JP3481101B2 - 移動体通信端末の待ち受け時における基地局選択方法 - Google Patents

移動体通信端末の待ち受け時における基地局選択方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信端末の基
地局選択方法、より具体的には移動体通信端末の移動要
素も加味して在圈無線ゾーンの基地局を選択する移動体
通信端末の待ち受け時における基地局選択方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】携帯電話や自動車電話等のいわゆる移動
体通信システムにおいては、移動体通信端末が移動中に
あっても通信が可能であるという大きな特徴があり、近
年、急速に普及している。周知のように移動体通信シス
テムでは、移動中でも通信を可能にするため、規則的に
配置された公衆基地局の中から良好な通信を行える基地
局を適宜選択している。このような基地局の選択処理
は、無線通信の場合、電波の伝搬が周囲の状況によって
影響を受け、電波の伝搬状態が接続状態に大きな影響を
与えるため、回線品質の確保のために極めて重要であ
る。そこで、移動体通信端末は、待ち受け時にいくつか
の公衆基地局からの着信制御チャネルのバースト信号を
定期的にモニタリングし、その中から最も強い受信電界
強度の基地局に対して待ち受け動作を行うようにプログ
ラムされている。
【0003】具体的には、移動体通信端末は待ち受け時
に複数、例えば10個程度の基地局からのバースト信号
を順番にモニタし、基地局の識別番号であるIDと受信
電界強度とを一対でそれぞれ格納する。そして、移動体
通信端末は、これら格納した受信電界強度の中から最も
高い受信電界強度の基地局のIDを取り出して選択す
る。以後、このIDの基地局を通信端末が待ち受けを行
う基地局として、これより報知されるすべての情報を受
信し、待ち受け処理を行う。このように、一端、基地局
が選択されると、この基地局との受信電界強度が所定の
値を下回った場合か、または電源が再投入されるまでこ
の基地局を待ち受け処理を行う基地局とする。
【0004】一方、基地局のゾーンはハンドオーバーゾ
ーン、発着信可能ゾーン、通話品質良好ゾーンからな
る。通話品質良好ゾーンは安定して通話が行えるゾーン
であり、実際の通話を行う時にはこのゾーンの基地局が
選択されていることが好ましい。これに対して、発着信
可能ゾーンは通話チャネルの確立処理を行うことができ
るが通話品質は不安定である。ハンドオーバーゾーンは
最も広い代わりに通信条件が最も悪いゾーンであり、移
動体通信端末がこのゾーンに入った場合、制御信号のみ
が受信可能となる。このハンドオーバーゾーンはかなり
の部分が他の基地局のゾーンと重なっており、移動体通
信端末が他のゾーンにあってもこのゾーンの基地局の制
御信号を受信することが可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、移動体通
信端末では待ち受け状態のときに選択した基地局を実際
の通信を行う基地局としている。しかしながら、移動体
通信端末の場合、時間の経過とともに端末が移動してい
るケースが多いため、基地局を選択した待ち受け状態の
位置と実際の通信を行う位置とが同じ位置とは限らな
い。したがって、実際の通信を行う時には必ずしも最良
の基地局が選択されている保証が無いという問題があっ
た。
【0006】すなわち従来技術では、待ち受け状態のモ
ニタ時、公衆基地局の電界強度は一元的な情報として格
納され、時間的な経過に対する受信電界強度の変化が全
く考慮されていなかった。このため、移動後に使用した
場合にはすでに通話品質良好ゾーンから外れ、受信電界
強度が弱電界になっていることが多々あり、場合によっ
ては電話をかけようとしても途中で切れたり、かけられ
ないこともあるという問題が発生した。
【0007】本発明はこのような従来技術の課題を解決
し、時間的な経過に対する受信電界強度の変化を予測し
て待ち受け時における基地局を選択することにより、通
信時における通話品質の向上を期待できる、移動体通信
端末の待ち受け時における基地局選択方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、移動体通信端末の待ち受け時における基
地局選択方法は、通信可能な基地局を所定の間隔でモニ
タリングし、このモニタリングにより選択された基地局
の受信電界強度を基地局毎に時系列データとして記憶す
る第1のステップと、第1のステップで記憶した受信電
界強度の時系列データより、モニタリングした基地局毎
の受信電界強度の傾きを算出する第2のステップと、
記第1のステップで記憶した複数の基地局の中から選択
した2つの基地局の傾きの方向の異同、並びに前記2つ
の基地局の最新の受信電界強度及び傾きを所定のアルゴ
リズムに従って比較・選択し、これを順次繰り返すこと
により最適な受信電界強度が得られる基地局の絞り込み
を行う第3のステップとを有する。
【0009】また、本発明によれば、移動体通信端末の
待ち受け時における基地局選択方法は、通信可能な基地
局を所定の間隔でモニタリングし、その受信電界強度を
基地局毎に時系列データとして記憶する第1のステップ
と、第1のステップで記憶した受信電界強度の時系列デ
ータより、モニタリングした基地局毎の受信電界強度の
