JP2009246598A - 移動通信システム及び移動端末装置並びにセル選択方法 - Google Patents

移動通信システム及び移動端末装置並びにセル選択方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 移動端末装置においてセル選択を可能にし、無線基地局装置の負担を軽減して回線収容数の増大を可能にした無線通信システム及び無線移動端末装置を提供する。
【解決手段】 複数の無線基地局装置NodeBと移動端末装置UEとを備え、性格の異なる複数のセルC1,C10〜C16が同じエリアをカバーする移動通信システムにおいて、無線基地局装置は移動端末装置に向けてセル種別の報知情報を含むDL信号を送信し、移動端末装置はDL信号を受信し、DL信号中の報知情報とDL信号の信号品質を判定し、判定に基づいて通信すべきセル種別を選択する。移動端末装置UEにおいて選択したセル種別の無線基地局装置NodeBに対してハンドオーバすることにより、UL信号の干渉波レベルや無線基地局装置における処理リソースの無駄な消費を抑え、回線収容数の減少を抑える。
【選択図】 図1

Description

本発明はそれぞれ無線通信領域のセルを形成する複数の無線基地局装置と移動端末装置とで構成される移動通信システムに関し、特に移動端末装置において通信すべきセルを選択することを可能にした移動通信システム及び移動端末装置に関するものである。また、本発明は当該移動通信システムにおいて移動端末装置が通信しようとするセルを選択する方法に関するものである。
最近の移動通信システムの無線基地局装置は小型な装置も開発され、建物の内部や、無線接続が難しい場所に多数設置されるようになってきている。例えば、図1では無線基地局装置NodeB1で形成される大セル(マクロセル)C1がカバーする領域の建物H内に複数の無線基地局装置NodeB10〜16で形成される小セル(マイクロセル)C10〜16が形成されている。その結果、移動端末装置(移動機)UEが建物H内に移動したときには、これらマクロセルC1とマイクロセルC10〜16に移動端末装置UEが在圏している状況となり、それぞれのセルに対して通信( ハンドオーバ) が可能になる。しかし、複数のセルに対してハンドオーバした場合には、無駄な送信電力を使ったり、ハンドオーバした無線基地局装置NodeBの処理リソースを無駄に消費してしまう可能性があり、それが回線収容数の減少の要因となっている。
このような問題を解消するために、移動端末装置が複数のセルに在圏している際に好適なセルを選択してハンドオーバする技術が提案されている。特許文献1には、マクロセルとマイクロセルが形成されているマルチレイヤセル移動通信システムにおいて、移動端末装置と無線基地局装置との間で呼種別、端末移動速度、回線使用予想時間等の情報を伝達し、この情報に基づいてセル選択装置がセルを選択する技術が提案されている。また、特許文献2には、無線基地局装置がマクロセル内に移動した移動端末装置からの信号レベルを監視することによってセルの特定を行う技術が提案されている。
特開平9−200858号公報 特開平7−75154号公報 特開2007−174282号公報
特許文献1の技術は無線基地局装置においてセル選択装置を制御してセルの選択を行っており、特許文献2の技術は無線基地局装置においてセルを選択しているように、いずれも無線基地局装置側においてセルの選択を行っている。そのため、無線基地局装置や、無線基地局装置を制御する基地局制御装置においてセル選択の処理が必要となり、この面で無線基地局装置や基地局制御装置での処理の負担が増大して回線収容数が減少する要因になっている。これに対し、特許文献3のように移動端末装置において無線基地局装置を決定する技術も提案されているが、この場合には特定の無線基地局装置に呼が集中することがないように各無線基地局装置に対して呼の受け付けが可能であるか否かを参照する処理が必要であり、その際における移動端末装置での送信電力の消費が問題になり、さらには無線基地局装置の処理リソースを無駄に消費してしまうことになる。
