JP2011114430A - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンドオーバーに費やす時間を削減して、通信装置が高速で移動する場合でも、ハンドオーバーの成功確率を高めた通信装置および通信方法を提供する。
【解決手段】ハンドオーバー先決定部１１では、通信品質判定部１０での通信品質の判定の結果と、データ保持部１２に保持された、ハンドオーバー先の基地局に関する優先度情報とに基づいてハンドオーバー先を決定し、ハンドオーバー実行部１３でハンドオーバーが実行される。
【選択図】図３

Description

本発明は、通信装置および通信方法に関し、特に移動体通信におけるハンドオーバーの技術に関する。

携帯電話機のように、移動しながら基地局（以後、ＢＳと略記する場合あり）と通信を行う通信装置では、通信装置が通信中の基地局から離れると、通信装置と基地局との通信品質が悪化し、さらに離れると当該通信装置は基地局と通信ができなくなる。それを防ぐため、通信装置は、自身と通信している基地局との間の通信品質が悪化した場合に、通信装置の接続先を、当該基地局から、通信品質が良い別の基地局に切り替える動作、いわゆる、ハンドオーバーを行う。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６シリーズ、通称ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）でのハンドオーバー（以後、ＨＯと略記する場合あり）では、各基地局は、自らの周辺のＢＳ情報をＭＯＢ-ＮＢＲ-ＡＤＶ（Mobile Neighbor Advertisement）というブロードキャスト情報で定期的に通信装置（以後、ＭＳと略記する場合あり）に通知する。

一方、ＭＳでは、隣接する基地局のスキャンのため、ＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＥＱ（Mobile Scanning interval allocation request）を用いて自らが接続している基地局に一時切断を要求する。これを受けた基地局は、一時切断の許可をＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＳＰ（Mobile Scanning interval allocation response）を用いてＭＳに与え、それを受けたＭＳは、基地局との接続を一時切断し、ハンドオーバー候補となる基地局のスキャンを行う。そして、スキャン結果を、ＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＥＰ（Mobile Scanning result report）を用いてＢＳに報告する。

その後、ＭＳは、スキャン結果中の最も電波状況の良い基地局に接続できるように、現在接続中の基地局にＭＯＢ-ＭＳＨＯ-ＲＥＱ（Mobile ＭＳＨＯ request）を送り、その基地局からＭＯＢ-ＢＳＨＯ-ＲＳＰ（Mobile ＢＳＨＯ response）によってハンドオーバーの許可を受けてからハンドオーバーを開始し、ＭＳは他の基地局に接続を切り替える。

このように、ハンドオーバーにおいては種々のステップを経る必要があり、通信装置が高速で移動している場合にはハンドオーバーが追いつかず、接続が途切れたり、ハンドオーバーが繰り替えされるという可能性がある。

特許文献１には、ハンドオーバーを高速に行う技術の一例が開示されている。

特開２００８−２６３５９５号公報

高速で移動する通信装置においてハンドオーバーの成功確率を高めることは大きな課題となっている。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ハンドオーバーに費やす時間を削減して、通信装置が高速で移動する場合でも、ハンドオーバーの成功確率を高めた通信装置および通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る通信装置は、移動体で使用され、前記経路に隣接する複数の基地局について、基地局に関する情報である基地局情報を取得し、該基地局情報に基づいてハンドオーバーを実行する通信装置であって、無線信号を授受する通信部と、前記通信部で受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号を送信した基地局との通信品質の判定を行う通信品質判定部と、前記複数の基地局のうち接続中の基地局からハンドオーバーする際のハンドオーバー先の候補として、前記基地局情報に基づいて優先順位が付与されたハンドオーバー候補基地局の情報を、前記複数の基地局のそれぞれについて集めた優先度情報データと、前記通信品質判定部での通信品質の判定結果とに基づいてハンドオーバー先を決定するハンドオーバー先決定部とを備えている。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記通信装置が、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記基地局情報が、前記複数の基地局について予め準備され、前記通信部を介して外部より入力され、前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先順位に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、前記オフセット値は、前記優先順位が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定される。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記基地局情報が、前記複数の基地局がそれぞれ保持しているＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）およびＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）を含むシステムパラメータ、および前記複数の基地局のそれぞれに隣接している他の基地局の情報を含んでいる。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記通信部で受信した前記無線信号に基づいてハンドオーバー先の基地局との接続状態を計測し、計測した前記接続状態に基づいて、前記優先順位を数値化した優先度を算出する優先度算出部をさらに備え、算出した前記優先度に基づいて前記優先度情報データを更新する。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記接続状態が、前記ハンドオーバー先の基地局との間の接続時間および、前記ハンドオーバー先の基地局との間で授受される信号のスループットにより計測される。

本発明に係る通信装置の一態様は、前記基地局情報が、前記複数の基地局について予め準備され、前記通信部を介して外部より入力され、前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、前記優先順位を数値化した前記優先度と、前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先度に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、前記オフセット値は、前記優先度の数値が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定される。

