JP2011217314A - 移動通信システムにおける移動機及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信を継続するために不可欠ではないセル切替を抑制すること。
【解決手段】移動機は、サービングセル及び移行先候補セル各々の無線品質を測定する測定部（105、106、108）と、サービングセルの無線品質が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質より悪いか否かを判定し（S4）、サービングセルの無線品質が基準品質より悪かった場合（S4でYES）、サービングセルの無線品質と、移行先候補セルの無線品質とを比較し（S6）、サービングセルを移行先候補セルに切り替えるべきか否かを判定する（S7）セル切替判定部（109）と、サービングセルの切り替えを要求する信号を送信し、サービングセルの切り替えを指示する信号をネットワーク装置から受信する無線通信部（101〜104）とを有する。
【選択図】図１

Description

開示される発明は、移動通信システムにおける移動機及び方法に関連する。

移動体通信では、移動機は、ネットワーク装置（基地局及び無線ネットワークコントローラを含む）と通信を行う。移動機は、通信対象または通信候補となる複数のセルを検出し、それらのセルにおける無線品質を測定する。通信候補セルの無線品質の測定値が、予め設定した条件を満足する場合、通信対象のセルは切り替えられる。例えば、すでに通信しているセルよりも、新規に検出したセルの方が、相対的に良い無線品質をもたらすと判断された場合、通信対象のセルは、その新規に検出されたセルに切り替えられる。

高速ダウンリンクパケットアクセス（HSDPA）方式は、ワイドバンド符号分割多重アクセス（W−CDMA）通信方式において、下り高速通信を実現する。この場合、制御信号を伝送するA−DPCH（Associated Dedicated Physical CHannel）は、最大3つのセルと同時通信を行うが、下りのユーザーデータを伝送するHS−PDSCH（High Speed−Physical Downlink Shared CHannel）は、無線品質が最も良い１つのセルのみを通信対象とする。最良のセルとして選択されているセルは、「サービングセル」（Serving Cell）と呼ばれる。A−DPCHは個別チャネルによる通信なので、ソフトハンドオーバが行われ、サービングセルとの通信を継続したままの状態で、必要に応じて切り替え対象のセルのみが切り替えられる。これに対して、HS−PDSCHは下り共有又は共通チャネル（Shared channel）による通信なので、通信対象となるセルは唯１つであり、ユーザの移動等によりセルの切り替える際、ハードハンドオーバが行われ、一時的に瞬断が起こる。従来のハンドオーバについては、例えば特許文献１に記載されている。

HSDPA方式の通信では、移動機は、サービングセルにおけるパイロットチャネルであるCPICHの品質（SIR等）を測定し、その測定結果に基づいてチャネル品質インジケータ（CQI： Channel Quality Indicator）を導出する。導出されたCQIは移動機からネットワーク装置に通知される。これにより、ネットワーク装置は移動機の受信環境（無線品質）を知ることができ、その環境に応じて下りデータの変調方式や送信データ量を適応的に変えることができる。データ変調方式や送信データ量（又はチャネル符号化率）を適応的に変えることは、適応変復調（Adaptive Modulation and channel Coding）と呼ばれる。CQIの個々の値に対する下りデータの変調方式やトランスポートブロックサイズ（Transport Brock size）等の関係は、3GPP仕様に規定されている（これについては、非特許文献２参照。）。

特開２００８−１７２３７３

３ＧＰＰ ＴＳ２５．３３１ ｖ６．２４．０（２００９−１２） ３ＧＰＰ ＴＳ２５．２１４ ｖ６．１１．０（２００６−１２）

都心部や繁華街等のようにユーザが比較的多数存在する場所では、ネットワーク装置の通信容量を分散させるため、基地局の設置数を増やし、多数のセルを使って通信エリアを構築するのが一般的である。そのため、ユーザが多数存在することが予想される場所で通信を行う場合、移動機は、しばしば多数のセルを検出する。移動機とネットワーク装置が通信を行う際に、通信対象とすることが可能な程度に無線品質が良いセルが多数存在することについては、一長一短がある。ユーザ自身が移動したり、周辺物体が変化すると、フェージング等により無線環境に変動し、通信が途切れやすくなるが、比較的品質が良いセルが多数存在すると、それらに適宜切り替えることで、通信を途切れにくくできるという利点がある。しかしながら、通信候補のセルが多数存在する場合、現在よりも良いセルが発見される回数も増え、相対的な無線品質の変化が生じる度に頻繁に通信セルを切り替えなくてはならなくなってしまう。

