JP2015082832A - 無線端末、無線通信方法、および無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】スモールセルサーチにかける無駄な時間および電力を軽減すること。【解決手段】取得部３１１は、無線端末３００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報を取得する。第一検索部３１２は、取得した現在位置情報に基づきスモールセルＤＢ３２１からスモールセル情報を抽出する。通信部３１３は、得られたスモールセル情報に含まれる周波数情報およびＴＤＤフォーマット等の情報を用いてスモールセルでの通信を開始する。【選択図】図５

Description

本発明は、無線端末、無線通信方法、および無線通信システムに関する。

スモールセルは動画のストリーミング配信等の大容量通信をする際の通信手段として注目されている。スモールセルでの無線通信の特徴としては、無線端末の移動速度が３ｋｍ／ｈ以下の場合に使用でき、電車に乗っている場合の通信等、ハンドオーバーが多発する状況での使用には適さない。また、スモールセルの基地局がカバーする通信エリアは、マクロセルの通信エリアに比べて狭く、マクロセルの通信エリアに複数のスモールセルの通信エリアが包含されることが多い。

スモールセルには次の利点がある。通信エリア内で大きなトラフィックを生じさせる通信が生じても、スモールセルで当該通信を引き受ければ、マクロセルでの通信が混雑するのを防止し、他のユーザの通信環境が改善されるという利点がある。また、マクロセルで通信すると、無線通信が混雑して各使用周波数において干渉が生じやすい状況であっても、スモールセルで通信すれば、スモールセルの通信エリアがマクロセルの基地局に比べて狭いので各使用周波数において他の通信と干渉しにくいという利点がある。

スモールセルでの通信を開始する際は、無線端末が通信時に使用する周波数を選択する。無線端末は他の通信との干渉を回避するため、周波数サーチをおこない干渉の少ない周波数を選択する。無線端末は周波数サーチをするために、まず、ＰＳＣ（Primary SCH）、ＳＳＣ（Secondary SCH）の同期処理をおこなう。同期処理をする際に使用されるＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）は１フレーム１０ｍｓ、１５スロットで構成される。また、各スロットはＰＳＣ（Primary SCH）、ＳＳＣ（Secondary SCH）、およびＰ−ＣＣＰＣＨ（Primary Common Control Physical CHannel）で構成される。次いで、Ｐ−ＣＣＰＣＨ復調がなされ、ＢＣＣＨ信号のＭＩＢ（Master Information Block）からＰＬＭＮＣｏｄｅを取得する。無線端末は以上の手順で周波数をサーチし、スモールセルでの無線通信を開始する。

特開２０１１−０１９１４９号公報 特開２００９−２６０４４８号公報 米国特許出願公開第２００９／０２６４１３４号明細書

しかしながら、スモールセルサーチに時間および電力を無駄に消費するという問題がある。

無線端末がスモールセルサーチをおこなった結果、スモールセルがなかった場合やユーザが通信契約した会社とは別の会社のスモールセルであった場合は、スモールセルでの通信を開始できない。この場合、無線端末はスモールセルサーチに無駄な時間をかけ、電力を無駄に消費することになるという問題がある。

一つの側面では、上記に鑑みてなされたものであって、スモールセルサーチにかける無駄な時間および電力を軽減することができる無線端末、無線通信方法、および無線通信システムを提供することを目的とする。

第１の案では、通信端末装置は、位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースと、位置情報を取得する取得部と、を有する。さらに、通信端末装置は、前記スモールセル情報データベースから前記位置情報に基づき取得された周波数情報を使用してスモールセルで無線通信をおこなう通信部を有する。

本発明の一の実施態様によれば、スモールセルサーチにかける無駄な時間および電力を軽減することができるという効果を奏する。

図１は、無線通信システムの構成の一例を示す図である。 図２は、本実施例に係る基地局ｅＮＢのハードウェア構成を示す図である。 図３は、本実施例に係る無線情報センタのハードウェア構成を示す図である。 図４は、無線端末のハードウェア構成の一例を示す図である。 図５は、実施例１に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。 図６−１は、スモールセルＤＢの第１のデータ構成を示す図である。 図６−２は、スモールセルＤＢの第２のデータ構成を示す図である。 図７は、マクロセルとスモールセルの通信エリアを説明するための図である。 図８は、実施例２に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。 図９は、無線情報センタの構成を示す機能ブロック図である。 図１０は、統合ＤＢのデータ構成の一例を示す図である。 図１１は、統合ＤＢの更新を説明するための図である。 図１２は、無線端末がスマートセル情報要求を送信する場合の処理の流れを説明するための図である。 図１３は、スモールセルＤＢおよび統合ＤＢの定期更新の流れを説明するための図である。 図１４は、実施例３に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。 図１５は、スモールセルの基地局を切り替える場合の処理の流れを説明するための図である。 図１６は、無線フレームのＴＤＤフォーマットの一例を示す図である。 図１７は、ＴＤＤ方式で無線通信をする際のサブフレーム構成の一例を示す図である。