本発明の目的は、移動端末装置においてセル選択を可能にすることで無線基地局装置での負担を軽減して回線収容数の増大を可能にする一方で移動端末装置における無駄な電力消費を抑制した移動通信システム及び移動端末装置を提供するものである。また、本発明の他の目的は、当該移動通信システムにおいて移動端末装置が通信しようとするセル、すなわち無線基地局装置を選択する方法を提供するものである。
本発明は、複数の無線基地局装置と移動端末装置とを備え、複数の無線基地局装置により性格の異なる複数のセルが同じエリアをカバーする移動通信システムであって、無線基地局装置は移動端末装置に向けてセル種の報知情報を含むDL信号を送信し、移動端末装置は受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質を判定し、この判定に基づいて通信するセル種別を選択することを特徴とする。
また、本発明は複数の無線基地局装置を備え、前記複数の無線基地局装置により性格の異なる複数のセルが同じエリアをカバーする移動通信システムの移動端末装置であって、無線基地局装置から送信されるDL信号に含まれるセル種の報知情報に基づいてセルを判定する手段と、判定した各セルで受信したDL信号の受信品質を判定する手段と、受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質の判定に基づいて通信するセル種別を選択する手段を備えることを特徴とする。
さらに、本発明は、本発明にかかる移動通信システムにおいて、無線基地局装置から移動端末装置に向けてセルの報知情報を含むDL信号を送信し、移動端末装置は受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質を判定し、この判定に基づいて通信するセル種別を選択することを特徴とする。
本発明によれば、移動端末装置においてDL信号を受信し、DL信号に含まれるセルの報知情報を判定するとともに当該DL信号の信号品質を判定することにより、移動端末装置のみで通信に適正なセルを選択することが可能になる。そのため、移動端末装置において選択したセル種別の無線基地局装置に対してハンドオーバすることにより、UL(上り)信号の干渉波レベルを抑制し、同時に無線基地局装置における処理リソースの無駄な消費を抑えることができ、回線収容者の減少を抑えることが可能となる。特に、本発明において、マクロセルとマイクロセルなど性格の異なるセルが同じエリアをカバーしている場合に適用することで、移動端末装置において受信したDL信号により通信すべきセル種別を選択することができ、しかもマイクロセルは狭いエリアであるので他の移動端末装置が在圏する確率も低く、選択した無線基地局装置での呼の集中も少なく、移動端末装置において呼を変更する等の無駄な電力消費が抑制できる。
本発明の移動通信システムの好ましい形態として、セルの報知情報は、例えば、セル種別又はSCCとする。この場合において、報知情報を複数の無線基地局装置に接続される基地局制御装置から各無線基地局装置に通知し、各無線基地局装置は当該通知された報知情報を含むDL信号を移動端末装置に送信する構成とすることが好ましい。また、本発明の移動通信システムにおいて、移動端末装置は、報知情報に基づいて判定したセル種別のそれぞれにおいて受信した複数のDL信号について受信品質を判定し、これら複数の受信品質を対比していずれかのセル種別を選択する構成とすることが好ましい。
本発明の移動通信システムでは、例えば、無線基地局装置はマクロセルを形成する無線基地局装置とマイクロセルを形成する無線基地局装置とを含んでおり、移動端末装置は自身が在圏するセルがマクロセルとマイクロセルのいずれか又は両方であることを判定し、両方を判定したときにDL信号の受信品質に基づいてセル種別を選択する構成とする。さらに、本発明の移動端末装置は、GPS(Global Positioning System )機能を備えており、セル種別の選択に際してGPSの受信状態を参照する構成とすることが好ましい。
次に、本発明の実施例1をW−CDMAシステムに適用した例について説明する。図1を参照すると、無線基地局装置NodeB1が形成するエリアの比較的広いセル、すなわち、マクロセルC1と、このマクロセルC1のセル内において複数の無線基地局装置NodeB10〜B16が提供するエリアの比較的狭いセル、すなわち、マイクロセルC10〜C16が形成されている。ここでマイクロセルC10〜C16はマクロセル1のエリアに存在する建物Hの中に配置されていることを示している。そして、携帯電話等で代表される無線移動端末装置UEは建物H内に移動されており、したがって無線移動端末装置UEはマクロセルC1とマイクロセルC10〜C16の重畳するエリアに移動されているものとする。
