JP2009225011A - 基地局装置、及びハンドオーバ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一時に多数の移動局がハンドオーバ対象となる場合であっても、安定的な移動局の通信を実現できる基地局装置、及びハンドオーバ制御方法を提供すること。
【解決手段】基地局１００においては、ＨＯ開始位置判定処理部１３０が、周辺基地局電界強度テーブルと移動局管理部１１０で得られたグループの推定移動速度とに基づいて、ハンドオーバ開始可能位置を算出し、強制ＨＯ制御部１４０が、そのグループの現在位置がハンドオーバ開始可能位置と一致したときに、グループのハンドオーバ制御を開始し、そのハンドオーバ開始可能位置では、ハンドオーバ元基地局１００から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局３００から送信された信号の受信電界強度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、基地局装置、及びハンドオーバ制御方法に関する。

従来、輻輳状態にある基地局（輻輳ＢＳ）でのハンドオーバ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている技術では、上位局が、輻輳ＢＳのエリア内に存在する複数の移動局（ＭＳ）のそれぞれについて、輻輳ＢＳから送信された信号の受信電界強度と、輻輳ＢＳに隣接する隣接ＢＳから送信された信号の受信電界強度との差分を計算し、ハンドオーバ可能な移動局のうちその差分が最も大きい移動局から順に、強制的にハンドオーバさせる移動局の候補（強制ハンドオーバ候補）とする。
特開平４−３４４７２３号公報

ところで、無線携帯端末が普及している昨今、今まで輻輳状態になかった基地局が突然輻輳状態になる状況が考えられる。このような状況は、例えば、電車などの多数のユーザを乗せて移動する移動体が複数のＢＳエリアを通過する場合に起こりうる。

このような状況においては、上記したハンドオーバ技術を用いることはできない。すなわち、同一の移動体に存在する複数の移動局の受信電界強度は略同一であるため、強制ハンドオーバ候補を基地局は決定することができない。

また従来、ハンドオーバ処理は、ハンドオーバ先の基地局エリアの受信電界強度がハンドオーバ元の受信電界強度よりも大きくなる時点から初めて開始される。

しかしながら、上記したように、一時に多数の移動体がハンドオーバ候補となる場合には、ハンドオーバ処理を、ハンドオーバ先の基地局エリアの受信電界強度がハンドオーバ元の受信電界強度よりも大きくなる時点から始めたのでは処理が間に合わず、移動局の通信品質が劣化し、最悪の場合には通信が切断してしまう可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、一時に多数の移動局がハンドオーバ対象となる場合であっても、安定的な移動局の通信を実現できる基地局装置、及びハンドオーバ制御方法を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、同一の移動体内に存在する複数の携帯端末をグルーピングするグルーピング手段と、自局の周辺に存在する周辺基地局のセル内の電界強度分布を保持する周辺基地局電界強度テーブルと、前記周辺基地局電界強度テーブルと、前記グルーピング手段で得られたグループの推定移動速度とに基づいて、ハンドオーバ開始可能位置を算出する算出手段と、前記グループの現在位置が前記ハンドオーバ開始可能位置と一致したときに、前記グループのハンドオーバ制御を開始するハンドオーバ制御手段と、を具備し、前記ハンドオーバ開始可能位置では、ハンドオーバ元基地局から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局から送信された信号の受信電界強度よりも大きい、構成を採る。

本発明のハンドオーバ制御方法は、同一の移動体内に存在する複数の携帯端末をグルーピングするグルーピングステップと、ハンドオーバ元基地局の周辺に存在する周辺基地局のセル内の電界強度分布を保持する周辺基地局電界強度テーブルと、前記グルーピングステップで得られたグループの推定移動速度とに基づいて、ハンドオーバ開始可能位置を算出する算出ステップと、前記グループの現在位置が前記ハンドオーバ開始可能位置と一致したときに、前記グループのハンドオーバ制御を開始するハンドオーバ制御ステップと、を具備し、前記ハンドオーバ開始可能位置では、ハンドオーバ元基地局から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局から送信された信号の受信電界強度よりも大きい。