以下に、本願の開示する無線端末、無線通信方法、および無線通信システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。各実施例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（システム全体における各機器の説明）
無線通信システムにおいて通信を開始するまでにおこなわれる処理の流れについて説明する。図１は、無線通信システムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、ＬＴＥアドバンスドネットワーク１００は、ＭＭＥ１０１と、Ｓ−ＧＷ１０２と、Ｐ−ＧＷ１０３とを備える。

ＵＥ１３０は、周囲の基地局ｅＮＢ５０とＲＲＣ（Radio Resource Control）接続することができる。ＭＭＥ１０１は、ＵＥ１３０から信号を受信すると、ユーザとの契約情報等を保持しているＨＳＳ１５０にアクセスし、ユーザ認証をおこなう。さらに、ＭＭＥ１０１は、ＨＳＳ１５０に位置登録要求信号を送信し、ＵＥ１３０がＭＭＥ１０１に接続したことを記憶する。次いで、ＨＳＳ１５０は、ＭＭＥ１０１に位置登録応答信号を送信する。

ＭＭＥ１０１は、Ｓ−ＧＷ１０２にベアラ設定要求信号を送信する。次いで、Ｓ−ＧＷ１０２は、Ｐ−ＧＷ１０３にルート設定要求信号を送信する。このとき、Ｐ−ＧＷ１０３は、ＵＥ１３０にＩＰアドレスを割り当てる。次いで、Ｐ−ＧＷ１０３は、Ｐ−ＧＷ１０２にルート設定応答信号を送信する。次いで、Ｓ−ＧＷ１０２は、ＭＭＥ１０１にベアラ設定応答信号を送信する。次いで、ＭＭＥ１０１は、ｅＮＢ５０を介してアタッチ完了通知信号をＵＥ１３０に送信する。ＵＥ１３０は、スモールセルでの無線通信を開始する場合、ｅＮＢ５０を経由し、ＬＴＥアドバンスドネットワーク１００を介してＰＤＮ１１０に接続される。なお、ＵＥ１３０は携帯電話、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、ＰＤＡ等の携帯端末である。

ＵＭＴＳパケットネットワーク１６０は、ＳＧＳＮ１６１と、ＧＧＳＮ１６２とを有する。マクロセルでＵＭＴＳパケットを無線情報センタ１２０に送信する場合は、ＵＭＴＳ基地局１８０がＵＭＴＳパケットを受信し、ＳＧＳＮ１６１と、ＧＧＳＮ１６２とを経由し、さらにＰＤＮを介して無線情報センタ１２０に送信する。

ＵＭＴＳ回線交換ネットワーク１７０は、ＭＳＣ（Mobile Switching Center）１７１と、ＨＬＲ（Home Location Register)１７２と、ＧＭＳＣ（Gateway Mobile Switching Center）１７３と、交換機１７４とを有する。ＭＳＣ１７１は、各ＵＭＴＳ基地局１８０との間で交換接続する。ＨＬＲ１７２は、ＵＭＴＳ回線交換ネットワーク１７０内のサービス加入者の加入者情報、サービス加入者の位置情報および認証情報を対応付けて登録管理する。ＧＭＳＣ１７３は、交換機１７４と、ＭＳＣ１７１とを交換接続する。

以下、ｅＮＢ５０および無線情報センタ１２０のハードウェア構成を説明する。図２は、本実施例に係る基地局ｅＮＢの構成を示す図である。ｅＮＢ５０は、無線端末との通信処理をおこなうＣＰＵ５６を有する。ＣＰＵ５６はインタフェース５２と、表示部５３と、操作部５４と、メモリ５５とに接続される。さらに、ＣＰＵ５６は、無線通信デバイス５１を介してアンテナ５１Ａに接続される。アンテナ５１Ａは、各無線端末と無線通信する。

図３は、本実施例に係る無線情報センタのハードウェア構成を示す図である。無線情報センタ１２０は、無線端末にスマートセル情報を提供するＣＰＵ１２５を有する。ＣＰＵ１２５は、記憶部１２１と、通信インタフェース１２２と、表示部１２３と、操作部１２４とに接続される。なお、後述するように記憶部１２１は、統合ＤＢを含む。

（無線端末のハードウェア構成）
図４は、無線端末のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示したように、無線端末ＵＥ２１０は、ＵＭＴＳデバイス２１２と、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５と、ＷｉＦｉデバイス２１８と、メモリ２２１と、ＣＰＵ２２２と、表示部２２３と、操作部２２４と、マイク２２５と、スピーカ２２６と、ＧＰＳ２２７を有する。

ＵＭＴＳデバイス２１２は、ＵＭＴＳ無線部２１３と、ＵＭＴＳベースバンド部２１４とを含む。アンテナ２１１ａはＵＭＴＳ無線部２１３に接続され、電波を送受信する。また、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５は、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６と、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７とを含む。アンテナ２１１ｂは、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６に接続され、電波を送受信する。また、ＷｉＦｉデバイス２１８は、ＷｉＦｉ無線部２１９と、ＷｉＦｉベースバンド部２２０とを含む。アンテナ２１１ｃは、ＷｉＦｉ無線部２１９に接続され、電波を送受信する。

