JP2012010068A - 半導体装置、無線端末装置および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無駄なハンドオフ処理を減らすことができる半導体装置、無線端末装置および無線通信システムを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、複数の無線局の中から接続先無線局を選択する無線局選択部を備える。前記無線局選択部は、電力計算処理部と、記憶部と、テーブル更新処理部と、電力変動幅検出処理部とを備える。前記電力計算処理部は、前記各無線局からの各受信信号の電力を計算する。前記記憶部は、所定の閾値以上の前記各受信信号の前記電力を前記各無線局に対応付けて記録するテーブルを記憶する。前記テーブル更新処理部は、所定のタイミング毎に前記テーブルを更新する。前記電力変動幅検出処理部は、前記テーブルを参照して、前記無線局毎に前記電力の変動幅を検出し、前記変動幅が所定範囲内にある前記無線局を、前記接続先無線局の優先候補に設定する。
【選択図】図１１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置、無線端末装置および無線通信システムに関する。

近年、鉄道やバスなどの乗り物内に中継局を設置することで、乗客が無線端末を用いて中継局と無線通信を行い、モバイルWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）などの移動無線通信システムを利用できるようにするサービスが実施されつつある。

一般的に、このような移動無線通信システムでは、無線端末は各基地局と中継局からの無線信号受信電力の長区間平均値を一定時間毎に算出し、長区間平均値が最も大きいものを接続先基地局として選択して、選択した基地局又は中継局に無線接続する。

乗り物内にある無線端末は、無駄なハンドオフ処理を防ぐため、その乗り物内の中継局に接続し続けることが望ましい。しかし、乗り物が移動している場合、乗り物外にある基地局からの無線信号が乗り物の窓から入り込み、その信号を無線端末が良好な品質（電力）で受信してしまうことがある。この場合、無線端末は乗り物内の中継局ではなく乗り物外にある基地局に接続を試みてしまう。

つまり、無線端末は、乗り物の移動に応じて、一時的に品質が良くなった乗り物外の基地局に接続したり、乗り物内の中継局に接続したりする。よって、無線端末の接続先基地局のハンドオフ（切り換え）処理が無駄に増えてしまう可能性がある。無線端末はハンドオフ処理の間にデータ通信を行えないので、ハンドオフ処理が増えると通信効率が悪化するという問題がある。また、ハンドオフ処理が増えると無線端末の消費電力が増えるという問題もある。

特開２００８−２９５０１４号公報 特開２００２−８４２２６号公報

本発明の目的は、無駄なハンドオフ処理を減らすことができる半導体装置、無線端末装置および無線通信システムを提供することにある。

実施形態によれば、半導体装置は、複数の無線局の中から接続先無線局を選択する無線局選択部を備える。前記無線局選択部は、電力計算処理部と、記憶部と、テーブル更新処理部と、電力変動幅検出処理部とを備える。前記電力計算処理部は、前記各無線局からの各受信信号の電力を計算する。前記記憶部は、所定の閾値以上の前記各受信信号の前記電力を前記各無線局に対応付けて記録するテーブルを記憶する。前記テーブル更新処理部は、所定のタイミング毎に前記テーブルを更新する。前記電力変動幅検出処理部は、前記テーブルを参照して、前記無線局毎に前記電力の変動幅を検出し、前記変動幅が所定範囲内にある前記無線局を、前記接続先無線局の優先候補に設定する。