本発明によれば、一時に多数の移動局がハンドオーバ対象となる場合であっても、安定的な移動局の通信を実現できる基地局装置、及びハンドオーバ制御方法を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように本実施の形態に係る無線通信システム１０は、基地局１００と、携帯端末２００と、基地局３００とを有する。携帯端末２００は、基地局１００の通信エリア内に存在し、基地局１００と通信中である。ここで基地局１００はハンドオーバ元の基地局であり、基地局３００はハンドオーバ先の基地局候補である。なお、図１では、説明の簡単化のため、携帯端末２００及びハンドオーバ先の基地局候補である基地局３００が１つずつ示されているが、実際には、それぞれが多数存在する。

図１に示すように基地局１００は、移動局管理部１１０と、ハンドオーバ（ＨＯ）予測処理部１２０と、ハンドオーバ（ＨＯ）開始位置判定処理部１３０と、強制ハンドオーバ（ＨＯ）制御部１４０と、周辺局情報交換処理部１５０と、電界強度更新処理部１６０と、周辺局電界強度テーブル記憶部１７０と、自局電界強度テーブル記憶部１８０と、地図情報記憶部１９０とを有する。

移動局管理部１１０は、携帯端末２００から、その位置情報、および携帯端末２００で測定された、受信信号の受信電界強度情報を取得し且つ保持する。また、移動局管理部１１０は、位置情報及び受信電界強度が略同一である複数の携帯端末２００を、同一の移動体に存在する携帯端末２００であると判断し、これらの携帯端末２００をグルーピングし、当該グループを管理する。なお、携帯端末２００は、例えばＧＰＳ機能部を有しており、得られた現在位置情報を基地局１００に送信する。

ＨＯ予測処理部１２０は、移動局管理部１１０で保持されている、携帯端末２００の位置の推移に基づいてその速度（移動方向および速さ）を推定すると共に、推定速度に基づいて携帯端末２００がハンドオーバする可能性を判定する（ＨＯ予測処理）。

ここでハンドオーバすると判定された場合には、ＨＯ予測処理部１２０は、ＨＯ先の基地局３００も特定し、当該基地局３００に関する情報及びＨＯ予測対象の携帯端末２００の速度情報をＨＯ開始位置判定処理部１３０に出力する。この後、ＨＯ予測処理部１２０は、移動局管理部１１０でＨＯ予測対象の携帯端末２００の現在位置情報が更新される度にその情報を取得し、取得した現在位置情報をＨＯ開始位置判定処理部１３０に出力する。

また、ハンドオーバすると判定された場合には、ＨＯ予測処理部１２０は、周辺局電界強度テーブル記憶部１７０を参照し、前記特定したＨＯ先の基地局３００の通信エリア（例えば、セル）の電界強度分布を示す電界強度テーブルが記憶されているか否かを判定する。記憶されていないと判定される場合には、ＨＯ予測処理部１２０は、周辺局情報交換処理部１５０に対して、そのＨＯ先の基地局３００から電界強度テーブルの取得を命じるための命令信号を出力する。

ＨＯ開始位置判定処理部１３０は、ＨＯ予測処理部１２０から受け取るＨＯ先の基地局３００に関する情報に基づいて、その基地局３００の電界強度テーブルを周辺局情報交換処理部１５０から取得する。そしてＨＯ開始位置判定処理部１３０は、周辺局情報交換処理部１５０から受け取る電界強度テーブル及びＨＯ予測処理部１２０から受け取るＨＯ予測対象の携帯端末２００の速度情報に基づいて、ＨＯ開始可能位置を算出する。またＨＯ開始位置判定処理部１３０は、自局電界強度テーブル記憶部１８０に記憶されている、自局の電界強度テーブル及びＨＯ予測処理部１２０から受け取るＨＯ予測対象の携帯端末２００の速度情報に基づいて、携帯端末２００と自局との通信を継続する限界位置（後述する、地点Ｐｂに対応）を算出する。

「ＨＯ開始可能位置」とは、ＨＯ先の基地局３００の電界強度がＨＯ元の基地局１００の電界強度より小さくても、ＨＯ先の基地局３００の電界強度が初めて所定値以上になる位置である。なお、「ＨＯ開始可能位置」は、感度を落として、１地点ではなく後述の１サブエリアとしてもよい。