ＵＥ２１０は、スモールセルで無線通信する場合、ＬＴＥＡｄｖａｎｃｅｄデバイス２１５を用いる。例えば、まず、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７は、ＧＰＳ２２７から入力された現在位置情報をＣＰＵ２２２から受け付けてＤ／Ａ変換することによりベースバンド信号に変換する。次いで、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄ無線部２１６は、ＬＴＥ／Ａｄｖａｎｃｅｄベースバンド部２１７から受け付けたベースバンド信号を、ＲＦ信号に変換する。そして、アンテナ２１１ｂは、ＲＦ信号を無線情報センタ１２０へ送信する。また、ＵＥ２１０が無線情報センタ１２０にスモールセル情報を要求する際は、ＵＭＴＳデバイス２１２を使用してＳＭＳメール等を送信する。なお、無線情報センタ１２０へのスモールセル情報の要求に関する詳細は後述する。

（無線端末の機能構成）
実施例１に係る無線端末３００の機能構成の一例について説明する。図５は、実施例１に係る無線端末３００の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、無線端末３００は、制御部３１０と、記憶部３２０とを有する。

図５に示すように、記憶部３２０は、スモールセルＤＢ３２１を記憶する。記憶部３２０は、例えば、ＲＡＭ（Random access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、ハードディスクや光ディスクなどの記憶装置に対応する。

スモールセルＤＢ３２１は、過去にスモールセルで通信をした位置、通信の際に使用した周波数、および通信の際に使用したＴＤＤフォーマット等のスモールセル情報をデータベースにしたものである。スモールセルＤＢ３２１は、スモールセル情報のうち、頻度の高いスモールセル情報から順に所定数まで記憶してもよい。図６−１は、スモールセルＤＢ３２１の第１のデータ構成を示す図である。図６−１に示したように、スモールセルＤＢ３２１は、経度、緯度、周波数情報、セルＩＤ情報、ＴＤＤフォーマット、および最終アクセス時間を対応付ける。「経度」および「緯度」は、あるスモールセルに対応する通信エリアを示す。「周波数情報」は、通信の際に使用した周波数を示す。「セルＩＤ情報」は、スモールセルを一意に識別するための番号である。「ＴＤＤフォーマット」は、上り側通信および下り側通信のそれぞれに割り当てるサブフレームに関する設定を示す。「最終アクセス時間」は、そのセルＩＤに対応する現在位置、周波数、ＴＤＤフォーマット等の条件で最後にアクセスした時間を示す。なお、上り側通信および下り側通信に割り振るサブフレーム設定に関しての詳細は後述する。

図６−２は、スモールセルＤＢの第２のデータ構成を示す図である。図６−２は、図６−１と比べて通信エリアの指定方法が異なる。図６−１は、経度および緯度の範囲で通信エリアを表しているのに対し、図６−２は、通信エリアの中心経度および中心緯度で通信エリアを表している。

図５に示すように、制御部３１０は、取得部３１１と、第一検索部３１２と、通信部３１３とを有する。制御部３１０の機能は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により実現することができる。また、制御部３１０の機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のプログラムを実行することで実現することができる。

無線端末３００の処理の流れに沿って制御部３１０の各構成について説明する。まず、取得部３１１は、無線端末３００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報に係る経度「Ｘｃ１．５」および緯度「Ｙｃ１．５」を取得する。なお、「Ｘｃ１．５」は、「Ｘｃ１」および「Ｘｃ２」の間の位置に相当する。次いで、第一検索部３１２は、図６−１のスモールセルＤＢ３２１において、取得した端末の現在位置に係る経度「Ｘｃ１．５」および緯度「Ｙｃ１．５」を使って、対応するセルＩＤ情報「００６３」を抽出し、通信部３１３にセルＩＤ情報「００６３」に対応するスモールセル情報を送る。このとき、第一検索部３１２は、スモールセルＤＢ３２１の最終アクセス時間を更新する。次いで、通信部３１３は、得られたスモールセル情報から周波数情報「３５５０ＭＨｚ」およびＴＤＤフォーマット「２」等の情報を得て、通信する際に使用する周波数を３５５０ＭＨｚとし、ＴＤＤフォーマットを２に設定してスモールセルでの通信を開始する。

すなわち、まず、取得部３１１は、無線端末３００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報を取得する。次いで、第一検索部３１２は、取得した現在位置情報に基づきスモールセルＤＢ３２１からスモールセル情報を抽出する。次いで、通信部３１３は、得られたスモールセル情報に含まれる周波数情報およびＴＤＤフォーマット等の情報を用いてスモールセルでの通信を開始する。これにより、無線端末３００は、スモールセルを開始する際におこなうスモールセルサーチを省略して、無線通信を開始することができ、スモールセルサーチにかける無駄な時間および電力を軽減することができる。

無線端末は、スモールセルＤＢに全てのスモールセル情報を保持するのではなく、メモリ容量との関係で頻度の高いスモールセル情報のみを保持している。無線端末は、スモールセルＤＢに保持されていないスモールセル情報を使って無線通信をする場合、マクロセルの基地局を介して無線情報センタにスモールセル情報要求を送信する。これにより、無線端末は無線情報センタにスモールセル情報を要求する。

