５０に戻る。一方で、比較の結果、最も増分の大きいアクセスポイントＡＰが複数台ある場合には、ステップＳ４４において、これら最も増分の大きいアクセスポイントＡＰのうち任意の１台を接続先アクセスポイントＡＰとして選択し選択処理を完了する。

このように、受信電波の電力強度の増分に基づいて接続先アクセスポイントＡＰを選択することにより、移動端末ＭＴは同じ電力強度でデータ送受信できるアクセスポイントＡＰが複数ある場合に、その移動方向にあるアクセスポイントＡＰ（すなわち、その移動に伴って最も近付きつつあるアクセスポイントＡＰ）を選択することが可能となるため、通信品質が向上する。
例えば図１８に示すように、移動端末ＭＴがアクセスポイントＡＰ１のカバー範囲内におけるある位置Ａから、アクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２のカバー範囲の境界にある位置Ｂへ、そしてアクセスポイントＡＰ２のカバー範囲内である位置Ｃへと、移動する場合を考える。

位置ＡではアクセスポイントＡＰ１からの電波強度が強く、位置ＣではアクセスポイントＡＰ２からの電波強度が強いため、移動端末ＭＴはそれぞれ電波強度の強いアクセスポイントを選択すれば、高い通信品質を維持することができる。
しかし、アクセスポイントＡＰ１のカバー範囲から、アクセスポイントＡＰ２のカバー範囲へと移り変わる位置Ｂでは、アクセスポイントＡＰ１からの電波強度とアクセスポイントＡＰ２からの電波強度との間にほとんど差がない場合が生じる。
このような場合、仮に基地局選択部２２が、これら電波強度が同じアクセスポイントＡＰ１及びＡＰ２のうちいずれか任意の１つとしてアクセスポイントＡＰ１を選択したとすると、間もなく移動端末ＭＴがアクセスポイントＡＰ１のカバー範囲から外れる恐れが生じる。

したがって、電波強度増分チェックルーチンＳ４０において、受信電波の電力強度の増分が大きいアクセスポイントＡＰを選択することにより、移動端末ＭＴから見て相対的に接近してくるアクセスポイントＡＰ２を選択することができ、受信電波強度の等しいアクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２のうち、カバー範囲から最も外れにくいアクセスポイントを選択することが可能となる。

本発明の移動端末ＭＴは、アダプティブアレイアンテナ１０Ｔ及び１０Ｒを備えるため、移動端末ＭＴと通信を行なうアクセスポイントＡＰとの間の電波ビームを細く絞ることが可能である。したがって、図３を参照して上述したように、隣接する他のアクセスポイントＡＰとの干渉を回避しつつ、アクセスポイントＡＰにおける移動端末ＭＴのカバー範囲を広げることが可能となる。

図３の（Ｂ）に示すように、移動端末ＭＴは、アダプティブアレイアンテナの採用によって、従来の通信範囲に比べて非常に広い範囲に分布するアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３のアクセスポイント情報を収集することが可能となる。したがって、接続先となるアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３を選択するに際して選択肢が広げることが可能となり、より負荷の低いアクセスポイントＡＰを選択してアクセスポイントＡＰの負荷分散を図ることが可能となる。

このように、本発明の実施例に係る移動端末ＭＴによってアクセスポイントＡＰの負荷分散が図られる。しかし、周囲の他のアクセスポイントがすべて故障中である等の何らかの事情によって特定のアクセスポイントＡＰに負荷が集中した場合には、アクセスポイントＡＰにおいて、移動端末ＭＴからの接続要求を拒否する必要がある。
特に、本実施例に係る無線通信システムでは、アクセスポイントＡＰのいずれに接続するかの選択は移動端末ＭＴ側が能動的に行ない、アクセスポイントＡＰ側は受動的な動作を行なうため、アクセスポイントＡＰ側にも、負荷が所定の限界を超えた場合に移動端末ＭＴからの接続を拒否する手段が必要となる。

このために、アクセスポイントＡＰは、図８に示すように、負荷監視部６０の出力信号に基づいてアクセスポイントＡＰの負荷状態が所定の閾値を超えていると判断した場合には、移動端末ＭＴからの通信接続の要求を拒否するための接続拒否部７２を備える。
接続拒否部７２が、移動端末ＭＴからの通信接続要求を拒否する処理としては、例えばアクセスポイントＡＰが受信した識別情報要求信号が、現在接続中の移動端末ＭＴから送信されたものであるか否かを判定し、受信した識別情報要求信号が、現在接続中の移動端末ＭＴのいずれのものでもない場合には識別情報の送信を停止して、移動端末ＭＴによる当該アクセスポイントの識別を阻止する処理を行なうようにすることができる。

または、識別情報要求信号を送信した移動端末ＭＴに対して、接続拒否信号を送信し、この接続拒否信号を受信した移動端末ＭＴでは、その基地局識別部２１が当該アクセスポイントを識別しない（例えば、アクセスポイント情報を作成しない）といった処理を行なうこととしてもよい。