実施形態に係る無線通信システムのフレーム構成を示す図である。 実施形態に係る周波数チャネルを示す図である。 実施形態に係る各基地局への周波数チャネルの割当てを示す図である。 実施形態に係る無線通信システムを示す図である。 実施形態に係る中継局ＲＳと無線端末ＭＳ、中継局ＲＳと基地局ＢＳの各通信が同一周波数チャネルで行われる場合のフレーム構成を示す図である。 実施形態に係る１つの周波数チャネルの中を３つの周波数セグメントに分割したフレーム構成を示す図である。 実施形態に係る周波数チャネルとセグメントの関係を示す図である。 実施形態に係る各基地局へのセグメントの割当てを示す図である。 実施形態に係るセグメント化した場合の無線通信システムを示す図である。 実施形態に係る、セグメント化した運用における中継局ＲＳと無線端末ＭＳ、中継局ＲＳと基地局ＢＳの各通信が同一周波数チャネルで行われる場合のフレーム構成を示す図である。 実施形態に係る無線端末ＭＳの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る相互相関電力の計算を説明する図である。 実施形態に係る相互相関電力ピーク値の長区間平均値の時間変化と、基地局選択候補テーブルとを示す図である。 実施形態に係る相互相関電力ピーク値の長区間平均値のmax値とmin値を記録した基地局選択候補テーブルを示す図である。 実施形態に係る接続先基地局の優先候補の決定処理を示すフローチャートである。 比較例に係る長区間平均値算出と基地局選択とを説明する図である。 比較例に係る長区間平均値算出と基地局選択候補テーブルとを示す図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。これらの実施形態は、本発明を限定するものではない。

本実施形態は、各基地局と中継局からの各受信信号の電力を計算し、電力が閾値以上であると共に電力の変動幅が所定範囲内である基地局または中継局を、接続先基地局の優先候補とすることを特徴の１つとする。

本実施形態では、一例として、モバイルWiMAXとも呼ばれているIEEE802.16e規格のような下りOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)、上りOFDMA/TDD(Orthogonal Frequency Division Multiple Access / Time Division Duplex)システムに適用することを想定して説明する。

このシステムのフレーム構成は図１のようになっている。このシステムはTDDシステムなので、１フレーム内に下りリンク区間と上りリンク区間とが存在する。フレームの先頭（下りリンク区間の先頭）には、プリアンブルと呼ばれる既知ビット系列から生成されたパイロット信号が含まれる。無線端末はこのプリアンブル部分を利用してフレーム同期処理を行う。

プリアンブルは、既知ビット系列として通信規格で規定されている。その既知ビット系列から逆高速フーリエ変換した時間波形データを、無線端末は保持しているものとする。また、プリアンブルにはＭ個（Ｍは２以上の整数）の異なるビットパターンが存在する。各基地局は、これらのビットパターンの何れか一つを用いて、繰り返し同じプリアンブルを送信している。ある基地局に割当てられるプリアンブルのパターンを周囲の基地局のものとは区別できるように、それぞれの基地局には異なるパターンのプリアンブルが割当てられているものとする。

無線端末は、フレームの下りリンク区間のプリアンブル部分でフレーム同期を取得し、続く報知制御情報部分を受信することで、基地局の特定を行うと共に、上下リンクについて無線端末が利用できるユーザー割当て領域部分を認識する。

前述のように、周辺の基地局毎に異なるパターンのプリアンブルが利用されている。よって、無線端末は、受信した時間サンプルデータと無線端末内で保有している各プリアンブルパターンの時間波形データとの相互相関電力を計算し、その相関が強いプリアンブルパターンを調べることで、どの基地局が周囲に存在するかを検出することができる。

図２のように、このシステムでは、一定の帯域幅Ｐ[MHz]の周波数チャネルが複数存在する。各基地局がそれらの周波数チャネルの何れか一つを利用するように、通信周波数帯域が割当てられる。隣接する基地局間で同じ周波数チャネルを利用すると、基地局間の通信エリアの境界（セルエッジ）にて干渉が大きくなり通信品質が劣化する。そのため、隣接する基地局間では同じ周波数チャネルを利用しないように、各基地局に周波数チャネルが割当てられる。例えば、図３は、３つの周波数チャネルを、隣接する基地局間で異なる周波数となるように利用している例である。即ち、基地局ＢＳ１の通信エリア１０では周波数チャネル１を利用し、基地局ＢＳ１に隣接する基地局ＢＳ２の通信エリア１０では周波数チャネル２を利用している。

図４は、実施形態に係る無線通信システムを示す図である。この無線通信システムは、複数の基地局（無線局）ＢＳ１〜ＢＳ５（ＢＳとも称す）と、中継局（無線局）ＲＳと、無線端末ＭＳとを備える。図４は、中継局ＲＳを搭載した電車などの乗り物（移動体）２０が移動する様子を表している。無線端末ＭＳは、複数の基地局ＢＳ１〜ＢＳ５と中継局ＲＳとの中から選択した、１つの接続先基地局（接続先無線局）に接続して無線通信を行う。中継局ＲＳは、無線端末ＭＳと基地局ＢＳとの無線通信を中継可能なように構成されている。また、中継局ＲＳの送信電力は、乗り物２０内のみを通信エリアとするように、基地局ＢＳより小さい。