マクロセルとスモールセルの関係について説明する。図７は、マクロセルとスモールセルの通信エリアを説明するための図である。図７に示したように、マクロセルの基地局１０に係る通信エリア１１に、スモールセルの基地局２０ａ、２０ｂ、２０ｃの通信エリア２１ａ、２１ｂ、２１ｃが内包される。通信エリア２１ａ内の無線端末は、スモールセルＤＢに現在位置情報に対応するスモールセル情報がなかった場合、マクロセルの基地局１０にアクセスし、マクロセルの基地局１０を介して無線情報センタにスモールセル情報要求を送信する。無線端末は、スモールセル情報要求をＳＭＳメール、メッセージ等の手段により送信することができる。以下、実施例２に係る無線端末および無線情報センタの機能構成を説明する。

（無線端末の機能構成）
実施例２に係る無線端末４００の機能構成の一例について説明する。図８は、実施例２に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように、無線端末４００は、制御部４１０と、記憶部４２０とを有する。

図８に示すように、記憶部４２０は、スモールセルＤＢ４２１を記憶する。スモールセルＤＢ４２１のデータ構造は実施例１のスモールセルＤＢ３２１と同様である。また、制御部４１０は、取得部４１１と、第一検索部４１２と、通信部４１３と、送信部４１４と、第一更新部４１５とを有する。

無線端末４００の処理の流れに沿って制御部４１０の各構成について説明する。取得部４１１は、無線端末４００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報に係る経度「Ｘｃ３．５」および緯度「Ｙｃ３．５」を取得する。なお、「Ｘｃ３．５」は、「Ｘｃ３」および「Ｘｃ４」の間の位置に相当する。次いで、第一検索部４１２は、スモールセルＤＢ４２１において、取得した端末の現在位置に係る経度「Ｘｃ３．５」および緯度「Ｙｃ３．５」に対応するスモールセル情報を検索する。次いで、送信部４１４は、スモールセルＤＢ４２１に現在位置に対応するスモールセル情報がなかった場合、無線情報センタにスモールセル情報要求を送信する。次いで、無線端末４００は、無線情報センタから通知されたスモールセル情報から周波数情報「２４５０ＭＨｚ」およびＴＤＤフォーマット「３」等の情報を得る。そして、通信部４１３は、通信する際に使用する周波数を２４５０ＭＨｚ、ＴＤＤフォーマットを３に設定し、スモールセルでの通信を開始する。次いで、第一更新部４１５は、無線情報センタから通知されたスモールセル情報に基づきスモールセルＤＢ４２１を更新する。なお、無線端末４００からスモールセル情報要求を受信した際の無線情報センタの処理に関する詳細は後述する。

（無線情報センタの機能構成）
実施例２に係る無線情報センタの機能構成の一例について説明する。図９は、無線情報センタの構成を示す機能ブロック図である。図９に示すように、無線情報センタ５００は、制御部５１０と、記憶部５２０とを有する。

図９に示すように、記憶部５２０は、統合ＤＢ５２１を記憶する。統合ＤＢ５２１は、無線端末４００のスモールセルＤＢ４２１に含まれるスモールセル情報を、無線端末ごとに統合して保持している。図１０は、統合ＤＢのデータ構成の一例を示す図である。経度、緯度、周波数情報、セルＩＤ情報、ＴＤＤフォーマット、ユーザＩＤ、および最終アクセス時間を対応付ける。統合ＤＢ５２１は、「ユーザＩＤ」が項目に含まれること以外、実施例１のスモールセルＤＢ３２１と同一のデータ構成である。「ユーザＩＤ」は、無線情報センタ５００にスモールセル情報を送信したユーザを一意に識別するための番号である。なお、無線端末４００のスモールセルＤＢ４２１は、全てのスモールセル情報のうち、頻度の高いものから順に所定数まで記憶する一方で、統合ＤＢ５２１は、全てのスモールセル情報を記憶するようにしてもよい。

図９に示すように、制御部５１０は、受付部５１１と、第二検索部５１２と、通知部５１３と、第二更新部５１４とを有する。無線情報センタ５００の処理の流れに沿って制御部５１０の各構成について説明する。まず、受付部５１１は、無線端末からスモールセル情報要求を受け付ける。次いで、第二検索部５１２は、図１０の統合ＤＢ５２１において、スモールセル情報要求に含まれる現在位置に係る経度「Ｘｃ３．５」および緯度「Ｙｃ３．５」に対応するスモールセル情報を検索する。次いで、第二検索部５１２は、セルＩＤ情報「００８６」、周波数情報「２４５０ＭＨｚ」、およびＴＤＤフォーマット「３」等を含むスモールセル情報を抽出する。次いで、通知部５１３は、抽出されたスモールセル情報を無線端末４００に通知する。なお、第二更新部５１４の処理に関する詳細は、後述する。