HSDPA通信中に通信対象のセルの切り替えが頻繁に起こる場合、サービングセルからのHS−PDSCHの切り替えも頻繁に実施されることになる。上述したように、移動機とネットワーク装置の間において、共通チャネルのHS−PDSCHにより、下りデータがやり取りされている。通信対象のセルを切り替える際、その下りデータのやり取りは一時的に停止され、セル切替の処理が行われる。したがって、HS−PDSCHの切り替えが頻繁に生じる場合、下りデータが途切れる頻度も増すことになり、その結果、下りデータの通信速度が低下するおそれがある。

開示される発明の課題は、通信を継続するために不可欠ではないセル切替を抑制することである。

開示される発明の一形態による移動機は、
サービングセル及び移行先候補セル各々の無線品質を測定する測定部と、
前記サービングセルの無線品質が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質より悪いか否かを判定し、前記サービングセルの無線品質が前記基準品質より悪かった場合、前記サービングセルの無線品質と、前記移行先候補セルの無線品質とを比較し、前記サービングセルを前記移行先候補セルに切り替えるべきか否かを判定するセル切替判定部と、
前記サービングセルの切り替えを要求する信号を送信し、前記サービングセルの切り替えを指示する信号をネットワーク装置から受信する無線通信部と
を有する移動機である。

開示される発明によれば、通信を継続するために不可欠ではないセル切替を抑制することができる。

一実施例による移動機を示す図。 Ec／N₀の測定値及びSIRの予想値の対応関係を示す図。 SIR、CQI及び下りデータ速度の対応関係を示す図。 基準CQIが20である場合に各種テーブル格納部に格納される情報を示す図。 図１の移動機で行われる動作例を示すフローチャート。 図５のステップS4の詳細を示すフローチャート。 上記実施例の変形例を示すフローチャート。

開示される発明の一形態による移動機は、通信中のサービングセルおよびサービングセル以外を含むセルの内、移動機が検出及び測定済みの個々のセルに対して、CQIを求めて保存し、サービングセルのCQIと基準CQIとの絶対値比較を行うことによって、サービングセルの切り替えの要否を判断する移動機である。移動機は、サービングセルを切り替える際に、比較対象となるセルの任意の指標（Ec／N₀、RSCP、パスロス、SIR、CQI等）に対し、絶対値比較によるセル切り替え判断と、相対値比較によるセル切り替え判断とを実行することで、２段階のセル切り替え判断を行う。

HSDPA方式で通信中の通信対象セルの切り替えにおいて、従来は各セルの無線品質を相対的に比較することで、セル切り替え判断を行っていた。このため、無線品質が比較的良好なセルが多数存在する場合、セル切替が頻繁に起こり、下りデータの通信速度が低下することが懸念される。これに対して、開示される発明の一形態によれば、サービングセルが、想定されるデータ通信速度を提供できないことが確認され、かつ検出されたセルが一定の基準を満たした場合にのみ、サービングセルの切り替えを実施するので、不要なセル切り替えを抑制し、データ通信速度の低下を防ぐことができる。

移動機は、通信中のデータ通信速度を一定の間隔で測定して測定値を保存し、過去のデータ通信速度を元に、サービングセルを切り替える際に基準CQIの値を動的に変更してもよい。これにより、基準CQIの値を通信状況に相応しい値に変えることができ、セル切替の適正化をさらに促すことができる。