図４では、中継局ＲＳが乗り物２０内の無線端末ＭＳとの通信で使用する周波数チャネルは周波数チャネル１である。また、中継局ＲＳが基地局ＢＳとの通信で使用する周波数チャネルは、乗り物２０の移動に応じて近くの基地局ＢＳが使用している周波数チャネルにハンドオフするものとする。

ここで、中継局ＲＳと無線端末ＭＳ、中継局ＲＳと基地局ＢＳの各通信は、時間区間が重ならないように分けることが必要となる。例えば、図４のように同じ周波数チャネル１を使用する場合では、図５のように、下りリンク区間（中継局ＲＳ→無線端末ＭＳ、基地局ＢＳ→中継局ＲＳ）、上りリンク区間（無線端末ＭＳ→中継局ＲＳ、中継局ＲＳ→基地局ＢＳ）で時間的に分けられて通信が行われる。ただし、無線端末ＭＳは、通信を行う相手が基地局ＢＳか中継局ＲＳかを区別しないものとする。つまり、無線端末ＭＳから見て中継局ＲＳは基地局ＢＳとして見えるものとし、無線端末ＭＳが中継局ＲＳに接続する場合と、無線端末ＭＳが基地局ＢＳに接続する場合で、無線端末ＭＳ側の通信処理の違いはないものとする。

次に、このシステムに適用可能な他のフレーム構成について説明する。

図６は、１つの周波数チャネルの中を３つの周波数セグメントに分割したフレーム構成を示している。この設定では、図７のように、セグメント１〜セグメント３を用いて、同じ周波数チャネル内で３つの独立した通信が行える。

このセグメント化を行う場合には、図８のように、直接隣り合う基地局間のセルエッジ付近の領域１１では、隣接する基地局ＢＳからの干渉を避けるため、同じセグメントが使用されないように運用される。また、基地局ＢＳに近い領域１２（つまりセルエッジ付近の領域１１ではない領域）では、隣接基地局からの干渉が少ないことから全てのセグメントを利用して運用される。

図９は、実施形態に係るセグメント化した場合の無線通信システムを示す図である。図４と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。このようなセグメント化が行われている条件では、乗り物２０内に搭載された中継局ＲＳは、何れか１つのセグメントを利用して無線端末ＭＳと通信するものとする。図９の例では、中継局ＲＳはセグメント１を利用して無線端末ＭＳと通信する。セグメント化した運用においても、図１０のように、下りリンク区間（中継局ＲＳ→無線端末ＭＳ、基地局ＢＳ→中継局ＲＳ）、上りリンク区間（無線端末ＭＳ→中継局ＲＳ、中継局ＲＳ→基地局ＢＳ）で時間的に分けられて通信が行われることに違いはないものとする。また、この場合でも、無線端末ＭＳは、通信を行う相手が基地局ＢＳか中継局ＲＳかを区別しないものとする。

次に、無線端末ＭＳについて説明する。

図１１は、実施形態に係る無線端末ＭＳの構成を示すブロック図である。

無線端末ＭＳは、アンテナ１１０と、ＲＦアナログ処理部（無線処理部）１２０と、デジタル処理部（信号処理部）１３０とを備える。デジタル処理部１３０は基地局選択部（無線局選択部）１３１を備える。基地局選択部１３１は、デジタル処理制御部１３２と、プリアンブル系列データ保持部１３３と、基地局選択候補テーブルを記憶する記憶装置（記憶部）１３４と、記憶装置（データ一時保持用）１３５とを備える。デジタル処理制御部１３２は、相互相関電力計算処理部（電力計算処理部）１３６と、基地局選択候補テーブル更新処理部（テーブル更新処理部）１３７と、相関電力変動幅検出処理部（電力変動幅検出処理部）１３８とを備える。