本発明に係る通信方法は、移動体で使用され、前記経路に隣接する複数の基地局について、基地局に関する情報である基地局情報を取得し、該基地局情報に基づいてハンドオーバーを実行する通信方法であって、前記複数の基地局のうち接続中の基地局からハンドオーバーする際のハンドオーバー先の候補として、前記基地局情報に基づいて優先順位が付与されたハンドオーバー候補基地局の情報を、前記複数の基地局のそれぞれについて集めた優先度情報データを取得するステップ(ａ)と、無線信号に基づいて前記接続中の基地局との間での第１の通信品質の判定を行うステップ(ｂ)と、前記第１の通信品質が低下した場合に、前記優先度情報データに基づいて前記ハンドオーバー候補基地局の全てについてスキャンを実施するステップ(ｃ)と、前記ステップ(ｃ)によるスキャンで得られた、前記ハンドオーバー候補基地局との間の通信品質に基づいた第２の通信品質と、前記第１の通信品質とを比較し、前記第１の通信品質よりも前記第２の通信品質の高い基地局をハンドオーバー先として決定するステップ(ｄ)とを備えている。

本発明に係る通信方法の一態様は、前記通信装置が、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される。

本発明に係る通信方法の一態様は、前記基地局情報が、前記複数の基地局について予め準備され、前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先順位に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、前記オフセット値は、前記優先順位が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定され、前記ステップ(ｄ)は、前記ハンドオーバー候補基地局との間の前記通信品質に、前記優先順位が最も高い前記ハンドオーバー候補基地局に設定された前記オフセット値を加算して前記第２の通信品質の指標値とするステップを含む。

本発明に係る通信方法の一態様は、ハンドオーバー先の基地局との接続状態を計測するステップ(ｅ)と、前記ステップ(ｅ)で計測した前記接続状態に基づいて、前記優先順位を数値化した優先度を算出するステップ(ｆ)をさらに備え、算出した前記優先度に基づいて前記優先度情報データを更新する。

本発明に係る通信装置によれば、ハンドオーバーに費やす時間を削減して、通信装置が高速で移動する場合でも、ハンドオーバーの成功確率を高めることができる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される通信装置において、ハンドオーバーの成功確率を高めることができる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、ハンドオーバー候補基地局に対して優先順位に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含むことで、優先順位が高いハンドオーバー候補基地局が、ハンドオーバー先として選択される可能性を高めることができる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、基地局情報が、ＤＣＤおよびＵＣＤを含むシステムパラメータ、および複数の基地局のそれぞれに隣接している他の基地局の情報を含んでいるので、ハンドオーバーに際してこれらの情報を改めて取得する必要がなく、ハンドオーバーのための準備動作を削減できる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、最新の基地局情報に基づいた優先度情報データを使用してハンドオーバーすることができ、ハンドオーバーの成功確率を高め、また、良好な接続状態を提供するハンドオーバー先が選択される可能性を高めることができる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、現実的なパラメータに基づいた接続状態の計測が可能となる。

本発明に係る通信装置の一態様によれば、ハンドオーバー候補基地局に対して優先度に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含むことで、優先度の数値が高いハンドオーバー候補基地局が、ハンドオーバー先として選択される可能性を高めることができる。

本発明に係る通信方法によれば、ハンドオーバーに費やす時間を削減して、通信装置が高速で移動する場合でも、ハンドオーバーの成功確率を高めることができる。

本発明に係る通信方法の一態様によれば、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される通信装置において、ハンドオーバーの成功確率を高めることができる。

本発明に係る通信方法の一態様によれば、優先順位が高いハンドオーバー候補基地局が、ハンドオーバー先として選択される可能性を高めることができる。

本発明に係る通信方法の一態様によれば、優先度の数値が高いハンドオーバー候補基地局が、ハンドオーバー先として選択される可能性を高めることができる。

線路に隣接する基地局と、各基地局の通信圏とを模式的に示す図である。 従来のハンドオーバーのシーケンスの概略を示すフローチャートである。 本発明に係る通信装置の実施の形態のレピーターの構成を示すブロック図である。 列車内での無線通信を可能にするためのネットワークを介した通信システムを示す概念図である 本発明に係る通信装置の実施の形態のレピーターによる基地局とのハンドオーバーの一例を示す図である。 基地局に関する優先度情報データを示す図である。 本発明に係る通信装置の実施の形態のレピーターにおけるハンドオーバーのシーケンスを説明する図である。 本発明に係る通信装置の実施の形態の変形例のレピーターの構成を示すブロック図である。 本発明に係る通信装置の実施の形態の変形例のレピーターにおけるハンドオーバーのシーケンスを説明する図である。 更新前の優先度情報データを示す図である。 更新後の優先度情報データを示す図である。

＜はじめに＞
発明者は、高速で移動する通信装置であっても、鉄道や高速道路などの定まった経路上を移動する移動体で使用する場合は、経路上の基地局（以後、ＢＳと略記する場合あり）が予め判っていることに着目し、予め経路上の基地局の情報を蓄積したデータベースを用いることで、スキャン対象となる基地局の絞り込みや、無駄なハンドオーバー（以後、ＨＯと略記する場合あり）実行の回数を制限するという技術的思想に到達した。