以下の観点から実施例を説明する。

１．移動機
２．動作例
３．変形例

＜１．移動機＞
図１は一実施例による移動機を示す。図１には、受信部101、受信制御部102、送信部103、送信制御部104、無線品質測定部105、SIR導出部106、各種テーブル格納部107、CQI判定部108、セル切替判定部109、データ通信速度測定部110及び閾値判定部111が、図示されている。図１は、移動機に備わる様々な機能要素の内、本実施例に特に関連する要素を模式的に示しているにすぎない。したがって、図示の各機能要素の分け方は便宜的なものであり、例えば２つ以上の機能要素が１つの手段により実現されてもよい。これらの機能要素は、ソフトウェア、ハードウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。移動機は、携帯電話、情報端末、パーソナルディジタルアシスタント、携帯用パーソナルコンピュータ等のようなユーザ装置である。

受信部101は、ネットワーク装置から送信された信号を受信する。ネットワーク装置は、少なくとも基地局を含み、基地局を制御する無線ネットワークコントローラを必要に応じて含む。

受信制御部102は、受信部101における受信動作を制御する。

送信部103は、移動機からネットワーク装置にトラフィックデータや制御データを送信する。

送信制御部104は、送信部103における送信動作を制御する。

無線品質測定部105は、HSDPA通信中において、サービングセルおよびサービングセル以外のセルから受信したパイロット信号（CPICH）により、個々のセルの無線品質を示す指標を測定する。無線品質の指標は、Ec／N₀、RSCP、パスロス等のような適切な如何なる量で表現されてもよい。

SIR導出部106は、無線品質測定部105により算出された無線品質の指標から、SIRを導出する。サービングセル以外に移動機が検出および測定した個々のセルのSIRを直接的に導出することが困難な場合は、個々のセルのCPICHから測定したEc/N₀からSIRが推定されてもよい。推定の際、例えば、図２に示されているようなEc／N₀とSIRとの対応関係が利用されてもよい。このような対応関係は、例えば、商用ネットワークにおいて実測した結果から導出されてもよい。導出されたEc／N₀とSIRとの対応関係は、例えば、各種テーブル格納部107にテーブルとして保存され、必要に応じて読み取られてもよい。SIR導出部106は、そのテーブルを基に個々のセルで得られたEc／N₀をSIRに変換する。なお、上記の説明では、「無線品質の指標」がEc／N₀、RSCP、パスロス等であり、これらからSIRが導出されている。しかしながら、このような「指標」の定義は便宜的なものにすぎず、以下の説明において「無線品質」は、RSCP、Ec／N₀、パスロス等の測定結果でもよいし、逆拡散処理後のSIRや、SIRから導出するCQIでもよく、広く、無線状態の良否を表す量とする。

図１の各種テーブル格納部107は、上記のEc／N₀とSIRとの対応関係を示すテーブルだけでなく、図３及び図４に示されるような別のテーブル又は情報を保存する。図２ないし図４に示されるような各種テーブル格納部107に保存されるテーブルや情報は、移動機に予め保存されていてもよいし、移動機で測定した結果として保存されてもよいし、定期的にあるいは特定のエリアに位置登録した時点において、ネットワーク装置からの通知にしたがって更新されてもよい。これらのテーブル又は情報の使い方については後述される。

図１のCQI判定部108は、SIR導出部106により導出されたSIRを用いて、サービングセルおよびサービングセル以外のセル各々について、CQIを判定する。

セル切替判定部109は、２種類の判定を行う。１つは、サービングセルの無線品質（CQI、Ec／N₀等）が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質（CQI、Ec／N₀等）より悪いか否かを判定することである。これは、事前には決まっていない値（サービングセルの無線品質）と事前に決まっている値（基準品質）とを比較する絶対的な判定である。もう１つは、サービングセルの無線品質と、１つ以上の移行先候補セルの無線品質とを比較し、サービングセルを移行先候補セルに切り替えるべきか否かを判定することである。これは、事前には決まっていない値同士を比較する相対的な判定である。