アンテナ１１０から受信された無線信号は、ＲＦアナログ処理部１２０にてダウンコンバートされアナログベースバンド信号に変換される。さらに、このアナログベースバンド信号は、ＲＦアナログ処理部１２０にてＡ／Ｄ変換処理が行われ、デジタルサンプルに変換されたデータがデジタル処理部１３０へ入力される。また、送信時には、デジタル処理部１３０からのデジタルサンプルが、ＲＦアナログ処理部１２０にてＤ／Ａ変換処理が行われアナログベースバンド信号に変換される。このアナログベースバンド信号は、ＲＦアナログ処理部１２０にてアップコンバートされ、アンテナ１１０から無線信号として送信される。即ち、ＲＦアナログ処理部１２０は、各々の基地局ＢＳと中継局ＲＳとの間で無線信号の送受信を行う。

デジタル処理部１３０は、無線信号の送受信に伴って必要なデジタル信号処理を行う。

基地局選択部１３１は、複数の基地局ＢＳと中継局ＲＳとの中から接続先基地局を選択する。

以下、基地局選択部１３１の動作について、最初に概略を説明し、次に詳細に説明する。

デジタル処理制御部１３２は、入力された受信信号のデジタルサンプルを記憶装置（データ一時保持用）１３５に保存しておく。

そのデジタルサンプルを用いて、相互相関電力計算処理部１３６は、各既知プリアンブルデータとの相互相関電力を計算する。各既知プリアンブルデータ（時間波形データ）は、プリアンブル系列データ保持部１３３に記憶されたＲＯＭ(Read Only Memory)データから読み出せばよい。各既知プリアンブルデータは各基地局ＢＳと中継局ＲＳとからの各受信信号に対応付けられている。

このように、相互相関電力計算処理部１３６は各々の基地局ＢＳと中継局ＲＳとからの各受信信号の電力を計算する。

また、相互相関電力計算処理部１３６は、受信信号と複数の既知プリアンブルデータとの各々の相互相関電力を計算して、所定の閾値（基地局選択閾値）以上の相互相関電力を電力とすると共に、基地局選択閾値以上の相互相関電力が得られた既知プリアンブルデータを特定する。

記憶装置１３４は、ＲＡＭ(Random Access Memory)であり、所定の閾値（基地局選択閾値）以上の各受信信号の電力を各々の基地局ＢＳと中継局ＲＳとに対応付けて記録する基地局選択候補テーブルを記憶する。

基地局選択候補テーブル更新処理部１３７は、所定のタイミング毎に基地局選択候補テーブルを更新する。

相関電力変動幅検出処理部１３８は、基地局選択候補テーブルを参照して、所定のタイミング毎に、基地局ＢＳと中継局ＲＳ毎に電力の変動幅を検出し、変動幅が所定範囲（閾値D_threshold）内にある基地局ＢＳまたは中継局ＲＳを、接続先基地局の優先候補に設定するように、基地局選択候補テーブル内の優先候補フラグの更新処理を行う。

基地局選択部１３１は、電力が最大である優先候補を接続先基地局として選択する。また、基地局選択部１３１は、優先候補が存在しない場合、電力が最大である基地局ＢＳまたは中継局ＲＳを接続先基地局として選択する。

デジタル処理制御部１３２内の相互相関電力計算処理部１３６、基地局選択候補テーブル更新処理部１３７、及び、相関電力変動幅検出処理部１３８は、論理回路からなるハードウェアで実装されているか、もしくは、マイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェアにて実装されていてもよい。

以下、基地局選択部１３１の動作について、詳細に説明する。

（１）相互相関電力の計算
受信信号と、無線端末ＭＳが保持する各プリアンブルの既知データとを以下のように定義する。

・受信信号のA/D変換後サンプリングデータ ：Rx[j]
・プリアンブル（プリアンブル番号k番）の既知データ ：Pr[k,i]
ここで、jは相関を計算する窓の範囲の整数である。kは０〜Ｍ−１の整数である。iは０〜(プリアンブル長−１)の整数である。

無線端末ＭＳの相互相関電力計算処理部１３６は、受信信号と既知プリアンブルデータ（プリアンブル番号k番）との相互相関電力（CrossCorr[k,j]）を、以下の式１で算出する。ここで、Rx[j]およびPr[k,i]は複素データであり、(a)^＊は複素数aの複素共役をとることを示している。