図1に示したマクロセルC1とマイクロセルC10〜C16で構成される移動通信システムのネットワーク構成を図2に示す。無線基地局装置NodeB1、及びNodeB10〜16は基地局制御装置RNCに接続されている。また、移動端末装置UEは移動したときに在圏するセルを構成する無線基地局装置と無線インタフェースを介してハンドオーバする。例えば、移動端末装置UEがマイクロセルC10内に移動したときには、当該マイクロセルC10を形成する無線基地局装置NodeB10とハンドオーバが可能であるが、これと同時にマクロセル1内にも移動しているので当該マクロセルC1を形成している無線基地局装置NodeB1ともハンドオーバが可能である。なお、ここでは便宜的に全ての無線基地局装置NodeB1,B10〜16は1つの基地局制御装置RNCに接続した例を示しているが、必ずしも全ての無線基地局装置NodeBが1つの基地局制御装置RNCに接続する必要はなく、異なる基地局制御装置RNCに接続されていてもよい。
前記基地局制御装置RNCは、各無線基地局装置NodeB1,B10〜16に対してそれぞれのセルを選択するための報知情報を通知し、これを受けた各無線基地局装置NodeB1,B10〜16はこの報知情報を移動端末装置UEに向けてのDL(下り)信号に含ませている。すなわち、ここでは図 に示すように、基地局制御装置RNCは報知情報として、セルがマクロセルであるかマイクロセルであるかのセル種別を各無線基地局装置NodeB1,B10〜16に通知する。そして、各無線基地局装置NodeB1,B10〜16はこの(セル種別)をDL信号に含ませてそれぞれのセル1,10〜16に向けて送信し、セル1,10〜16に移動した移動端末装置UEに通知するようになっている。
前記移動端末装置UEは、図2に概念的に示すように、自装置が在圏するマクロセル、マイクロセルの無線基地局装置NodeBからのDL信号を受信し、また当該無線基地局装置に対してUL(上り)信号を送信する等して通信を行うための通信手段101と、この通信手段において受信した無線基地局装置NodeBからのDL信号に含まれる報知情報からセル種別を判定するための手段102と、セル種別を判定した後に選択したセルでのDL信号の受信品質を判定する手段103と、判定した受信品質に基づいてセル種別を選択する手段104を備えている。また、図には示されないが、選択したセル種別に基づいて当該無線基地局装置NodeBに対してハンドオーバ要求を行う手段を備えている。これらの手段を備えることにより、移動端末装置UEは自身が通信するセルのセル種別がマクロセルであるかマイクロセルであるか、及びマクロセルとマイクロセルにおける受信品質を判定し、これらの判定に基づいて高受信品質のセルを選択し、かつ選択した当該セルの無線基地局装置NodeBに対してハンドオーバ要求を行って通信を実行することが可能とされている。
以上の構成の実施例1の動作を説明する。図3にシーケンスチャートを示すように、基地局制御装置RNCは各無線基地局装置NodeB1,10〜16に対して定期的に報知情報を通知し、これを受けた各無線基地局装置NodeB1,10〜16は移動端末装置UEに対するDL信号に当該報知情報を含ませて送信する。この報知情報は前述のようにセル種別であり、DL信号を受信した移動端末装置UEは、セル種別制御処理を実行する。
図4はセル種別制御処理のフローチャートである。移動端末装置UEは、在圏するセルにおいて無線基地局装置NodeBからのDL信号を受信すると、受信したDL信号から報知情報を抽出し、当該報知情報に含まれるセル情報から受信した無線基地局装置NodeBのセル種別を判定する(S11)。ここでは、マクロセルとマイクロセルの判定を行う。ついで、受信したDL信号の信号品質、すなわちDL信号品質を判定する(S12)。しかる上で、これら報知情報とDL信号品質の各判定に基づいて通信をすべきセルを選択するためのセル種別選択処理を実行する(S13)。