すなわち、無線端末４００および無線情報センタ５００は、無線端末４００のスモールセルＤＢ４２１に現在位置に対応するスモールセル情報がなかった場合、以下の処理をおこなう。まず、取得部４１１は、無線端末４００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報を取得する。次いで、第一検索部４１２は、取得した現在位置情報に基づきスモールセルＤＢ４２１からスモールセル情報を検索する。次いで、送信部４１４は、スモールセルＤＢ４２１に現在位置情報に対応するスモールセル情報がなかった場合、マクロセルで無線情報センタにスモールセル情報要求を送信する。

一方、無線情報センタ５００の受付部５１１は、無線端末４００から送信されたスモールセル情報を受け付ける。次いで、第二検索部５１２は、スモールセル情報要求に含まれる現在位置に対応するスモールセル情報を抽出する。次いで、通知部５１３は、抽出されたスモールセル情報を無線端末装置に通知する。

次いで、無線情報センタ５００からスモールセル情報の通知を受けた無線端末４００は、通知されたスモールセル情報に含まれる周波数情報、ＴＤＤフォーマット等により無線通信を設定してスモールセルでの通信を開始する。次いで、第一更新部４１５は、無線情報センタから通知されたスモールセル情報に基づきスモールセルＤＢ４２１を更新する。以上のように、比較的使用頻度の多いもののみをスモールセルＤＢ４２１で保持し、全てのスモールセル情報を統合ＤＢ５２１で保持する。そして、無線端末４００はスモールセルＤＢ４２１にないスモールセル情報を使用する場合のみ、無線情報センタ５００にスモールセル情報を要求する。これにより、無線端末４００のスモールセルＤＢ４２１の記憶容量を抑えることができる。

（統合ＤＢの定期更新）
統合ＤＢ５２１は、各無線端末４００のスモールセルＤＢ４２１との整合性を保つため、定期的に更新してもよい。そのために、まず、無線端末４００の送信部４１４は、スモールセルＤＢ４２１が保持する各スモールセル情報を定期的に無線情報センタ５００に送信する。次いで、無線情報センタ５００の受付部５１１は、各スモールセル情報を受け付ける。次いで、無線情報センタ５００の第二更新部５１４は、受け付けた各スモールセル情報に基づき、統合ＤＢ５２１を更新する。なお、無線端末４００の送信部４１４は、無線端末４００が使用されていない深夜の時間帯等に定期的にスモールセル情報を無線情報センタ５００に送信するようにしてもよい。

図１１は、統合ＤＢの更新を説明するための図である。図１１に示すように、各無線端末４００が保持するスモールセルＤＢ１のスモールセル情報４２１ａ、スモールセルＤＢ２のスモールセル情報４２１ｂ等のスモールセル情報を、無線情報センタ５００が保持する統合ＤＢ５２１に送信される。無線情報センタ５００は、受信した各スモールセル情報に基づき統合ＤＢ５２１を更新する。

（スモールセルＤＢの定期更新）
先述したように、無線端末４００は、無線情報センタ５００にスモールセル情報要求を送信し、無線情報センタ５００からスモールセル情報の通知を受けた場合にスモールセルＤＢ４２１を更新する。さらに、無線端末４００は、統合ＤＢ５２１から対応するスモールセル情報を定期的に受信して、スモールセルＤＢ４２１を更新してもよい。そのために、無線情報センタ５００の第二検索部５１２は、図１０の統合ＤＢ５２１において、スモールセル情報を通知するユーザのユーザＩＤに係るスモールセル情報を検索する。次いで、第二検索部５１２は、統合ＤＢ５２１において、他のユーザのスモールセル情報の中から、ユーザのスモールセル情報と通信エリアが同じであり、かつ、最終アクセス時間がユーザのスモールセル情報よりも直近となっているスモールセル情報を検索する。通知部５１３は、当該条件に該当するスモールセル情報があった場合、当該条件に該当するスモールセル情報をそれぞれ無線端末４００に通知する。次いで、無線端末４００の第一更新部４１５は、通知された各スモールセル情報に基づきスモールセルＤＢ４２１を更新する。これにより、無線端末４００は、他のユーザのスモールセル情報を自己のスモールセルＤＢ４２１に反映することができ、最新の通信状況をスモールセルＤＢ４２１に反映できる。

（無線情報センタにスマートセル情報要求を送信する場合の処理の流れ）
図１２は、無線端末がスマートセル情報要求を送信する場合の処理の流れを説明するための図である。図１２に示したように、まず、無線端末のＵＥ１３０は、マクロセルでＵＭＴＳ基地局１８０と通信可能に接続される（ステップＳ１０）。次いで、ＵＥ１３０は、ＧＰＳ機能等によりＵＥ１３０の現在位置情報を取得する（ステップＳ１１）。次いで、ＵＥ１３０は、取得した現在位置情報に基づきスモールセルＤＢ４２１からスモールセル情報を検索する（ステップＳ１２）。次いで、ＵＥ１３０は、スモールセルＤＢ４２１に現在位置情報に対応するスモールセル情報がなかった場合、マクロセルでＵＭＴＳ基地局１８０を介して無線情報センタ５００にスモールセル情報要求を送信する（ステップＳ１３）。