この式１に基づく計算について、より詳しく説明する。

図１２に示す様に、ある１フレームの受信信号に対して、各プリアンブル番号ｋについて、変数ｊを上記窓の範囲で変化させて相互相関電力CrossCorr[k,j]を計算する。次に、各プリアンブル番号ｋについて、相互相関電力CrossCorr[k,j]のピーク値を検出する。このように検出されたＭ個のピーク値から、基地局選択閾値以上のピーク値を検出する。最大のピーク値が得られたプリアンブル番号は、受信信号との相関が最も強いものである。また、基地局選択閾値以上のピーク値は、そのプリアンブル番号に対応する基地局ＢＳまたは中継局ＲＳからの受信信号の電力（瞬時値）に相当する。以下、この基地局選択閾値以上のピーク値を相互相関電力ピーク値と称す。

このようにして得られたある受信信号についての相互相関電力ピーク値を複数のフレーム分で平均して、相互相関電力ピーク値の長区間平均値を求める。

また、長区間平均値は次の方法でも求めることができる。即ち、最初に１フレームに含まれるプリアンブル部分の相互相関電力CrossCorr[k,j]を計算する。次に、複数のフレーム分について相互相関電力CrossCorr[k,j]を平均する。次に、平均された相互相関電力CrossCorr[k,j]のピーク値を検出する。これらを、各プリアンブル番号ｋについて繰り返す。

平均化時間長（第１の期間）の目安を説明する。受信信号に含まれるフェージング変動の速さ（ドップラー周波数）は、乗り物２０の移動速度が時速100km程度までで考えると、周波数2GHz帯では5msec（200Hz）位である。よって、例えば、その10倍〜20倍程度、つまり50〜100msec程度を平均化時間長とする。モバイルWiMAX等で用いられる5msecフレームの場合では、10〜20フレーム分の平均化となる。

（２）接続先基地局の選択
図１３は、実施形態に係る相互相関電力ピーク値の長区間平均値の時間変化と、基地局選択候補テーブルとを示す図である。

相互相関電力計算処理部１３６は、全てのプリアンブル番号の相互相関電力ピーク値の長区間平均値をＫフレーム（Ｋは正の整数）の周期で定期的に算出する。

同図は、このように計算された、時刻ｔ１〜ｔ４までの間にプリアンブル番号Ｘ，Ｙ，Ｚに対応した基地局ＢＳと中継局ＲＳとから無線端末ＭＳが受信した受信信号の相互相関電力ピーク値の長区間平均値が、時間の経過に伴い変化する様子を表している。基地局選択閾値未満の相互相関電力ピーク値の長区間平均値は、記載を省略している。

ここでは、無線端末ＭＳは乗り物２０の内部に存在し、プリアンブル番号Ｘ，Ｚに対応する２つの基地局ＢＳは、乗り物２０の外部に存在し、プリアンブル番号Ｙに対応する中継局ＲＳは、乗り物２０の内部に設置されているとする。また、乗り物２０は移動しているとする。このとき、同図に示す様に、プリアンブル番号Ｘ，Ｚの相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅は大きくなり、プリアンブル番号Yの相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅は小さくなる。

基地局選択候補テーブル更新処理部１３７は、図中の時刻ｔ１〜ｔ４の各々で、基地局選択候補テーブル２００に記録された相互相関電力ピーク値の長区間平均値を更新する。基地局選択閾値を超える相互相関電力ピーク値の長区間平均値と、それに対応するプリアンブル番号とが、相互相関電力ピーク値の長区間平均値の高い順に基地局選択候補テーブル２００に記録される。

基地局選択候補テーブル２００内には優先候補フラグが設けられている。時刻ｔ１〜ｔ３までは、基地局選択候補テーブル２００の優先候補フラグは全てＯＦＦになっている。相関電力変動幅検出処理部１３８は、時刻ｔ４において、時刻ｔ１〜ｔ４までの４サンプル分の相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅が閾値D_threshold内にあるプリアンブル番号Ｙについて、優先候補フラグの状態をＯＮにする。図１３の例では、この閾値D_thresholdを２０としている。プリアンブル番号Ｘ，Ｚの相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅は閾値D_threshold内にないので、これらの優先候補フラグの状態は変更しない。