本発明は当該技術的思想に基づいてなされており、鉄道や高速道路などの定まった経路上を移動する移動体で通信装置を使用する場合に有効な発明である。

以下では、定まった経路として鉄道を例に採り、列車内に設置されるレピーターと呼称される中継機に本発明を適用する場合について説明する。

図１は、列車ＴＲが進む線路に隣接する基地局と、各基地局の通信圏（基地局を囲む円で表記）とを模式的に示しており、線路に沿って、ＢＳ１、ＢＳ２およびＢＳ３の３つの基地局が存在する場合を想定している。

列車の進行方向（矢示方向）において、まずＢＳ１が存在しており、列車ＴＲ内のレピーターはＢＳ１と接続している。

列車ＴＲが移動を続けると、やがてはＢＳ１の通信圏から外れるため、レピーターとＢＳ１とは、列車ＴＲがＢＳ１の通信圏内にあるときから、ハンドオーバーに向けての準備を始める。

図２には、従来のハンドオーバーのシーケンスの概略をフローチャートとして示している。図２において、ステップＳ１でＢＳ１に接続されたレピーターは、ＢＳ１に隣接する各基地局よりＭＯＢ-ＮＢＲ-ＡＤＶを用いて、自らの周辺の基地局（ＢＳ１〜ＢＳｎ）の基地局情報を定期的に受信する（ステップＳ２）。

レピーターでは、現在接続しているＢＳ１との間での電波状況を、ＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio、搬送波対干渉・雑音比）や、スロット受信電力（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indication）の値などに基づいて判定し（ステップＳ３）、電波状況が良好であれば電波状況の確認処理を繰り返すが、電波状況が悪化していると判断した場合は、周辺の基地局について、ＣＩＮＲ等の通信品質を示す指標値を測定するいわゆるスキャンを実施する（ステップＳ４）。このスキャンは、ＢＳ情報を取得した周辺の全ての基地局（ＢＳ１〜ＢＳｎ）について実施されるまで繰り返され、それが終わると、測定したＣＩＮＲ等の指標値に基づいて、隣接する基地局の通信品質が、現在接続しているＢＳ１の通信品質よりも良好か否かについて判定し（ステップＳ５）、隣接する基地局の通信品質の方が良好な場合には、最も通信品質の良好な基地局に対してハンドオーバーを実行する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ５において、現在接続しているＢＳ１の通信品質の方が良好と判定された場合は、ステップＳ３以下の処理を繰り返す。

ここで、ステップＳ４のスキャンを実施するには、先に説明したように、レピーターと現在接続しているＢＳ１との間で、ＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＥＱ、ＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＳＰおよびＭＯＢ-ＳＣＡＮ-ＲＥＰなどの信号を介した情報の授受が必要であり、１つの基地局に対するスキャンを実行するだけでも時間を要し、これを周辺の全ての基地局について実行するとなると、多大な時間を要することは言うまでもない。

さらに、このように多大な時間をかけてスキャンを実行し、その結果得られた新たな基地局にハンドオーバーしたとしても、さらに新たなハンドオーバーが必要となる場合もある。

例えば、図１に示すように、ＢＳ１の次にＢＳ３があり、その次にＢＳ２が存在する場合で、ＢＳ１〜ＢＳ３の通信圏が互いにオーバーラップしているような場合、ＢＳ３の通信圏とＢＳ１の通信圏とがオーバーラップする領域（図中星マークの領域）で、ＢＳ３の信号強度が強くなると、レピーターはＢＳ３を選択してハンドオーバーするが、列車ＴＲはすぐにＢＳ３の通信圏とＢＳ２の通信圏とがオーバーラップする領域に入り、ＢＳ２の信号強度が強くなると、レピーターはＢＳ２を選択して再びハンドオーバーすることになる。このように、ハンドオーバーを繰り返すと、レピーターを介して通信している列車ＴＲ内の携帯電話等の携帯機器では、ハンドオーバーのたびに一時的に通信が途切れるなどの不具合が連続することとなる。

＜実施の形態＞
＜装置構成＞
図３は、本発明に係る通信装置の実施の形態として、列車内に設置されるレピーター１００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、レピーター１００は、送受信アンテナ４が接続された無線通信部１と、復調部５と、変調部６と、通信品質判定部１０と、ハンドオーバー先決定部１１と、データ保持部１２と、ハンドオーバー実行部１３とを備えている。なお、図３においては、発明に係る構成についてのみ示しており、他の構成は省略している。

レピーター１００において、送受信アンテナ４で受信した受信信号は無線通信部１の受信部２に入力され、増幅処理やダウンコンバートを行って、ベースバンド信号に変換して出力する。なお、送受信アンテナ４で受信される信号は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調方式やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式などで変調されている。