以上、本発明を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明したが、本発明の容易な理解のために、本発明の具体的な形態を以下に付記する。

（付記１）
無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と無線通信を行なう移動局において、
任意の方位に指向性を制御しうるアダプティブアレイアンテナと、
前記アダプティブアレイアンテナの指向性の方位を制御する指向性制御手段と、
前記指向性制御手段によって前記アダプティブアンテナの指向性の方位を変えながら、周囲の各前記基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別手段と、
前記識別情報を収集した各前記基地局のうちいずれか所定の１つを選択する基地局選択手段と、
を備え、その選択された基地局の方向に、前記アダプティブアレイアンテナの指向性を前記指向性制御手段により方向付けて、その基地局との無線通信を行なうことを特徴とする移動局。（１）

（付記２）
前記基地局識別手段は、各前記基地局からそれぞれの負荷状態を示す負荷情報を受信し、
前記基地局選択手段は、各前記基地局のそれぞれの負荷状態に応じて前記基地局を選択することを特徴とする付記１に記載の移動局。（２）

（付記３）
各前記基地局からの受信電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記識別情報を収集した各前記基地局毎の受信電波強度を保持する電波強度保持手段と、をさらに備え、
前記基地局選択手段は、各前記基地局のうち、前記電波強度保持手段に保持された前回の受信電波強度から今回測定した受信電波強度への増分が大きい基地局を選択することを特徴とする付記１に記載の移動局。（３）

（付記４）
付記２に記載の移動局と無線通信を行なう基地局であって、
該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
前記負荷状態を示す負荷情報を前記移動局に送信して報知する負荷報知手段と、
を備えることを特徴とする基地局。（４）

（付記５）
付記１又は２に記載の移動局と無線通信を行なう基地局であって、
該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
前記負荷状態が所定の閾値を超えている場合に、前記移動局より発せられる通信接続要求を拒否する接続拒否手段と、
をさらに備えることを特徴とする基地局。（５）

（付記６）
無線通信ネットワークと、該無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と、該基地局と無線通信を行なう移動局と、を含む無線通信システムにおいて、前記移動局は、
任意の方位に指向性を制御しうるアダプティブアレイアンテナと、
前記アダプティブアレイアンテナの指向性の方位を制御する指向性制御手段と、
前記指向性制御手段によって前記アダプティブアンテナの指向性の方位を変えながら、周囲の各前記基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別手段と、
前記識別情報を収集した各前記基地局のうちいずれか所定の１つを選択する基地局選択手段と、
を備え、その選択された基地局の方向に、前記アダプティブアレイアンテナの指向性を前記指向性制御手段により方向付けて、その基地局との無線通信を行なうことを特徴とする無線通信システム。（６）

（付記７）
前記基地局識別手段は、各前記基地局からその負荷状態を示す負荷情報を受信し、
前記基地局選択手段は、各前記基地局のそれぞれの負荷状態に応じて前記基地局を選択することを特徴とする付記６に記載の無線通信システム。（７）

（付記８）
前記移動局は、
各前記基地局からの受信電波強度を測定する電波強度測定手段と、
前記識別情報を収集した各前記基地局毎の受信電波強度を保持する電波強度保持手段と、をさらに備え、
前記基地局選択手段は、各前記基地局のうち、前記電波強度保持手段に保持された前回の受信電波強度から今回測定した受信電波強度への増分の大きい基地局を選択すること特徴とする付記６に記載の無線通信システム。（８）

（付記９）
前記基地局は、
該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
前記負荷状態を示す負荷情報を前記移動局に送信して報知する負荷報知手段と、
をさらに備えることを特徴とする付記７に記載の無線通信システム。（９）

（付記１０）
前記基地局は、
該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
前記負荷状態が所定の閾値を超えている場合に、前記移動局より発せられる通信接続要求を拒否する接続要求拒否手段と、
をさらに備えることを特徴とする付記６又は７に記載の無線通信システム。（１０）

本発明は、無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と、このような基地局と無線通信を行なう移動局とからなる無線通信システムに適用可能であり、特にオフィスやホットスポット等において急速に普及しつつある無線ＬＡＮシステムに好適に適用することが可能である。