優先候補フラグの状態を更新する周期（第２の期間）は、一般に、相互相関電力ピーク値の長区間平均値を算出する周期よりもさらに長く、図１３の例では、相互相関電力ピーク値の長区間平均値を算出する周期（Ｋフレーム）のＬ倍（Ｌは正の整数）の条件で処理される。具体的には、この優先候補フラグの状態を更新する周期Ｋ×Ｌは、長区間平均値を計算した平均化時間長（第１の期間）のさらに20〜40倍（つまり1〜4sec）位である。

無線端末ＭＳは、この基地局選択候補テーブル２００を参照してハンドオフ先基地局の決定や通信開始時の基地局選択を行う。図１３の例では、無線端末ＭＳは、時刻ｔ４以降で接続先基地局を選択する際には、優先候補フラグがＯＮになっているプリアンブル番号Ｙに対応する中継局ＲＳを選択する。

また、相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅が所定の閾値D_threshold内に収まるか否かの検出は、例えば、次のように行う。即ち、各プリアンブル番号についてメモリ上にmax（最大）値およびmin（最小）値を記憶する変数を用意し、相互相関電力ピーク値の長区間平均値が算出される度にそれらの変数を逐次更新し、そのmax値とmin値との差を調べることで変動幅が検出できる。例えば、図１４のように、基地局選択候補テーブル内に相関電力のmax値とmin値を記録するようにしてもよい。この場合、時刻ｔ４において優先候補フラグを更新した後で、max値とmin値をリセットする。

図１５は、実施形態に係る接続先基地局の優先候補の決定処理を示すフローチャートである。このフローチャートはセグメント化が行われている場合のものである。

ステップＳ１〜Ｓ３のＭ回のループは、Ｍ個の全プリアンブル番号について、受信信号の相互相関電力ピーク値の長区間平均値を算出して、基地局選択閾値を超えるものをメモリに保持する処理を示している。

即ち、まず、前述の式１により、プリアンブル番号ｋ＝０の既知プリアンブルデータの時間サンプルと、受信信号の時間サンプルとの相互相関電力を計算し、相互相関電力をＮフレーム分で平均化する（ステップＳ１）。ただし、Ｎは相互相関電力ピーク値の算出周期Ｋ以下の整数とする。なお、各基地局ＢＳと中継局ＲＳは同じ周波数帯域で無線信号を送信するので、これらの無線信号は空間で混合される。よって、混合された無線信号に基づく受信信号の時間サンプルには、無線端末ＭＳの周囲に存在する基地局ＢＳと中継局ＲＳからの信号が含まれている。これにより、受信信号の時間サンプルに含まれているプリアンブルデータは、複数のプリアンブルデータが加算されたデータとなっている。ただし、複数のプリアンブルデータが加算されていても、相互相関電力を計算できる。

次に、プリアンブル番号ｋ＝０に対する相互相関電力ピーク値を検出する（ステップＳ２）。

次に、基地局選択閾値を超える相互相関電力ピーク値を、プリアンブル番号と共にメモリに保持する（ステップＳ３）。

これらのステップＳ１〜Ｓ３の処理を、ｋ＝Ｍ−１まで繰り返す。これにより、無線端末ＭＳの周囲に存在する基地局ＢＳと中継局ＲＳとに対応する相互相関電力ピーク値の長区間平均値が得られる。つまり、無線端末ＭＳがある地点で受信可能な基地局ＢＳと中継局ＲＳとには、異なるプリアンブル番号が割り当てられているので、基地局選択閾値以上の相互相関電力ピーク値の数が、無線端末ＭＳの周囲に存在する基地局ＢＳと中継局ＲＳとの数となる。

これらのステップＳ１〜Ｓ３の処理は、相互相関電力計算処理部１３６により行われる。

続いて、基地局選択閾値を越える相互相関電力ピーク値の長区間平均値を大きい順にソートする（ステップＳ４）。

次に、基地局選択候補テーブル２００の更新タイミングまで待機する（ステップＳ５、Ｓ６）。

次に、基地局選択候補テーブル２００を更新する（ステップＳ７）。

これらのステップＳ４〜Ｓ７の処理は、基地局選択候補テーブル更新処理部１３７により行われる。

続いて、基地局選択候補テーブル２００の各プリアンブルに対する相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅を、メモリに記録する（ステップＳ８）。前述の様に、基地局選択候補テーブル２００に記録しても良い。