ベースバンド信号に変換された信号は、復調部５に与えられて誤り訂正処理等が実行されるとともに、通信品質判定部１０に与えられ、通信品質の判定が行われる。

ハンドオーバー先決定部１１では、通信品質判定部１０での通信品質の判定の結果と、データ保持部１２に保持された、ハンドオーバー先の基地局に関する優先度情報とに基づいて、ハンドオーバー先を決定し、ハンドオーバー実行部１３でハンドオーバーが実行される。

また、変調部５では、ＢＰＳＫ変調方式やＱＰＳＫ変調方式などを用いて信号を再び変調し、無線通信部１の送信部６を介して送受信アンテナ４から送信する。

＜装置動作＞
次に、レピーター１００の動作について説明する。図４は、列車内での無線通信を可能にするためのネットワークを介した通信システムを示す概念図である。図４に示すように、当該通信システムは、インターネットなどのネットワークＮＷと、列車ＴＲ内のレピーター（図示せず）と、ネットワークキャリアが運営する基地局情報管理サーバＳＶと、複数の基地局（ＢＳ０〜ＢＳｎ）とで構成されている。

基地局情報管理サーバＳＶには、管理化にある全線路について隣接して存在する全基地局について、各基地局の保持しているＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）やＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）などのシステムパラメータ、および各基地局のそれぞれに隣接している他の基地局の情報がデータベースとして保持されている。列車内に配置されたレピーター１００は、列車ＴＲが駅ＳＴに停止している間に基地局情報管理サーバＳＶに接続し、これから列車ＴＲが通る線路に隣接して存在する基地局情報を取得する。この動作は、レピーター１００が該当する路線上を何度も通っており、既に基地局情報を有している場合は不要であるが、レピーター１００がリセットされた場合や列車ＴＲが新たな路線を走るなどの場合には必要となる。また、長距離列車などでは、全行程について全ての基地局情報を一度に取得するのではなく、行程の先々で、情報を更新しながら進むという場合には、所定の停車駅ごとに基地局情報を入手する場合に必要となる。

図５は、レピーター１００による基地局とのハンドオーバーの一例を示す図であり、列車ＴＲがこれから進む線路に隣接する基地局と、各基地局の通信圏（基地局を囲む円で表記）を模式的に示しており、線路に沿って、ＢＳ０〜ＢＳ５の６つの基地局が存在する場合を想定している。

列車ＴＲの進行方向（矢示方向）において、まずＢＳ０が存在しており、次の、ＢＳ１とＢＳ２とは線路を挟んで対向して存在している。さらに次のＢＳ３とＢＳ４とは線路を挟んで対向して存在し、最後にＢＳ５が存在している。なお、各基地局の通信圏は何れも重複していない。

図５において、レピーター１００がＢＳ０に接続している場合、次に接続すべき基地局としては線路上に通信圏がオーバーラップしているＢＳ１が望ましい。一方、ＢＳ２の通信圏は線路上にオーバーラップしていないので、ハンドオーバー先としては望ましくない。このような場合に、ＢＳ２にハンドオーバーされることを防止するために、レピーター１００が基地局情報管理サーバＳＶから取得する基地局情報には、図６に示すような基地局に関する優先度情報データが含まれている。

図６に示すように、優先度情報データには、基地局それぞれについての隣接する基地局の基地局識別番号（ＩＤ）と、隣接基地局それぞれについて設定されたＣＩＮＲのオフセット値とを含んでいる。ＣＩＮＲのオフセット値は、優先度に対応して設定されており、優先度が高い基地局ほど、大きなオフセット値が設定されている。

この優先度情報データに従えば、レピーター１００がＢＳ０に接続している場合、次のハンドオーバー先としては、ＢＳ１およびＢＳ２が候補となり、レピーター１００は、ＢＳ１およびＢＳ２に対するスキャンを実行すれば良く、図２を用いて説明したように、レピーター１００が、各基地局からＭＯＢ-ＮＢＲ-ＡＤＶを用いて、隣接する他の基地局の情報を取得する必要はない。

レピーター１００では、ＢＳ１およびＢＳ２に対するスキャンを実行して、ＣＩＮＲ等の通信品質を示す指標値を取得するが、取得したＣＩＮＲに対して、ＢＳ１のＣＩＮＲにはオフセット値の５ｄＢｍを加算し、ＢＳ２のＣＩＮＲには加算はしない。この結果、ＢＳ１のＣＩＮＲの方がＢＳ２のＣＩＮＲよりも高くなり、ハンドオーバー先としてＢＳ１が選択される可能性が高くなる。

同様に、レピーター１００がＢＳ１に接続している場合、次のハンドオーバー先としては、ＢＳ４、ＢＳ３およびＢＳ２が候補となり、優先度はＢＳ４が最も高く、ＢＳ２が最も低く（この場合は減算値）設定されている。また、レピーター１００がＢＳ２に接続している場合、次のハンドオーバー先としては、ＢＳ４、ＢＳ１およびＢＳ３が候補となり、優先度はＢＳ４が最も高く、ＢＳ３が最も低く（この場合は減算値）設定されている。また、レピーター１００がＢＳ３に接続している場合、次のハンドオーバー先としては、ＢＳ５およびＢＳ４が候補となり、優先度はＢＳ５の方が高く設定されている。また、レピーター１００がＢＳ４に接続している場合、次のハンドオーバー先としては、ＢＳ５およびＢＳ３が候補となり、優先度はＢＳ５の方が高く設定されている。