データ通信速度測定部110は、サービングセルにおける通信のデータ通信速度（スループット）を測定し、測定結果を各種テーブル格納部107に保存する。

閾値判定部111は、過去に得られたデータ通信速度を考慮して、基準品質（基準CQI等）が現時点で最適な値となるように、基準品質を動的に設定する。

＜２．動作例＞
図５は、図１の移動機で行われる動作例を示すフローチャートである。説明の便宜上、移動機はHSDPA方式の移動通信システムにおいて通信を行っているものとする。しかしながら、開示される発明は、HSDPA方式以外の移動通信システムに適用されてもよい。移動機は、サービングセル及びサービングセル以外のセルから、パイロット信号（CPICH）を受信するものとする。サービングセル以外のセルは、サービングセルに隣接している隣接セル又は周辺セルである。

ステップS1において、移動機は、サービングセル以外の新規セルの存在を検出する。

ステップS2において、サービングセル及びサービングセル以外のセルから受信したCPICHに基づいて、無線品質測定部105が各セルの無線品質を測定する。無線品質は、Ec／N₀ やRSCP等により表現されてもよいが、説明の便宜上、本ステップにおける無線品質測定部105はEc／N₀を測定するものとする。

ステップS3において、SIR導出部106は、各セルに対するSIRを求める。この場合において、サービングセル以外の個々のセルについてSIRを導出することが困難な場合は、個々のセルのCPICHから測定したEc／N₀を用いてSIRが推定されてもよい。推定の際、図２に示すようなテーブルが利用されてもよい。このようなテーブルは、各種テーブル格納部107に格納されていてもよい。図２に示すようなテーブルは、例えば、商用ネットワークにおいて実測されたEc／N₀とSIRとに基づいて作成されてもよい。SIR導出部106により導出されたSIRを用いて、サービングセル及びサービングセル以外のセルに対するCQIが、CQI判定部108により導出される。

ステップS4において、セル切替判定部109は、サービングセルの無線品質（CQI、Ec／N₀等）が、所定の基準品質（CQI、Ec／N₀等）より悪いか否かを判定し、サービングセルの切替要否を判断する必要があるか否かを決定する。これは、事前には決まっていない値（サービングセルの無線品質）と事前に決まっている値（基準品質）とを比較する絶対的な判定である。基準品質は、移動機にとって望まれるスループットに予め対応付けられている値である。

図３は、SIR測定値と、基準品質になり得るCQIと、そのCQIの場合に予想される下りデータ通信速度（スループット）との対応関係の一例を示す。この例の場合、基準品質はCQIにより表現されているが、Ec／N₀のような別の値で表現されてもよい。CQIとデータ通信速度との対応関係は、理論的に設定されてもよいし、実測に基づいて設定されてもよい。例えば、各CQI値に対応するMCS値の関係は、3GPP仕様において規定されている。そのような関係を基にして、想定される下りデータ通信速度を計算することで図３のような対応関係が導出され、各種テーブル格納部107に保存されてもよい。MCS値は、データ変調方式及びトランスポートブロックサイズ（又はチャネル符号化率）の所定の組み合わせを指定するパラメータである。概して、より大きなMCS値はスループットが大きい場合に対応し、より小さなMCS値はスループットが小さい場合に対応する。

あるいは、各CQI値が実際に得られるような商用サービス環境において、どの程度の平均的な下りデータ通信速度が得られるかを測定することで、図３のような対応関係が導出され、各種テーブル格納部107に保存されてもよい。

いずれにせよ、図３に示すような対応関係に基づいて、移動機は、意図するデータ通信速度を実現するのに必要な無線品質（この例では、CQI）を特定し、それを基準品質とすることができる。図３に示すように、各CQIと予想される下りデータ通信速度の対応関係を事前に得ておくことによって、期待するデータ通信速度を得るためにどの程度のCQI値が必要かを判断できるようになる。その結果、例えば、複数の移行先候補セルの中からセルを選択する場合、各セルから導出された無線品質（CQI等）を基準品質と比較することで、HSDPAによる通信を実施した場合に、下りデータ通信速度が高いと予想されるセルはどのセルかを適切に選択することが可能となる。

図５のステップS4では、サービングセルの無線品質は、上記のようにして決定されている基準品質より悪いか否かが、セル切替判定部109により判断される。ステップS4における処理の詳細は、図６に示されている。