次いで、無線情報センタ５００は、受信したスモールセル情報要求から現在位置情報を取得する。次いで、無線情報センタ５００は、統合ＤＢ５２１から当該現在位置情報に対応するスモールセル情報を抽出する。次いで、無線情報センタ５００は、抽出したスモールセル情報を、ＵＭＴＳ基地局１８０を介してＵＥ１３０に送信する（ステップＳ１４）。次いで、ＵＥ１３０は、ｅＮＢ５０からスモールセルの同期信号を受信する（ステップＳ１５）。次いで、ＵＥ１３０は、受信したスモールセル情報に基づきスモールセルをサーチし、スモールセルの無線同期をおこなう（ステップＳ１６）。次いで、ＵＥ１３０は、受信したスモールセル情報のＴＤＤフォーマットに基づき、ＴＤＤフォーマットを設定する（ステップＳ１７）。そして、ＵＥ１３０は、ｅＮＢ５０とスモールセルによる無線通信を開始する（ステップＳ１８）。

次いで、ＵＥ１３０は、現在位置情報を取得する（ステップＳ１９）。次いで、ＵＥ１３０は、取得した現在位置情報と、無線情報センタ５００から受信したスモールセル情報とにより、スモールセルＤＢ４２１を更新する（ステップＳ２０）。

（スモールセルＤＢおよび統合ＤＢの定期更新の流れ）
図１３は、スモールセルＤＢおよび統合ＤＢの定期更新の流れを説明するための図である。図１３に示したように、まず、ユーザ１が有する無線端末のＵＥ１３０は、マクロセルでＵＭＴＳ基地局１８０と通信可能に接続される（ステップＳ３０）。次いで、ＵＥ１３０は、スモールセルＤＢ４２１が保持する各スモールセル情報を、ＵＭＴＳ基地局１８０を介して無線情報センタ５００に送信する（ステップＳ３１）。次いで、無線情報センタ５００は、受信した各スモールセル情報に基づき、統合ＤＢ５２１のうち、ユーザ１に対応する各スモールセル情報を更新する（ステップＳ３２）。次いで、無線情報センタ５００は、統合ＤＢ５２１において、他のユーザのスモールセル情報の中から、ユーザ１に係るスモールセル情報と通信エリアが同じであり、かつ、最終アクセス時間がユーザ１のスモールセル情報よりも直近となっている、スモールセル情報を検索する。次いで、無線情報センタ５００は、検索された各スモールセル情報をＵＥ１３０に送信する（ステップＳ３３）。次いで、ＵＥ１３０は、受信した各スモールセル情報に基づきスモールセルＤＢ４２１を更新処理する（ステップＳ３４）。

スモールセルで無線通信をしている際にユーザが無線端末を持って移動したことにより、現在の基地局よりも他の基地局への距離が近くなった場合や、スモールセルの通信エリア内の通信が混雑した場合等は、スモールセルでの通信が弱電界となることがある。このような場合、無線端末は、スモールセルＤＢまたは統合ＤＢが保持するスモールセル情報に基づいてスモールセルの基地局を切り替える。

図１４は、実施例３に係る無線端末の構成を示す機能ブロック図である。制御部６１０が検出部６１１を有すること以外は実施例２の無線端末４００と同じである。無線端末６００の処理の流れに沿って制御部６１０の各構成について説明する。まず、検出部６１１がスモールセルで無線通信している際に弱電界を検出する。次いで、取得部６１２は、無線端末６００が有するＧＰＳ等の機能により端末の現在位置情報を取得する。次いで、第一検索部６１３は、取得した現在位置情報に基づきスモールセルＤＢ６２１から現在のスモールセル以外の他のスモールセル情報を検索する。次いで、スモールセルＤＢ６２１に他のスモールセル情報があった場合、通信部６１４は、他のスモールセル情報を使用してスモールセルで無線通信を開始する。

一方、スモールセルＤＢ６２１に他のスモールセル情報がなかった場合、送信部６１５は、マクロセルで無線情報センタにスモールセル情報要求を送信する。通信部６１４は、無線情報センタから通知されたスモールセル情報に基づき、スモールセルで無線通信を開始する。次いで、第一更新部６１６は、無線情報センタから通知されたスモールセル情報に基づきスモールセルＤＢ６２１を更新する。以上のように、無線端末６００が他のスモールセルの基地局に切り替える場合においても、スモールセルサーチを省略して、無線通信を開始することができ、スモールセルサーチにかける無駄な時間および電力を軽減することができる。

なお、図９の統合ＤＢ５２１は、ＵＭＴＳ等他の無線通信に関する情報を保持してもよい。無線情報センタ５００は、無線端末６００からスモールセル情報要求を受信した際、スモールセル情報の変わりに他の無線通信に関する情報を無線端末６００に通知してもよい。例えば、統合ＤＢ５２１のユーザ１の履歴にはないが、ユーザ２の履歴に、過去に高速な下り通信サービスを受けた実績がある場合、無線情報センタ５００は、無線端末６００に当該通信サービスに関する情報を送信する。