なお、図６においては、列車ＴＲの進行方向前方に存在する基地局のみをハンドオーバー候補として設定する例を示したが、列車ＴＲの進行方後方に存在する基地局について、間違ってハンドオーバーされることを防止するために、当該基地局も候補とし、ＣＩＮＲのオフセット値としては大きな減算値を設定するようにしても良い。

ここで、優先度およびＣＩＮＲのオフセット値を含む優先度情報データは、各基地局におけるハンドオーバーの成功率、通信安定度などの蓄積された情報に基づいて基地局情報管理サーバＳＶにおいて設定し、基地局情報としてレピーター１００に与える構成としても良いが、基地局情報管理サーバＳＶから、基地局情報として各基地局におけるハンドオーバーの成功率、通信安定度などの情報を受けたレピーター１００において自ら設定し、優先度情報データを作成しても良い。

次に、図７に示すフローチャートを用いて、レピーター１００におけるハンドオーバーのシーケンスについて説明する。なお、優先度情報データは、先に説明したように列車ＴＲが駅ＳＴに停止している間に基地局情報管理サーバＳＶから取得しており、以下のシーケンスは、優先度情報データを取得した後のシーケンスである。

図７において、ステップＳ１１でＢＳｘに接続されたレピーター１００では、現在接続しているＢＳｘとの間での電波状況を、通信品質判定部１０においてＣＩＮＲやＲＳＳＩの値などに基づいて判定し（ステップＳ１２）、電波状況が良好であれば電波状況の確認処理を繰り返すが、電波状況が悪化していると判断した場合は、ハンドオーバー先決定部１１において、データ保持部１２に保持された優先度情報データに従って、ハンドオーバー候補となる基地局のスキャンを実施し、各基地局との間のＣＩＮＲを測定する（ステップＳ１３）。

このスキャンは、優先度情報データに挙げられた全ての基地局について実施されるまで繰り返され、それが終わると、測定したＣＩＮＲに基づいて、隣接する基地局の通信品質が、現在接続しているＢＳｘの通信品質よりも良好か否かについて判定し（ステップＳ１４）、隣接する基地局の通信品質の方が良好な場合には、ハンドオーバー候補となる基地局の中から、最も通信品質の高い基地局をハンドオーバー先として決定する（ステップＳ１５）。このとき、優先度情報データに含まれる優先度に基づいて、それぞれの基地局のＣＩＮＲに、オフセット値を加算した後の値に基づいて決定を行う。なお、ステップＳ１４において、現在接続しているＢＳｘの通信品質の方が良好と判定された場合は、ステップＳ１２以下の処理を繰り返す。

そして、決定したハンドオーバー先の基地局に対してハンドオーバー実行部１３においてハンドオーバーを実行する（ステップＳ１６）。

＜効果＞
このように、レピーター１００においては、列車ＴＲが通る線路に隣接して存在する基地局情報を予め取得し、優先度情報データに基づいてハンドオーバー先となる基地局を決定し、ハンドオーバーを実行するので、ハンドオーバー候補となる基地局を探すために現在通信中の基地局に隣接する全ての基地局からＭＯＢ-ＮＢＲ-ＡＤＶを用いて、それぞれに隣接する他の基地局の情報を取得する必要がなく、定期的に送られるＭＯＢ-ＮＢＲ-ＡＤＶを待つ必要もなく、基地局情報の取得に費やす時間を削減できる。また、現在通信中の基地局に隣接する全ての基地局をハンドオーバー候補とする必要がないので、スキャンの対象となる基地局を絞り込むことができ、ハンドオーバーのための準備動作を削減でき、結果として、ハンドオーバーに費やす時間を削減することができる。

＜変形例＞
以上説明した実施の形態に係るレピーター１００においては、優先度情報データにおいて、ハンドオーバー先となる基地局候補の優先度の高い順に、ＣＩＮＲに加えるオフセット値を高い値とすることで、優先度の高い基地局に優先的にハンドオーバーされる構成としたが、この優先度情報は基地局情報管理サーバＳＶから与えられた基地局情報に基づいて設定されるものであり、固定的な情報であった。

しかし、列車ＴＲが線路上を走行するたびに各基地局との接続状態を計測し、当該計測結果に基づいて新たな優先度を設定する構成としても良い。

図８は、実施の形態の変形例に係るレピーター１００Ａの構成を示すブロック図である。なお、図３に示したレピーター１００と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図８に示すように、レピーター１００Ａは、図３に示したレピーター１００の各構成に加えて、計測した基地局との接続状態に基づいて、新たな優先度を算出する優先度算出部１５を備え、算出した優先度をデータ保持部１２に与えて優先度データを更新する構成となっている。