具体的には、まず、期待する下りデータ通信速度を得るための閾値として基準品質（目下の例では、基準CQI）を予め決定しておく。例えば、基準CQIが20であったとする。この場合、図４に示すように、「CQIが20未満の場合はサービングセルの切り替えを実施し、CQIが20以上の場合はサービングセルの切り替えを実施しない」という情報が、各種テーブル格納部107に保存されている。通信中のサービングセルのCQIが基準CQIを上回る場合、サービングセルの切り替えは必須ではない。切り替えを行わずにそのまま通信し続けたとしても、期待するデータ通信速度を得ることができると想定されるからである。したがって、この場合、サービングセルの切り替えを行わないことが決定され、処理フローは図５のステップS5に進む。

ステップS5において、移動機の送信制御部104は、サービングセルの切り替えを要求する信号（メジャーメントレポート）を送信する処理を停止し、以後、通信中または測定中のセルの品質測定を継続する。これにより、通信継続に不可欠でないサービングセルの切り替えを適切に禁止することができ、無駄な切り替えを抑制できる。すなわち、一定以上のデータ通信速度を確保したまま、不要なサービングセルの切り替えに起因するデータ通信速度の低下を防ぐことができる。

一方、通信中のサービングセルの無線品質（CQI等）が基準品質（基準CQI等）を下回っていた場合、サービングセルを切り替えずにそのまま通信し続けると、期待するデータ通信速度を得ることができなくなってしまうことが懸念される。この場合、処理フローは図５のステップS6に進む。

ステップS6では、サービングセルの無線品質と、サービングセル以外のセル各々の無線品質とが比較される。そして、ステップS7において、サービングセル以外のセルの無線品質が、サービングセルの無線品質よりも所定の閾値以上良いか否かが判断される。より厳密には、そのような大小関係が所定の期間（例えば、図４のイベント１ｄに対する継続時間）継続するか否かが判断される。上述したように、無線品質は、CQIでもよいし、あるいは、RSCP、 Ec／N₀、パスロス等でもよい。

例えば、サービングセルとサービングセル以外のセルのEc／N₀を相対比較し、サービングセル以外のセルのEc／N₀が、通信中のサービングセルのEc／N₀よりも閾値以上良くはなかった場合、サービングセルの切り替えは行われない。この場合、処理フローはステップS7からステップS5に戻り、サービングセルの変更を要求する信号の送信は行われず、サービングセル及び他のセルの品質測定を継続する。

一方、サービングセルと他のセルの無線品質（例えば、Ec／N₀）を相対比較し、サービングセル以外のセルのEc／N₀が、通信中のサービングセルのEc／N₀よりも閾値以上良かった場合、サービングセルを切り替えることが決定される。この場合、処理フローはステップS7からステップS8に進む。上記のセル切り替え時に比較する各セルの無線品質は、RSCP、Ec／N₀、パスロス等の測定結果でもよいし、逆拡散処理後のSIRや、SIRから導出するCQIでもよい。

ステップS8において、送信制御部104による制御の下で、送信部103は、サービングセルの切り替えを要求する信号（メジャーメントレポート）をネットワーク装置に送信する。

ステップS9において、受信部101は、ネットワーク装置から、サービングセルの切り替えを指示する信号（ハンドオーバコマンド）を受信する。

ステップS10において、移動機は、移行先セル又はターゲットセルに同期することで、ハードハンドオーバを実行し、サービングセルを移行先セルに切り替える。

＜３．変形例＞
図７は上記実施例の変形例を示すフローチャートである。概して図５のフロート同様であるが、ステップS32及びS33が追加されている点が主に異なる。図７のステップS31では図５のステップS3と同様な処理が行われる。

図７のステップS32では、図１のデータ通信測定部110が、通信中のサービングセルにおけるデータ通信速度（スループット）を測定し、測定結果を各種テーブル格納部107に保存する。

ステップS33において、閾値判定部111は、過去に得られたデータ通信速度に基づいて、現時点で最適な基準品質（例えば、基準CQI）を決定し、その基準品質をセル切替判定部109に通知する。