またＨＯ開始位置判定処理部１３０は、ＨＯ予測対象の携帯端末２００の現在位置情報と、算出したＨＯ開始可能位置とを比較し、ＨＯ予測対象の携帯端末２００がＨＯ開始可能位置に到達したか否かを判定する。到達したと判定された場合には、ＨＯ開始位置判定処理部１３０は、強制ＨＯ制御部１４０に対してＨＯ制御開始信号を出力する。

強制ＨＯ制御部１４０は、ＨＯ開始位置判定処理部１３０からＨＯ制御開始信号を受け取ると、ハンドオーバ制御を開始する。強制ＨＯ制御部１４０は、ＨＯ実行命令信号を対象の携帯端末２００及びＨＯ先の基地局３００に送信する。

周辺局情報交換処理部１５０は、ＨＯ予測処理部１２０から上記命令信号を受け取ると、ＨＯ先の基地局３００から、当該基地局３００の通信エリアの受信電界強度テーブルを取得する。周辺局情報交換処理部１５０は、取得した電界強度テーブルを周辺局電界強度テーブル記憶部１７０に記憶させる。

また逆に、周辺局情報交換処理部１５０は、自局と隣接する基地局３００から受信電界強度テーブル要求メッセージを受け取ると、自局電界強度テーブル記憶部１８０に記憶されている電界強度テーブルを、その要求メッセージを送信してきた基地局３００に対して送信する。また、周辺局情報交換処理部１５０は、自局電界強度テーブル記憶部１８０を監視し、変更が発生したと判断した場合には、自局電界強度テーブル記憶部１８０に記憶されている電界強度テーブルを基地局３００に送信してもよい。

電界強度更新処理部１６０は、自局の通信エリア内に存在する携帯端末２００から受け取る受信電界強度情報により、自局電界強度テーブル記憶部１８０に記憶されている電界強度テーブルを逐次更新する。

周辺局電界強度テーブル記憶部１７０は、自局の周辺に存在する基地局３００の通信エリアの電界強度テーブルを記憶する。

自局電界強度テーブル記憶部１８０は、自局の通信エリアの電界強度テーブルを記憶する。

地図情報記憶部１９０は、自局の周辺に存在する基地局３００の位置情報を記憶する。

図１に示すように基地局３００は、基地局情報交換処理部３１０と、強制ＨＯ処理部３２０とを有する。なお、図１においては、ＨＯ元の基地局に必要な構成を基地局１００に図示し、ＨＯ先の基地局に必要な構成を基地局３００に図示しているが、基地局１００と基地局３００とは、同一構成を有している。

基地局情報交換処理部３１０は、基地局１００の周辺局情報交換処理部１５０から送信される受信電界強度テーブル要求メッセージを受け取ると、自局の電界強度テーブルを基地局１００に送信する。

強制ＨＯ処理部３２０は、基地局１００からのＨＯ実行命令信号に応じて、ＨＯ処理を実行する。

以上の構成を有する無線通信システム１０の動作について図２乃至４を参照しつつ説明する。

［ＨＯ予測処理］
ステップＳ１００１でＨＯ予測処理部１２０は、移動局管理部１１０で管理されているグループについて、位置情報の推移からそのグループの移動速度を推定する。

ステップＳ１００２でＨＯ予測処理部１２０は、そのグループが移動しているか否かを基準として、ハンドオーバの可能性を判定する。例えば、移動の速さが所定値以上のときに、そのグループは移動していると判断する。

ハンドオーバの可能性があると判定された場合（ステップＳ１００２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１００３でＨＯ予測処理部１２０は、そのグループの移動方向にある基地局３００、つまりＨＯ先の基地局３００を特定する。

ステップＳ１００４でＨＯ予測処理部１２０は、ＨＯ先の基地局３００に対応する電界強度デーブルが周辺局電界強度テーブル記憶部１７０に記憶されているか否かを判定する。

記憶されていないと判定された場合（ステップＳ１００４：ＮＯ）には、ステップＳ１００５でＨＯ予測処理部１２０は、周辺局情報交換処理部１５０に、ＨＯ先の基地局３００から電界強度テーブルを取得させる。