優先度算出部１５には、受信部２においてベースバンド信号に変換された信号が与えられ、当該信号のスループットおよび接続時間が計測され、現在接続している基地局との接続状態が計測され、当該計測結果に基づいて新たな優先度を算出する。

次に、図９に示すフローチャートを用いて、レピーター１００Ａにおけるハンドオーバーのシーケンスおよび優先度の更新について説明する。

図９において、ステップＳ２１でＢＳｘに接続されたレピーター１００ＡがＢＳｙにハンドオーバーされると、優先度算出部１５において、ＢＳｙとの間での信号のスループット（単位時間当たりの受信または送信データ量）および接続時間の計測が開始される（ステップＳ２２）。

また、現在接続しているＢＳｙとの間での電波状況を、通信品質判定部１０においてＣＩＮＲの値などに基づいて判定し（ステップＳ２３）、電波状況が良好であれば電波状況の確認処理を繰り返すが、電波状況が悪化していると判断した場合は、ハンドオーバー先決定部１１において、データ保持部１２に保持された優先度情報データに従って、ハンドオーバー候補となる基地局のスキャンを実施する（ステップＳ２４）。このスキャンは、優先度情報データに挙げられた全ての基地局について実施されるまで繰り返され、それが終わると、測定したＣＩＮＲに基づいて、隣接する基地局の通信品質が、現在接続しているＢＳｘの通信品質よりも良好か否かについて判定し（ステップＳ２５）、隣接する基地局の通信品質の方が良好な場合には、ハンドオーバー候補となる基地局の中から、最も通信品質の高い基地局をハンドオーバー先として決定する（ステップＳ２６）。このとき、優先度情報データに含まれる優先度に基づいて、それぞれの基地局のＣＩＮＲに、オフセット値を加算した後の値に基づいて決定を行う。なお、ステップＳ２５において、現在接続しているＢＳｘの通信品質の方が良好と判定された場合は、ステップＳ２３以下の処理を繰り返す。

ハンドオーバー先を決定すると、優先度算出部１５では、スループットおよび接続時間の計測を終了し（ステップＳ２７）、計測したスループットおよび接続時間に基づいて、ＢＳｙの優先度を算出し（ステップＳ２８）、算出した優先度に基づいて、先に接続していたＢＳｘにおける優先度情報データの更新（優先度の並べ替え）を行う（ステップＳ２９）。

そして、決定したハンドオーバー先の基地局に対してハンドオーバー実行部１３においてハンドオーバーを実行する（ステップＳ３０）。

ここで、優先度算出部１５における優先度の算出処理についてさらに説明する。新たな優先度（Ｐnew）の算出においては、例えば、以下の数式を使用する。

Ｐnew＝（Ｗ₁Ｓ＋Ｗ₂Ｔ）×（１−α）＋Ｐold×α
上式において、Ｗ₁およびＷ₂は重み係数であり、Ｓは平均スループット、Ｔは接続時間でありαは忘却係数を表し、Ｐoldは、ＢＳｘにおける優先度情報データにある現在のＢＳｙの優先度である。

ここで、平均スループットＳとは、スループットの計測開始から計測終了までの期間にＢＳｙとの間での信号の送受信を何度か繰り返して得られたスループットの平均値である。

接続時間Ｔは、ＢＳｙとの間での信号の送受信が途切れずに続いている場合の時間の総計である。

重み係数Ｗ₁およびＷ₂は、平均スループットＳおよび接続時間Ｔのどちらをより重視するかの係数であり、経験的に設定すれば良い。

忘却係数αは、現在の優先度Ｐoldの値を重視するか、軽視するかを決定する係数であり、測定結果のバラツキを考慮し、過去の測定結果も考慮して設定される１より小さな値である。従って、測定結果のバラツキが大きな基地局との通信であり、測定結果が１０回に１回の信頼性しかない場合には、例えばα＝０．９とすることで、現在の優先度Ｐoldの値を重視するという設定が可能である。

なお、上記数式において、平均スループットＳは、実際の測定値は例えば、１Ｍｂｐｓ（１秒間当たり１Ｍビット）、接続時間はｍｓｅｃなどの値となるが、これをそのまま使用するのではなく、優先度の数値に合わせた数値、例えば、１Ｍｂｐｓであれば「１０００」という値に換算して使用することで、単位系の不整合は解消される。

このようにして算出したＢＳｙの優先度は、ＢＳｙとの接続状態の良否を反映した数値であり、高い優先度が算出された場合は、ＢＳｘからＢＳｙにハンドオーバーしたことによって有利な接続状態となったことを表しており、先に接続していたＢＳｘにおける優先度情報データを更新することが望ましい。

図１０には、ＢＳｘにおける現在の優先度情報データを示す。レピーター１００Ａが先に接続していたＢＳｘからハンドオーバーする際には、図１０に示すような優先度情報データを用いてＢＳｙにハンドオーバーしている。