次に、電源投入直後など、まだ基地局選択候補テーブル２００内の優先候補フラグにＯＮ／ＯＦＦが記録されていない場合に、すべてＯＦＦフラグを付ける（ステップＳ９、Ｓ１０）。

次に、優先候補フラグの更新タイミングか判定し、更新タイミングでない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻り、新たに相互相関電力ピーク値の長区間平均値を算出する。

更新タイミングである場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、基地局選択候補テーブル２００内の相互相関電力ピーク値の長区間平均値の変動幅を検出して、変動幅が閾値D_threshold以内となるプリアンブル番号の優先候補フラグをＯＮにする（ステップＳ１２）。

これらのステップＳ８〜Ｓ１２の処理は、相関電力変動幅検出処理部１３８により行われる。

なお、図２のように周波数チャネルが複数存在する場合、ステップＳ１〜Ｓ３のＭ回のループを検出すべき周波数チャネル数だけ繰り返し、各周波数チャネルの受信信号の相互相関電力ピーク値を得る必要がある。

また、以上の説明では相互相関電力ピーク値の長区間平均値を求めるとしたが、平均せずに瞬時値を用いても良い。この場合、ステップＳ１において、Ｎ＝１である。

次に、発明者が知得する比較例について説明する。

図１６（ａ），（ｂ）は、無線端末が各プリアンブル番号の相互相関電力ピーク値を定期的に算出して、ピーク値が最大となるプリアンブル番号を選択することで、ハンドオフ先基地局の決定や通信開始時の基地局選択を行っている例を示している。図１６（ｂ）に示す様に、無線端末は、時間の経過に伴い、最初にプリアンブル番号Ｚ、次にプリアンブル番号Ｙ、次にプリアンブル番号Ｘに対応する基地局を選択している。

図１７は、Ｋフレームの周期で全てのプリアンブル番号の相互相関電力ピーク値を計算して、基地局選択閾値を超えるプリアンブル番号が相関電力ピーク値の高い順に基地局選択候補テーブルに記録される例を示している。無線端末は、この基地局選択候補テーブルを参照してハンドオフ先基地局の決定や通信開始時の基地局選択を行う。上述の様に、比較例の無線端末は、乗り物の移動に応じて、一時的に品質が良くなった乗り物外の基地局を選択したり、乗り物内の中継局を選択したりする。

この比較例に対して、本実施形態によれば、無線端末ＭＳが内部にある乗り物２０が移動する場合、乗り物２０外の基地局ＢＳに対応する相互相関電力ピーク値は変動幅が大きく、乗り物２０内の中継局ＲＳに対応する相互相関電力ピーク値は変動幅が小さいので、変動幅の閾値D_thresholdを適切に設定しておくことで、無線端末ＭＳは乗り物２０内の中継局ＲＳに安定的に接続し続けることができる。

以上で説明した実施形態によれば、無駄なハンドオフ処理を減らすことができる半導体装置、無線端末装置および無線通信システムを提供できる。

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。

例えば、上記実施形態ではモバイルWiMAXシステムを一例に説明したが、各基地局と中継局からの電力の大きさを区別できるシステムであれば、どのような通信規格のシステムにも適用できる。

また、電力の変動幅は、上記実施形態で説明した方法以外で算出しても良い。

ＢＳ 基地局（無線局）
ＲＳ 中継局（無線局）
ＭＳ 無線端末
１１０ アンテナ
１２０ ＲＦアナログ処理部（無線処理部）
１３０ デジタル処理部（信号処理部）
１３１ 基地局選択部（無線局選択部）
１３２ デジタル処理制御部
１３３ プリアンブル系列データ保持部
１３４ 記憶装置（記憶部）
１３５ 記憶装置
１３６ 相互相関電力計算処理部（電力計算処理部）
１３７ 基地局選択候補テーブル更新処理部（テーブル更新処理部）
１３８ 相関電力変動幅検出処理部（電力変動幅検出処理部）
２００ 基地局選択候補テーブル