本発明の第１形態に係る移動局の原理構成図である。 図１に示す移動局の動作例を表わすフローチャートである。 （Ａ）は移動局が無指向性アンテナを有する従来の無線通信システムにおける基地局のカバー範囲を示す図であり、（Ｂ）は本発明の無線通信システムにおける基地局のカバー範囲を示す図である。 本発明の実施例に係る無線通信システムの構成図である。 本発明の実施例に係る移動端末の概略構成例を示す図である。 図５に示す受信用アダプティブアレイアンテナの概略構成例を示す図である。 図５に示す送信用アダプティブアレイアンテナの概略構成例を示す図である。 本発明の実施例に係るアクセスポイントの概略構成例を示す図である。 図５に示す移動端末の動作例を示す全体フローチャートである。 図５に示す移動端末が、その移動に伴って接続先アクセスポイントを切替える様子を説明した模式図である。 図９に示すアクセスポイント識別ルーチンを示すフローチャートである。 アクセスポイント識別ルーチンで収集する各アクセスポイント情報のデータ構造を示す図である。 移動端末が周囲のアクセスポイント情報を収集する様子を説明した模式図である。 各アクセスポイントのアクセスポイント情報の一例を示す表である。 図９に示す負荷状況チェックルーチンを示すフローチャートである。 図９に示す電波強度チェックルーチンを示すフローチャートである。 図９に示す電波強度増分チェックルーチンを示すフローチャートである。 電波強度の増分に基づきアクセスポイントを選択する様子を説明する模式図である。

符号の説明

１ パーソナルコンピュータ
２ 無線通信部
６０ 負荷監視部
ＡＰ、ＡＰ１〜ＡＰ４ アクセスポイント
Ｈ ホストコンピュータ
ＭＴ 移動端末
ＮＷ 無線通信ネットワーク

Claims (10)

1. 無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と無線通信を行なう移動局において、
   任意の方位に指向性を制御しうるアダプティブアレイアンテナと、
   前記アダプティブアレイアンテナの指向性の方位を制御する指向性制御手段と、
   前記指向性制御手段によって前記アダプティブアンテナの指向性の方位を変えながら、周囲の各前記基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別手段と、
   前記識別情報を収集した各前記基地局のうちいずれか所定の１つを選択する基地局選択手段と、
   を備え、その選択された基地局の方向に、前記アダプティブアレイアンテナの指向性を前記指向性制御手段により方向付けて、その基地局との無線通信を行なうことを特徴とする移動局。
2. 前記基地局識別手段は、各前記基地局からそれぞれの負荷状態を示す負荷情報を受信し、
   前記基地局選択手段は、各前記基地局のそれぞれの負荷状態に応じて前記基地局を選択することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
3. 各前記基地局からの受信電波強度を測定する電波強度測定手段と、
   前記識別情報を収集した各前記基地局毎の受信電波強度を保持する電波強度保持手段と、をさらに備え、
   前記基地局選択手段は、各前記基地局のうち、前記電波強度保持手段に保持された前回の受信電波強度から今回測定した受信電波強度への増分が大きい基地局を選択することを特徴とする請求項１に記載の移動局。
4. 請求項２に記載の移動局と無線通信を行なう基地局であって、
   該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
   前記負荷状態を示す負荷情報を前記移動局に送信して報知する負荷報知手段と、
   を備えることを特徴とする基地局。
5. 請求項１又は２に記載の移動局と無線通信を行なう基地局であって、
   該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
   前記負荷状態が所定の閾値を超えている場合に、前記移動局より発せられる通信接続要求を拒否する接続拒否手段と、
   をさらに備えることを特徴とする基地局。
6. 無線通信ネットワークと、該無線通信ネットワーク内に複数設けられた基地局と、該基地局と無線通信を行なう移動局と、を含む無線通信システムにおいて、前記移動局は、
   任意の方位に指向性を制御しうるアダプティブアレイアンテナと、
   前記アダプティブアレイアンテナの指向性の方位を制御する指向性制御手段と、
   前記指向性制御手段によって前記アダプティブアンテナの指向性の方位を変えながら、周囲の各前記基地局からそれぞれの識別情報を収集する基地局識別手段と、
   前記識別情報を収集した各前記基地局のうちいずれか所定の１つを選択する基地局選択手段と、
   を備え、その選択された基地局の方向に、前記アダプティブアレイアンテナの指向性を前記指向性制御手段により方向付けて、その基地局との無線通信を行なうことを特徴とする無線通信システム。
7. 前記基地局識別手段は、各前記基地局からその負荷状態を示す負荷情報を受信し、
   前記基地局選択手段は、各前記基地局のそれぞれの負荷状態に応じて前記基地局を選択することを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記移動局は、
   各前記基地局からの受信電波強度を測定する電波強度測定手段と、
   前記識別情報を収集した各前記基地局毎の受信電波強度を保持する電波強度保持手段と、をさらに備え、
   前記基地局選択手段は、各前記基地局のうち、前記電波強度保持手段に保持された前回の受信電波強度から今回測定した受信電波強度への増分が大きい基地局を選択すること特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
9. 前記基地局は、
   該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
   前記負荷状態を示す負荷情報を前記移動局に送信して報知する負荷報知手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
10. 前記基地局は、
    該基地局の負荷状態を監視する負荷監視手段と、
    前記負荷状態が所定の閾値を超えている場合に、前記移動局より発せられる通信接続要求を拒否する接続要求拒否手段と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の無線通信システム。

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