［ＨＯ開始位置算出処理］
ステップＳ１００６でＨＯ開始位置判定処理部１３０は、ＨＯ先の基地局３００に対応する電界強度テーブル及び携帯端末２００の速度情報に基づいて、ＨＯ開始可能位置を算出する。

このＨＯ開始可能位置算出処理について、図３を参照して説明する。

図３に示すように電界強度テーブルには、基地局の通信エリア内の電界強度分布が記憶されている。すなわち、通信エリア全体が緯度（ａ１〜ａ５）及び経度（ｂ１〜ｂ５）により特定される複数のサブエリアに分割され、各サブエリアとこれに対応する電界強度とが記憶されている。図３において、Ｅ１〜Ｅ４は電界強度のレベルを示しており、Ｅ４で最も電界強度が弱く、Ｅ１に近づく程電界強度が強くなる。ここではＥ４はＨＯ先の基地局との通信ができない状態にあることを示し、Ｅ３〜Ｅ１は通信可能であることを示している。

また、図３に示されるベクトルの始点は携帯端末２００の現在位置を示し、ベクトルの長さは速さを示す。

従って、図３においては、携帯端末２００は、現在ＨＯ元の基地局１００とは通信可能であるが、ＨＯ先の基地局３００とは通信できないサブエリアに存在する。

ＨＯ開始位置判定処理部１３０は、図３において、ベクトルと、Ｅ３以上の電界強度を有するサブエリアとが最初に交わる点をＨＯ開始可能位置として算出する。

ここで従来のハンドオーバ処理では、次の条件を満たすときに、処理が実行されている。すなわち、図４に示すようにセルＡからセルＢへのハンドオーバ処理の場合、セルＢの電界強度がセルＡの電界強度より大きくなって初めて（つまり、図４のＰｘとＰｂとの間の領域で）ハンドオーバが実行される。なお、図４において、ＡはセルＡの電界強度であり、ＢはセルＢの電界強度を表す。地点ＰａはセルＡ内でのセルＢの通信可能限界点であり、地点ＰｂはセルＢ内でのセルＡの通信可能限界点である。ＰｘはＡとＢの大きさが逆転する地点である。

しかしながら、多数の携帯端末２００が存在する移動体が図４のＰｘとＰｂとの間の領域に入ってきた場合、その領域内で移動体内のすべての携帯端末２００に対する基地局１００のハンドオーバ処理を完了させることができない可能性がある。ハンドオーバ処理を完了できなかった携帯端末２００は、地点Ｐｂを過ぎるとセルＡの基地局１００との通信ができなくなってしまうので、通信が切断されてしまう。

これに対して、本実施の形態の基地局１００は、セルＢの電界強度がセルＡの電荷依拠度よりも小さくても、セルＢの電界強度が初めて所定値以上になる地点をＨＯ開始可能位置（図４では、地点Ｐａに対応）として求め、この位置からハンドオーバ処理を開始する。すなわち、ハンドオーバ処理領域（地点Ｐａから地点Ｐｂ）には、ハンドオーバ元基地局１００から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局３００から送信された信号の受信電界強度よりも大きい領域（地点Ｐａから地点Ｐｘ）が含まれる。こうすることで、一時に多数の移動局がハンドオーバ対象となる場合であっても、ハンドオーバに掛けることができる時間が長くなるので、ハンドオーバ処理をすべての携帯端末２００について完了できる可能性が高くなる。従って、安定的な携帯端末２００の通信を実現することができる。

［ＨＯ開始位置判定処理］
ステップＳ１００７でＨＯ予測対象の携帯端末２００の現在位置情報と、算出したＨＯ開始可能位置とを比較し、ＨＯ予測対象の携帯端末２００がＨＯ開始可能位置に到達したか否かを判定する。この判定は、ＨＯ予測対象の携帯端末２００がＨＯ開始可能位置に到達するまで繰り返される。