図5はセル種別選択処理S13に際しての選択基準となる選択テーブルである。この選択テーブルは、DL信号の報知情報からマクロセルを判定したときの受信品質を横欄に「優良」,「良」,「不可」の順序に並べ、同様にマイクロセルを判定したときの受信品質を縦欄に「優良」,「良」,「不可」の順序に並べている。ここでは、マイクロセルの選択を優先するテーブルとなっており、マイクロセル品質が「優良」の場合にはマクロセル品質如何にかかわらずマイクロセルを選択している。また、マイクロセル品質が「良」の場合にも、マクロセル品質が「優良」の場合を除いてマイクロセルを選択している。マクロセル品質が「優良」の場合にはマイクロセルとマクロセルの両方を選択している。マイクロセル品質が「不可」の場合には、マクロ品質が「優良」,「良」の場合にマクロセルを選択することになる。両方が「不可」の場合は圏外となる。
セル種別選択処理S13の後は、電力設定処理(S14)と通信設定処理(S15)を実行する。電力設定処理S14では、マイクロセルを選択した場合、移動端末装置UEはUL送信電力をマイクロセル用送信電力に設定する(S14a)。このマイクロセル用送信電力は移動端末装置UEの通常送信電力よりも低電力である。そして、マイクロセルの無線基地局装置NodeB1に対してハンドオーバ要求を行い、ハンドオーバを実行する(S15a)。このように、マイクロセルを選択したときにマイクロセル用送信電力に設定することで、マクロセルへの干渉を抑えることができる。さらに、マイクロセルのみと通信するように制限を掛けることでマクロセルへのハンドオーバを減らしマクロセルの無線基地局装置NodeB1における処理リソースの消費を抑える。
一方、セル種別選択処理S11でマクロセルを選択した場合、移動端末装置UEはUL送信電力を通常送信電力に設定し(S14b)、その上でマクロセルの無線基地局装置NodeB1に対してハンドオーバ要求を行ない、ハンドオーバを実行する(S15b)。このようにして、マクロセルのみと通信するように制限を掛けることでマイクロセルの無線基地局装置NodeB10〜16における処理リソースの消費を抑える。また、ここではマクロセルを選択したときには、マクロセルのみ通信可能な条件に限っているためマイクロセルへの干渉も最小限に抑えている。
セル種別選択処理S11で全セル(マクロセルとマイクロセル)を選択した場合、移動端末装置UEはUL送信電力をマイクロセル用送信電力に設定し(S14c)、マイクロセルの無線基地局装置NodeB10〜16に対してハンドオーバ要求を行い、ハンドオーバを実行する(S15c)。これにより、マクロセルへの干渉を抑えつつ、マイクロセルとマクロセル間のハンドオーバを行うことになる。ハンドオーバを行う条件として、〔マクロセル品質> マイクロセル品質〕に限定しているのでUL送信電力を最小限に抑えることが可能となり、干渉とマクロセルの無線基地局装置NodeB1の処理リソースの消費を最小限に抑えることができる。
このように、実施例1では、移動端末装置UEにおいて在圏するセルを判定するとともに、その受信品質から通信を行うべきセル種別、すなわち無線基地局装置NodeBを選択し、選択した無線基地局装置NodeBに対してハンドオーバを実行する。このため、無線基地局装置NodeBにおいて個々の移動端末装置についてのセル選択のための処理が不要になり、無線基地局装置NodeB側での負担を軽減して回線収容数の増大を実現することができる。
実施例2では、セル種別選択処理S11におけるセル種別がマクロセルであるかマイクロセルであるかを判定するために、セル種別の報知情報としてSCC(Scrambling Code )のコードを用いている。図6はそのシーケンスチャートであり、基地局制御装置RNCはあらかじめセル種別ごとにグループ分けしたSCCを各無線基地局装置NodeB1,10〜16に対して定期的に通知する。これらのグループ分けは例えばPrimary Scrambling Code はマクロセル、Secoundary Scrambling Codeはマイクロセルのような使い分けが考えられる。例えば、ここでは、マクロセルの無線基地局装置NodeBに対してはSCC#1を通知し、マイクロセルの無線基地局装置NodeBに対してはSCC#n(n=10〜16)を通知する。これを受けた各無線基地局装置NodeB1,10〜16は指定されたSCCで移動端末装置UEに対するDL信号に当該SCCを含ませて送信する。通常SCCは運用中に途中で変更することはなくDL信号中に継続的に使用される。移動端末装置UEは各セル内でDL信号を受信する際にそのセルで使用されているSCCを検出し、これに基づいてセル種別を判定する。