（スモールセルの基地局を切り替える場合の処理の流れ）
図１５は、スモールセルの基地局を切り替える場合の処理の流れを説明するための図である。まず、無線端末のＵＥ１３０がスモールセルで弱電界を検出する（ステップＳ４０）。次いで、ＵＥ１３０は、ＧＰＳ機能等によりＵＥ１３０の現在位置情報を取得する（ステップＳ４１）。次いで、ＵＥ１３０は、スモールセルＤＢ６２１において、取得した現在位置情報に基づき、現在のスモールセル以外の他のスモールセルに係るスモールセル情報を検索する（ステップＳ４２）。次いで、ＵＥ１３０は、スモールセルＤＢ６２１に他のスモールセルに係るスモールセル情報がなかった場合、ｅＮＢ５０ａを介してスモールセルで無線情報センタ５００にスモールセル情報要求を送信する（ステップＳ４３）。

次いで、無線情報センタ５００は、受信したスモールセル情報要求から現在位置情報を取得する。次いで、無線情報センタ５００は、統合ＤＢ５２１において、現在位置情報に対応し、現在のスモールセル以外のスモールセルに対応するスモールセル情報を抽出する。次いで、無線情報センタ５００は、ＵＥ１３０に抽出したスモールセル情報を送信する（ステップＳ４４）。

次いで、ＵＥ１３０は、ｅＮＢ５０ｂからスモールセルの同期信号を受信する（ステップＳ４５）。次いで、ＵＥ１３０は、受信したスモールセル情報に基づきスモールセルをサーチし、スモールセルの無線同期をおこなう（ステップＳ４６）。次いで、ＵＥ１３０は、受信したスモールセル情報のＴＤＤフォーマットに基づき、ＴＤＤフォーマットを設定する（ステップＳ４７）。そして、ＵＥ１３０は、ｅＮＢ５０ｂとスモールセルによる無線通信を開始する（ステップＳ４８）。

次いで、ＵＥ１３０は、現在位置情報を取得する（ステップＳ４９）。次いで、ＵＥ１３０は、取得した現在位置情報と、無線情報センタ５００から受信したスモールセル情報とにより、スモールセルＤＢ６２１を更新する（ステップＳ５０）。

（無線通信時のフレーム・サブフレームの構成）
ＬＴＥの物理層は１０ｍｓの時間を単位とするフレームで構成されている。無線端末は、ＴＤＤ方式で無線通信する場合、同じ周波数を使用する。ＴＤＤ方式では、上り側通信と下り側通信とのそれぞれに時間を割り当て、時間で多重化して通信する。

図１６は、無線フレームのＴＤＤフォーマットの一例を示す図である。図１６に示されるように、ＵＬ−ＤＬコンフィギュレーションと、ＤＬ−ｔｏ−ＵＬスイッチポイント周期と、サブフレームナンバーとを対応付ける。「ＵＬ−ＤＬコンフィギュレーション」は、上り側通信と下り側通信のサブフレーム割り当ての種類を示す。図１６に示されるように、０から６まで計７種類のコンフィギュレーションが存在する。「ＤＬ−ｔｏ−ＵＬスイッチポイント周期」は、スイッチポイントに係るサブフレームがあらわれる周期を示す。「サブフレームナンバー」は、各サブフレームの番号を示す。各サブフレームの欄に記載されたアルファベットは、サブフレームの種別を示す。「Ｕ」は上り側通信に割り当てられるサブフレームを示す。また、「Ｄ」は、下り側通信に割り当てられるサブフレームを示す。そして、「Ｓ」は、スイッチポイントに割り当てられるサブフレームを示す。なお、無線フレームは計１０個のサブフレームを有する。

例えば、コンフィギュレーション０では、上り側通信に６つのサブフレームが割り当てられ、下り側通信に２つのサブフレームが割り当てられ、スイッチポイントに２つのサブフレームが割り当てられる。また、コンフィギュレーション１では、上り側通信に４つのサブフレームが割り当てられ、下り側通信に４つのサブフレームが割り当てられ、スイッチポイントに２つのサブフレームが割り当てられる。なお、他のコンフィギュレーションにおいても、上り側通信、下り側通信、およびスイッチポイントにそれぞれサブフレームが割り当てられる。

図８の無線端末４００は、スモールセルで無線通信をする際に使用するコンフィギュレーションを選択することにより、上り側通信の速度を高めたり、下り側通信の速度を高めたりすることができる。

図１７は、ＴＤＤ方式で無線通信をする際のサブフレーム構成の一例を示す図である。図１７の上段に示すように、無線フレームは２つのハーフフレームに分割できる。各ハーフフレームには、一つのサブフレームにスイッチポイントに割り当てられる。図１７にも示されるように、スイッチポイント「Ｓ」は、上り側通信のサブフレーム「Ｕ」と下り側通信のサブフレーム「Ｄ」とが切り替わる位置に割り当てられる。