図１０に示すよう優先度情報データは、図６を用いて説明した優先度情報データと同様に、基地局の基地局識別番号（ＩＤ）と、基地局それぞれについて設定されたＣＩＮＲのオフセット値とを含むとともに、数値化された優先度が示されている。優先度の数値が高いほど優先的にハンドオーバーされることを表しており、ＣＩＮＲのオフセット値は、優先度が高い基地局ほど、大きな値に設定されている。

すなわち、図１０においては、優先度の数値が１４のＢＳｙが優先度が最も高く、ＣＩＮＲのオフセット値が７ｄＢｍに設定されており、この値を加算することで、ＢＳｙがハンドオーバー先として選択されたわけであるが、ＢＳ１の優先度の数値は１２であり、ＣＩＮＲのオフセット値は６ｄＢｍで、ＢＳｙとの差が小さい。従って、測定したＣＩＮＲの値によってはＢＳ１にハンドオーバーされる可能性も含んでいる。

しかし、先に説明したように、ＢＳｙにハンドオーバーした後に、ＢＳｙでの接続状態の良否を反映した優先度を新たに算出することで、図１０に示す優先度情報データを更新することができる。

図１１には、更新後の優先度情報データを示す。図１１に示すように、ＢＳ１、ＢＳ２およびＢＳ３については優先度の値およびオフセット値に変更はないが、ＢＳｙについては優先度の値が２０に更新され、オフセット値も１０ｄＢｍに更新されている。この結果、２番目に優先度の高いＢＳ１に対しても明らかに相違し、ハンドオーバー先の選択に際してはＢＳｙが選択される可能性が高くなる。

ここで、オフセット値も優先度とともに変更されているが、オフセット値については予め優先度の値に対応して変更されるように規則を定めておけば良く、その規則は経験に基づいて設定すれば良い。

なお、上記においては、ハンドオーバー先のＢＳｙでの接続状態が良好で、優先度の値が高くなる事例を示したが、反対に、接続状態が不良の場合には、優先度の値が低くなるように更新されることもある。

このように、レピーター１００Ａにおいては、列車ＴＲの走行中に、ハンドオーバー先の基地局において、当該基地局との接続状態を計測し、接続状態の良否を反映した優先度を新たに算出して、ハンドオーバー先の基地局の優先度を更新する学習機能を備えているので、列車ＴＲが同じ路線を繰り返し通る場合には、常に最新の基地局情報に基づいた優先度情報データを使用してハンドオーバーすることができ、ハンドオーバーの成功確率を高め、また、良好な接続状態を提供するハンドオーバー先が選択される可能性がより高くなるので、ハンドオーバー先での接続状態が悪く、利用者に不快感を与えることを防止できる。

なお、上記の説明においては、レピーター１００Ａは、ハンドオーバー先の基地局での接続状態に基づいて、優先度の値を算出して優先度情報データを更新するものとしたが、ハンドオーバー先の基地局から、当該基地局の保持しているＤＣＤやＵＣＤなどのシステムパラメータ、および当該基地局に隣接している他の基地局の情報を取得し、基地局情報として保持するようにしても良い。これにより、常に新しい基地局情報を入手することができる。

ここで、優先度情報データは、実施の形態において説明したように、基地局情報管理サーバＳＶから与えられた基地局情報に基づいて初期値を設定し、列車ＴＲが線路上を走行するたびに更新する構成としても良いし、初期状態としては何の値も設定されておらず、列車ＴＲが所定の路線を最初に通る際には、従来的な手法で路線に隣接する基地局群とアクセスしながらハンドオーバーし、ハンドオーバー先の基地局では、上述した処理を経て当該基地局の優先度の値を算出して優先度情報データを作成し、次に同じ路線を通る際には当該優先度情報データを使用してハンドオーバーするという方法を採っても良い。この場合は、基地局情報管理サーバＳＶから基地局情報を得る必要がないという利点がある。

＜応用例＞
本発明に係る実施の形態およびその変形例においては、定まった経路として鉄道を例に採り、列車内に設置されるレピーターに本発明に係る通信装置を適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、定まった経路上を移動する移動体で使用する通信装置であれば本発明を適用することで、上記と同様の効果が得られる。

例えば、高速道路を走行する定期バスに配置されるレピーターや、高速道路を走行する自動車で使用する携帯電話機等に適用することも可能であり、その場合は、当該自動車に搭載されたナビゲーションシステムから、基地局情報を得る構成とすれば良い。

すなわちナビゲーションシステムを使用して、自動車の走行経路を決めた場合、当該ナビゲーションシステムからは、走行経路に隣接する基地局の基地局情報が本発明を適用した携帯電話機に与えられ、以後は、当該基地局情報から得られる優先度情報データに基づいて走行中にハンドオーバー先を決定するという動作が可能となる。もちろん、変形例において説明したように、自動車が走行経路を通るたびに優先度情報データを更新するという構成を採っても良い。この構成は、高速道路を何度も行き来する長距離トラックなどで使用する携帯電話機にとって有効である。