本変形例によれば、基準品質を動的に最適化することで、サービングセルの切り替えの要否をさらに適切に判断することができる。

このように上記実施例（変形例を含む）によれば、サービングセルだけでなくサービングセル以外のセル各々について無線品質（例えば、Ec／N₀、SIR、CQI等）を求める。そして、予めデータベースとして保持しておいた各無線品質に対して想定されるスループットを参照することで、サービングセルで仮に通信しつづけた場合に予想されるスループットが分かる。サービングセルの切り替え要否を判断する際、無線品質だけでなく、スループット（データ通信速度）をも考慮して判断することができる。品質の良い周辺セルが発見された場合、サービングセルについて予想されるスループットが、閾値以上であれば、そのセルへの切り替えは不要であると判断し、サービングセルの切り替えは行われない。サービング セルについて想定されるスループットが、閾値未満あれば、サービングセルの切り替えの要否を判断する必要があると判断し、その後に、サービングセルの切り替えの要否を判断する。このように、無線品質だけでなく、スループットをも考慮してサービングセルの切り替え要否を２段階に分けて判断することで、下りデータ通信速度を低下させる可能性のある不要なセル切り替えを抑制し、結果的に下りスループットを向上させることができる。

以上、特定の実施例を説明してきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。開示される発明は、サービングセルを切り替える機能を有する移動機が使用される適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば、開示される発明は、HSDPA／HSUPA方式のW−CDMAシステム、LTE方式のシステム、LTE−Advancedシステム、IMT−Advancedシステム、WiMAX、Wi−Fi方式のシステム等に適用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本質的ではなく、２以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に（矛盾しない限り）適用されてよい。説明の便宜上、実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置の少なくとも一部は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（RAM）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ROM）、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク（HDD）、リムーバブルディスク、CD−ROM、データベースその他の適切な如何なる記憶媒体に用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。

101 受信部
102 受信制御部
103 送信部
104 送信制御部
105 無線品質測定部
106 SIR導出部
107 各種テーブル格納部
108 CQI判定部
109 セル切替判定部
110 データ通信速度測定部
111 閾値判定部

Claims (5)

1. サービングセル及び移行先候補セル各々の無線品質を測定する測定部と、
   前記サービングセルの無線品質が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質より悪いか否かを判定し、前記サービングセルの無線品質が前記基準品質より悪かった場合、前記サービングセルの無線品質と、前記移行先候補セルの無線品質とを比較し、前記サービングセルを前記移行先候補セルに切り替えるべきか否かを判定するセル切替判定部と、
   前記サービングセルの切り替えを要求する信号を送信し、前記サービングセルの切り替えを指示する信号をネットワーク装置から受信する無線通信部と
   を有する移動機。
2. １つ以上の無線品質と、該１つ以上の無線品質各々について予想されるスループットとの対応関係を保持する格納部をさらに有する、請求項１記載の移動機。
3. 前記セル切替判定部は、前記サービングセルの無線品質が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質より悪いか否かを判定し、前記サービングセルの無線品質が前記基準品質以上良かった場合、前記サービングセルを前記移行先候補セルに切り替えないことを決定する、請求項１又は２に記載の移動機。
4. 前記サービングセルにおけるスループットを測定するスループット測定部と、
   測定されたスループットに応じて前記基準品質を設定する閾値判定部と
   をさらに有する、請求項１ないし３の何れか１項に記載の移動機。
5. サービングセル及び移行先候補セル各々の無線品質を測定するステップと、
   前記サービングセルの無線品質が、所定のスループットに予め対応付けられている基準品質より悪いか否かを判定し、前記サービングセルの無線品質が前記基準品質より悪かった場合、前記サービングセルの無線品質と、前記移行先候補セルの無線品質とを比較し、前記サービングセルを前記移行先候補セルに切り替えるべきか否かを判定するステップと、
   前記サービングセルの切り替えを要求する信号を送信し、前記サービングセルの切り替えを指示する信号をネットワーク装置から受信するステップと
   を有する、移動機における方法。

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