図１７の下段に示されるように、「Subframe#0」と「Subframe#2」との間、および「Subframe#5」と「Subframe#7」との間に存在するスイッチポイントに係るサブフレームには、ＤｗＰＴＳ、ＧＰ、およびＵｐＰＴＳで構成される。ＤｗＰＴＳは下り側通信の拡張時間である。無線端末は、ＤｗＰＴＳを大きくすることにより、下り側通信の時間を拡張できる。一方、ＵｐＰＴＳは上り側通信の拡張時間である。無線端末は、ＵｐＰＴＳを大きくすることにより、上り側通信の時間を拡張できる。また、ＧＰは、上り側通信および下り側通信が干渉するのを避けるために設けられた時間である。無線通信時においては、ＤｗＰＴＳおよびＵｐＰＴＳが可変であることにより、上り側および下り側通信の割当時間を可変にできる。これにより、ＴＤＤ方式の無線通信で起こる多くの問題の解決を図ることができる。

以上、本願の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

また、特許請求の範囲に記載した「部（section、module、unit）」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、取得部は、取得手段や取得回路に読み替えることができる。

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理（例えば、スモールセルＤＢの検索）の全部または一部を手動的におこなうこともできる。あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースと、
位置情報を取得する取得部と、
前記スモールセル情報データベースから前記位置情報に基づき取得された周波数情報を使用してスモールセルで無線通信をおこなう通信部と、
を有することを特徴とする無線端末。

（付記２）無線端末と、センタサーバとを含む無線通信システムであって、
前記無線端末は、位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースと、
前記スモールセル情報データベースに位置情報に対応する周波数情報がない場合に、前記センタサーバに周波数情報要求を送信する送信部と、を有し、
前記センタサーバは、複数の無線端末が有するスモールセル情報データベースに含まれる情報を保持する統合データベースと、
前記無線端末から送信される周波数情報要求を受け付ける受付部と、
受け付けた前記周波数情報要求に含まれる前記位置情報に基づき、前記統合データベースから取得された周波数情報を前記無線端末に通知する通知部と、を有することを特徴とする無線通信システム。

（付記３）前記無線端末は、前記センタサーバから通知された周波数情報に基づき前記スモールセル情報データベースを更新する第一更新部を、さらに有することを特徴とする付記２に記載の無線通信システム。

（付記４）前記無線端末が有する送信部は、スモールセル情報データベースが保持する各周波数情報を前記センタサーバに送信し、
前記センタサーバは、前記受付部が受け付けた前記各スモールセル情報に基づき前記統合データベースを更新する第二更新部を、さらに有することを特徴とする付記２または３に記載の無線通信システム。

（付記５）コンピュータが実行する無線通信方法であって、
位置情報を取得し、
位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースから、前記位置情報に基づき取得された周波数情報を使用してスモールセルで無線通信をおこなう、
各処理を実行することを特徴とする無線通信方法。

（付記６）無線端末と、センタサーバとの通信を制御する無線通信方法であって、
前記無線端末は、位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースに、位置情報に対応する周波数情報がない場合、前記無線端末は前記センタサーバに周波数情報要求を送信し、
前記センタサーバは、前記無線端末から送信される周波数情報要求を受け付け、
前記センタサーバは、受け付けた前記周波数情報要求に含まれる前記位置情報に基づき、複数の無線端末が有するスモールセル情報データベースに含まれる情報を保持する統合データベースから取得された周波数情報を前記無線端末に通知する、
各処理を実行することを特徴とする無線通信方法。

３００ 無線端末
３１０ 制御部
３１１ 取得部
３１２ 第一検索部
３１３ 通信部
３２０ 記憶部
３２１ スモールセルＤＢ

Claims (5)

1. 位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースと、
   位置情報を取得する取得部と、
   前記スモールセル情報データベースから前記位置情報に基づき取得された周波数情報を使用してスモールセルで無線通信をおこなう通信部と、
   を有することを特徴とする無線端末。
2. 無線端末と、センタサーバとを含む無線通信システムであって、
   前記無線端末は、位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースと、
   前記スモールセル情報データベースに位置情報に対応する周波数情報がない場合に、前記センタサーバに周波数情報要求を送信する送信部と、を有し、
   前記センタサーバは、複数の無線端末が有するスモールセル情報データベースに含まれる情報を保持する統合データベースと、
   前記無線端末から送信される周波数情報要求を受け付ける受付部と、
   受け付けた前記周波数情報要求に含まれる前記位置情報に基づき、前記統合データベースから取得された周波数情報を前記無線端末に通知する通知部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
3. 前記無線端末は、前記センタサーバから通知された周波数情報に基づき前記スモールセル情報データベースを更新する第一更新部を、さらに有することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記無線端末が有する送信部は、スモールセル情報データベースが保持する各周波数情報を前記センタサーバに送信し、
   前記センタサーバは、前記受付部が受け付けた前記各スモールセル情報に基づき前記統合データベースを更新する第二更新部を、さらに有することを特徴とする請求項２または３に記載の無線通信システム。
5. コンピュータが実行する無線通信方法であって、
   位置情報を取得し、
   位置情報および無線通信する際に使用する周波数情報を含むスモールセル情報を保持するスモールセル情報データベースから、前記位置情報に基づき取得された周波数情報を使用してスモールセルで無線通信をおこなう、
   各処理を実行することを特徴とする無線通信方法。

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