［強制ハンドオーバ処理］
到達したと判定されると（ステップＳ１００７：ＹＥＳ）、強制ＨＯ制御部１４０は、ハンドオーバ制御を開始する（ステップＳ１００８）。すなわち、基地局１００は、携帯端末２００及び基地局３００に強制ハンドオーバメッセージを送信する。これにより、携帯端末２００は、基地局３００との通信に切り換える。また、強制ハンドオーバメッセージは、個別チャネルによって送信されても、報知チャネルによって送信されてもよい。

ここで強制ＨＯ制御部１４０は、ハンドオーバ処理に掛けることができる期間（ＨＯ可能期間）内に、ハンドオーバ処理を均等に処理する。

具体的には、移動体の速さをＶとし、地点ＰａとＰｂとの距離を｜Ｐａ−Ｐｂ｜とすると、ＨＯ可能期間の時間長Ｔは、｜Ｐａ−Ｐｂ｜／Ｖで求められる。

このＨＯ可能期間Ｔの中で、強制ＨＯ制御部１４０は、同一移動体に存在するＮ個の携帯端末２００に対するハンドオーバ制御処理を完了する。

ここで、従来は｜Ｐｘ−Ｐｂ｜／Ｖの期間の間にＮ個の携帯端末２００のハンドオーバ処理を完了させる必要があるが、期間が短いためにハンドオーバ処理を完了させることが難しい。従って、ハンドオーバすることができずに、通信が切断してしまう携帯端末２００が存在する可能性が高い。

これに対して、本実施の形態では、従来に比べてＨＯ可能期間の時間長が長くなるので、ハンドオーバ処理をすべての携帯端末２００について完了できる可能性が高くなる。従って、安定的な携帯端末２００の通信を実現することができる。

本発明の基地局装置、及びハンドオーバ制御方法は、一時に多数の移動局がハンドオーバ対象となる場合であっても、安定的な移動局の通信を実現できるものとして有用である。

本発明の一実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図 図１の無線通信システムの動作説明に供するフロー図 図１に示されるハンドオーバ元基地局のハンドオーバ開始位置算出処理の説明に供する図 図１に示されるハンドオーバ元基地局のハンドオーバ開始位置算出処理の説明に供する図

符号の説明

１００，３００ 基地局
１１０ 移動局管理部
１２０ ハンドオーバ予測処理部
１３０ ハンドオーバ開始位置判定処理部
１４０ 強制ハンドオーバ制御部
１５０ 周辺局情報交換処理部
１６０ 電界強度更新処理部
１７０ 周辺局電界強度テーブル記憶部
１８０ 自局電界強度テーブル記憶部
１９０ 地図情報記憶部
２００ 携帯端末
３１０ 基地局情報交換処理部
３２０ 強制ハンドオーバ処理部

Claims (2)

1. 同一の移動体内に存在する複数の携帯端末をグルーピングするグルーピング手段と、
   自局の周辺に存在する周辺基地局のセル内の電界強度分布を保持する周辺基地局電界強度テーブルと、
   前記周辺基地局電界強度テーブルと、前記グルーピング手段で得られたグループの推定移動速度とに基づいて、ハンドオーバ開始可能位置を算出する算出手段と、
   前記グループの現在位置が前記ハンドオーバ開始可能位置と一致したときに、前記グループのハンドオーバ制御を開始するハンドオーバ制御手段と、
   を具備し、
   前記ハンドオーバ開始可能位置では、ハンドオーバ元基地局から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局から送信された信号の受信電界強度よりも大きい、
   基地局装置。
2. 同一の移動体内に存在する複数の携帯端末をグルーピングするグルーピングステップと、
   ハンドオーバ元基地局の周辺に存在する周辺基地局のセル内の電界強度分布を保持する周辺基地局電界強度テーブルと、前記グルーピングステップで得られたグループの推定移動速度とに基づいて、ハンドオーバ開始可能位置を算出する算出ステップと、
   前記グループの現在位置が前記ハンドオーバ開始可能位置と一致したときに、前記グループのハンドオーバ制御を開始するハンドオーバ制御ステップと、
   を具備し、
   前記ハンドオーバ開始可能位置では、ハンドオーバ元基地局から送信された信号の受信電界強度の方が、ハンドオーバ先基地局から送信された信号の受信電界強度よりも大きい、
   ハンドオーバ制御方法。

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