また、高速道路を走行する自動車に限定されるものでもなく、一般道路の予め決まった走行経路を通る自動車で使用する携帯電話機に適用することも有効である。

この場合も、当該自動車に搭載されたナビゲーションシステムを使用して、自動車の走行経路を決め、当該ナビゲーションシステムから、走行経路に隣接する基地局の基地局情報を得ることになる。

１ 無線通信部
１０ 通信品質判定部
１１ ハンドオーバー先決定部
１５ 優先度算出部

Claims (11)

1. 移動体で使用され、前記経路に隣接する複数の基地局について、基地局に関する情報である基地局情報を取得し、該基地局情報に基づいてハンドオーバーを実行する通信装置であって、
   無線信号を授受する通信部と、
   前記通信部で受信した前記無線信号に基づいて、前記無線信号を送信した基地局との通信品質の判定を行う通信品質判定部と、
   前記複数の基地局のうち接続中の基地局からハンドオーバーする際のハンドオーバー先の候補として、前記基地局情報に基づいて優先順位が付与されたハンドオーバー候補基地局の情報を、前記複数の基地局のそれぞれについて集めた優先度情報データと、前記通信品質判定部での通信品質の判定結果とに基づいてハンドオーバー先を決定するハンドオーバー先決定部とを備える、通信装置。
2. 前記通信装置は、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される、請求項１記載の通信装置。
3. 前記基地局情報は、前記複数の基地局について予め準備され、前記通信部を介して外部より入力され、
   前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、
   前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先順位に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、
   前記オフセット値は、前記優先順位が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定される、請求項１または請求項２記載の通信装置。
4. 前記基地局情報は、
   前記複数の基地局がそれぞれ保持しているＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）およびＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）を含むシステムパラメータ、および前記複数の基地局のそれぞれに隣接している他の基地局の情報を含む、請求項３記載の通信装置。
5. 前記通信部で受信した前記無線信号に基づいてハンドオーバー先の基地局との接続状態を計測し、計測した前記接続状態に基づいて、前記優先順位を数値化した優先度を算出する優先度算出部をさらに備え、
   算出した前記優先度に基づいて前記優先度情報データを更新する、請求項１または請求項２記載の通信装置。
6. 前記接続状態は、
   前記ハンドオーバー先の基地局との間の接続時間および、
   前記ハンドオーバー先の基地局との間で授受される信号のスループットにより計測される、請求項５記載の通信装置。
7. 前記基地局情報は、前記複数の基地局について予め準備され、前記通信部を介して外部より入力され、
   前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、
   前記優先順位を数値化した前記優先度と、
   前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先度に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、
   前記オフセット値は、前記優先度の数値が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定される、請求項５記載の通信装置。
8. 移動体で使用され、前記経路に隣接する複数の基地局について、基地局に関する情報である基地局情報を取得し、該基地局情報に基づいてハンドオーバーを実行する通信方法であって、
   (ａ)前記複数の基地局のうち接続中の基地局からハンドオーバーする際のハンドオーバー先の候補として、前記基地局情報に基づいて優先順位が付与されたハンドオーバー候補基地局の情報を、前記複数の基地局のそれぞれについて集めた優先度情報データを取得するステップと、
   (ｂ)無線信号に基づいて前記接続中の基地局との間での第１の通信品質の判定を行うステップと、
   (ｃ)前記第１の通信品質が低下した場合に、前記優先度情報データに基づいて前記ハンドオーバー候補基地局の全てについてスキャンを実施するステップと、
   (ｄ)前記ステップ(ｃ)によるスキャンで得られた、前記ハンドオーバー候補基地局との間の通信品質に基づいた第２の通信品質と、前記第１の通信品質とを比較し、前記第１の通信品質よりも前記第２の通信品質の高い基地局をハンドオーバー先として決定するステップとを備える、通信方法。
9. 前記通信装置は、予め決められた経路上を移動する移動体で使用される、請求項８記載の通信方法。
10. 前記基地局情報は、前記複数の基地局について予め準備され、
    前記優先度情報データは、前記基地局情報に含まれ、
    前記ハンドオーバー候補基地局に対して前記優先順位に対応して設定された、通信品質を示す値に加算するオフセット値を含み、
    前記オフセット値は、前記優先順位が高い前記ハンドオーバー候補基地局ほど、ハンドオーバー先として選択される可能性が高まる値に設定され、
    前記ステップ(ｄ)は、
    前記ハンドオーバー候補基地局との間の前記通信品質に、前記優先順位が最も高い前記ハンドオーバー候補基地局に設定された前記オフセット値を加算して前記第２の通信品質の指標値とするステップを含む、請求項８または請求項９記載の通信方法。
11. (ｅ)ハンドオーバー先の基地局との接続状態を計測するステップと、
    (ｆ)前記ステップ(ｅ)で計測した前記接続状態に基づいて、前記優先順位を数値化した優先度を算出するステップをさらに備え、
    算出した前記優先度に基づいて前記優先度情報データを更新する、請求項８または請求項９記載の通信方法。

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