Claims (9)

1. 複数の無線局の中から接続先無線局を選択する無線局選択部を備え、
   前記無線局選択部は、
   前記各無線局からの各受信信号の電力を計算する電力計算処理部と、
   所定の閾値以上の前記各受信信号の前記電力を前記各無線局に対応付けて記録するテーブルを記憶する記憶部と、
   所定のタイミング毎に前記テーブルを更新するテーブル更新処理部と、
   前記テーブルを参照して、前記無線局毎に前記電力の変動幅を検出し、前記変動幅が所定範囲内にある前記無線局を、前記接続先無線局の優先候補に設定する電力変動幅検出処理部と、
   を備えることを特徴とする半導体装置。
2. 前記無線局選択部は、前記電力が最大である前記優先候補を前記接続先無線局として選択する、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記無線局選択部は、前記優先候補が存在しない場合、前記電力が最大である前記無線局を前記接続先無線局として選択する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 複数の既知プリアンブルデータを記憶したプリアンブルデータ保持部を更に備え、
   前記各既知プリアンブルデータは前記各無線局からの前記各受信信号に対応付けられており、
   前記電力計算処理部は、前記受信信号と前記複数の既知プリアンブルデータとの各々の相互相関電力を計算して、前記閾値以上の前記相互相関電力を前記電力とすると共に、前記閾値以上の前記相互相関電力が得られた前記既知プリアンブルデータを特定する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の半導体装置。
5. 前記電力計算処理部は、前記各受信信号の前記電力を第１の期間の間平均して前記各受信信号の平均電力を計算し、
   前記テーブルには、前記電力の代わりに前記各受信信号の前記平均電力が前記各無線局に対応付けて記録され、
   前記電力変動幅検出処理部は、前記平均電力の前記変動幅が前記第１の期間より長い第２の期間の間において前記所定範囲内にある前記無線局を、前記優先候補にする、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の半導体装置。
6. 前記複数の無線局は複数の基地局と中継局とである、ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の半導体装置。
7. 複数の無線局の中から選択した接続先無線局に接続して無線通信を行う無線端末装置であって、
   前記各無線局との間で無線信号の送受信を行う無線処理部と、
   前記無線信号の前記送受信に伴って必要な信号処理を行う信号処理部と、
   を備え、
   前記信号処理部は、前記接続先無線局を選択する無線局選択部を備え、
   前記無線局選択部は、
   前記各無線局からの各受信信号の電力を計算する電力計算処理部と、
   所定の閾値以上の前記各受信信号の前記電力を前記各無線局に対応付けて記録するテーブルを記憶する記憶部と、
   所定のタイミング毎に前記テーブルを更新するテーブル更新処理部と、
   前記テーブルを参照して、前記無線局毎に前記電力の変動幅を検出し、前記変動幅が所定範囲内にある前記無線局を、前記接続先無線局の優先候補に設定する電力変動幅検出処理部と、
   を備えることを特徴とする無線端末装置。
8. 複数の無線局と、
   前記複数の無線局の中から選択した接続先無線局に接続して無線通信を行う無線端末装置と、
   を備え、
   前記無線端末装置は、
   前記各無線局との間で無線信号の送受信を行う無線処理部と、
   前記無線信号の前記送受信に伴って必要な信号処理を行う信号処理部と、
   を備え、
   前記信号処理部は、前記接続先無線局を選択する無線局選択部を備え、
   前記無線局選択部は、
   前記各無線局からの各受信信号の電力を計算する電力計算処理部と、
   所定の閾値以上の前記各受信信号の前記電力を前記各無線局に対応付けて記録するテーブルを記憶する記憶部と、
   所定のタイミング毎に前記テーブルを更新するテーブル更新処理部と、
   前記テーブルを参照して、前記無線局毎に前記電力の変動幅を検出し、前記変動幅が所定範囲内にある前記無線局を、前記接続先無線局の優先候補に設定する電力変動幅検出処理部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
9. 前記複数の無線局は複数の基地局と中継局とであり、
   前記中継局は移動体に設置されている、ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。

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