したがって、実施例2のセル種別選択処理S11では、移動端末装置UEは受信したDL信号中のSCCを認識することによりマクロセルかマイクロセルを判定することができる。また、ここではSCCを細分化することでマイクロセルについてもいずれのマイクロセルC10〜C16についても判定することができる。その上で、移動端末装置UEは受信したセルのDL信号の受信品質を判定し、これらの判定を基に通信すべきセル種別を選択する。このDL受信品質に基づくセル種別の選択は図4に例示した実施例1の選択フローと同様に行うことが可能である。
実施例2では、マクロセルとマイクロセルの判定をSCCを利用している点が異なる他は、実施例1と同様にセル種別を判定してセル種別の選択を行っているので、実施例1と同様に、無線基地局装置NodeBにおいて移動端末装置UEについてのセル選択のための処理が不要になり、無線基地局装置側での負担を軽減して回線収容数の増大を実現することができる。
実施例1,2では、移動端末装置UEはセル種別情報とDL受信品質とで通信するセル種別を選択していたが、判断基準が受信品質という変動しやすい情報のみであるためシステムとしての安定性は必ずしも十分ではない場合がある。そこで実施例3では、より安定した動作を実現するためにセル種別選択処理S11の選択基準としてGPSの受信が可能であるか不可であるかを加えている。これは、近年の移動通信に用いられる移動端末装置はGPSの受信機能を搭載するものが多くなっているので、このGPSの機能を利用してセルの選択を行っている。
図7はGPS機能を利用して図4に示したフローチャートでのセル種別選択処理S13を行う際の選択基準となる選択テーブルである。ただし、実施例3では図4のフローチャートにおいて、セル種別選択処理S13の前段にGPS受信の有無を判定するステップが存在しているが、ここでは図示は省略する。このセル種別選択処理S13の選択基準となる選択テーブルでは、縦欄にマイクロセルの受信品質を「優良」,「良」,「不可」に並び、その上で各品質において「GPS受信可」であるか「GPS受信不可」であるかを区分している。この選択テーブルを用いたセル種別選択処理S13では、マイクロセルの受信品質にかかわらず、「GPS受信可」のときにはマクロセル位置に移動しているものとしてマクロセルを選択し、「GPS受信不可」の場合にはマイクロセル位置あるいは屋内に移動しているものとして実施例1,2と同様にマクロセルとマイクロセルの受信品質に基づいてマイクロセルとマクロセルのセル種別を選択するようにしている。
実施例3においては、マイクロセルにおいて移動端末装置UEがマイクロセルの信号が受信できる場合はマイクロセルを選択するが、移動端末装置UEがマクロセルに位置しているときにはマクロセルを選択するようになり、マクロセルの無線基地局装置に対して優先的なハンドオーバを実行し、システムの安定性を高める上で有利になる。また、実施例3においても、実施例1,2と同様に、無線基地局装置において個々の移動端末装置についてのセル選択のための処理が不要になり、無線基地局装置側での負担を軽減して回線収容数の増大を実現することができる。
実施例3のように移動端末装置UEにGPS機能を備えている場合には、あらかじめマクロセル、マイクロセルの位置情報を移動端末装置UEに記憶させておき、移動端末装置UEにてGPS機能を利用して自装置の位置を検出し、自装置がいずれのマクロセル、マイクロセルのエリアに移動しているかを認識し、この認識に基づいてマクロセルとマイクロセルの判定を行うように構成することも可能である。
ここで、本発明において、基地局制御装置及び無線基地局装置から移動端末装置に通知するセル種別のための報知情報は実施例1,2の報知情報やSCCに限られるものではない。さらに、この報知情報に各無線基地局装置における呼の集中状態を示す情報を挿入しておけば、移動端末装置におけるセル種別の選択に際して呼の少ないセル種別を選択することも可能であり、移動端末装置における無駄な電力消費を抑制する上で有効になる。また、移動端末装置においてセル種別を選択する際の選択基準となる選択テーブルは実施例1,2,3に限られるものではなく、例えば、DL信号の信号品質を具体的なレベル値によって区分して選択を行うようにしてもよい。
本発明にかかる移動通信システムの概念構成図である。 本発明にかかる移動通信システムの概略システムと移動端末装置の構成を示す概念図である。 実施例1におけるDL信号のシーケンスチャートである。 実施例1におけるセル選択制御処理のフローチャートである。 実施例1のセル選択基準の選択テーブルである。 実施例2のシーケンスチャートである。 実施例3のセル選択基準の選択テーブルである。
符号の説明
NodeB 無線基地局装置
UE 移動端末装置
C1 マクロセル
C10〜C16マイクロセル
H 建物
RNC 基地局制御装置

Claims (9)

  1. 複数の無線基地局装置と移動端末装置とを備え、前記複数の無線基地局装置により性格の異なる複数のセルが同じエリアをカバーする移動通信システムにおいて、前記無線基地局装置は移動端末装置に向けてセルの報知情報を含むDL(下り)信号を送信し、前記移動端末装置は受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質を判定し、この判定に基づいて通信するセル種別を選択することを特徴とする移動通信システム。
  2. 前記セルの報知情報は、セル種別又はSCC(Scrambling Code )であることを特徴とする請求項1に記載の移動通信システム。
  3. 前記報知情報を複数の無線基地局装置に接続される基地局制御装置から各無線基地局装置に通知し、各無線基地局装置は当該通知された報知情報を含むDL信号を移動端末装置に送信することを特徴とする請求項2に記載の移動通信システム。
  4. 前記移動端末装置は、報知情報に基づいて判定したセル種別のそれぞれにおいて受信した複数のDL信号について受信品質を判定し、これら複数の受信品質を対比していずれかのセル種別を選択することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の移動通信システム。
  5. 前記無線基地局装置はマクロセルを形成する無線基地局装置とマイクロセルを形成する無線基地局装置とを含み、前記移動端末装置は自身が在圏するセルがマクロセルとマイクロセルのいずれか又は両方であることを判定し、両方を判定したときにDL信号の受信品質に基づいてセル種別を選択することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の移動通信システム。
  6. 前記移動端末装置は、GPS(Global Positioning System )機能を備えており、前記セル種別の選択に際してGPSの受信状態を参照することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の移動通信システム。
  7. 複数の無線基地局装置を備え、前記複数の無線基地局装置により性格の異なる複数のセルが同じエリアをカバーする移動通信システムの移動端末装置であって、前記無線基地局装置から送信されるDL信号に含まれるセルの報知情報に基づいてセルを判定する手段と、判定した各セルで受信したDL信号の受信品質を判定する手段と、受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質の判定に基づいて通信するセル種別を選択する手段を備えることを特徴とする移動端末装置。
  8. 前記移動端末装置はGPS機能を備え、前記セル種別を選択する手段はGPS機能でのGPS受信状態を参照してセル種別の選択を行うことを特徴とする請求項7に記載の移動端末装置。
  9. 複数の無線基地局装置と移動端末装置とを備え、前記複数の無線基地局装置により性格の異なる複数のセルが同じエリアをカバーする移動通信システムにおいて、前記無線基地局装置から移動端末装置に向けてセルの報知情報を含むDL信号を送信し、前記移動端末装置は受信したDL信号の報知情報とDL信号の信号品質を判定し、この判定に基づいて通信するセル種別を選択することを特徴とする移動通信システムにおけるセル選択方法。

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