傾きを算出する第2のステップと、前記第1のステップ
で記憶した複数の基地局の中から選択した2つの基地局
の傾きの方向の異同、並びに前記2つの基地局の最新の
受信電界強度及び傾きを所定のアルゴリズムに従って比
較・選択し、これを順次繰り返すことにより最適な受信
電界強度が得られる基地局の絞り込みを行う第3のステ
ップと、第3のステップで選択した基地局を再度モニタ
リングしてその中で最も受信電界強度の高い基地局を選
択する第4のステップとを有する。
【0010】さらに、本発明によれば、待ち受け状態の
ときに通信可能な基地局をモニタリングすることで、在
圈無線ゾーンの基地局を選択する待ち受け機能を備えた
移動体通信端末は、基地局のモニタリングを所定の間隔
で少なくとも2回連続して行い、その結果得られた受信
電界強度を基地局の識別番号毎に時系列データとして記
憶するモニタリング手段と、識別番号毎に記憶された基
地局の時系列データから各基地局の受信電界強度の変化
を算出する受信電界強度変化算出手段と、識別番号毎に
記憶された基地局の時系列データを参照して各基地局に
おける最新の受信電界強度と、受信電界強度変化算出手
段で算出した各基地局における受信電界強度の変化とに
より、在圈無線ゾーンの基地局を選択する基地局選択手
段とを有する。
【0011】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる移動体通信端末の待ち受け時における基地局選択方
法の実施の形態を詳細に説明する。図5は本発明が適用
される移動体通信端末の実施の形態を示す機能ブロック
図である。アンテナ52は、ハンドオーバーゾーン、発
着信可能ゾーンまたは通話品質良好ゾーンのいずれかの
ゾーンに該当する公衆基地局(図示せず)とデータのや
りとりを行うために、電波の輻射あるいは受信を行う。
このアンテナ52にはRF部54が接続されている。
【0012】RF部54は、アンテナ52で受信した信
号を増幅および周波数変換してベースバンド部56に復
調用信号を出力するRF受信回路と、ベースバンド部5
6からの音声変調信号を増幅および周波数変換してアン
テナ52に出力する送信回路とにより構成されている。
ベースバンド部56はCPU58およびコーデック68
に接続され、このCPU58の制御により音声信号や発
信者番号を含むアンテナ52から受信したRF信号の復
調を行う。ベースバンド部56はまた、電源がオン状態
の待ち受け時にRF受信回路に受信した公衆基地局の識
別番号であるIDやその受信電界強度をCPU58に通
知する。
【0013】コーデック68は、デジタル信号をアナロ
グ信号に、またアナログ信号をデジタル信号に変換する
変換器である。すなわち、コーデック68は、CPU5
8の制御により、ベースバンド部56やCPU58から
入力したデジタル音声信号をアナログ信号に変換してス
ピーカ(SP)66に出力するとともに、マイク(MI
C)64より入力したアナログ音声信号をデジタル音声
信号に変換してベースバンド部56に出力する。コーデ
ック68はまた、DTMFレシーバ70に接続され、ベ
ースバンド部56から入力したデジタル信号をアナログ
信号に変換してDTMFレシーバ70に出力する。DT
MFレシーバ70は、コーデック68から入力した信号
がDTMF信号の場合に、その内容をCPU58に出力
する。
【0014】CPU58は、移動体通信端末の全体の制
御を行う制御部であり、その内部にプログラム等が書き
込まれた不揮発性メモリであるROM58aと、待ち受
け時における基地局を選択するための種々の情報を一時
的に格納するRAM58bとが内蔵されている。CPU
58には、電話番号等を表示する表示部60と、電話番
号や文字等を入力する入力キーや電源キー、発呼処理を
行う発呼キー等の各種キーにより構成されたキー入力部
62とが接続されている。
【0015】CPU58はまた、基地局を選択する待ち
受け時に、モニタリング処理、受信電界強度変化算出処
理および基地局選択処理を行う機能を備えている。モニ
タリング処理は、基地局のモニタリングを例えば4秒程
度の所定の間隔で2回連続して行い、その結果得られた
受信電界強度を基地局の識別番号毎に時系列データとし
てRAM58bに記憶する処理である。また、受信電界
強度変化算出処理は、モニタリング処理により識別番号
毎に記憶された基地局の時系列データから各基地局の受
信電界強度の変化を算出する処理である。さらに、基地
局選択処理は、識別番号毎に記憶された基地局の時系列
データを参照して各基地局における最新の受信電界強度
と、受信電界強度変化算出処理で算出した各基地局にお
ける受信電界強度の変化とにより、在圈無線ゾーンの基
地局を選択する処理である。
【0016】図1は本発明による移動体通信端末の待ち
受け時における基地局選択方法の実施の形態を示したフ
ローチャートである。図5に示した移動体通信端末に電
源が投入されると(S102)、移動体通信端末は在圈
無線ゾーンの基地局を選択するため以下の処理を行う。
移動体通信端末は、通信可能な10個程度の公衆基地局
を順次モニタリングし(S104)、モニタできた基地
局のIDとその受信電界強度とを取得する。このステッ
プS104の処理を基地局検索時間満了まで行い(S1
06)、これにより得られたモニタ結果である基地局の
IDとその受信電界強度とを一対でそれぞれCPU58
内のRAM58bに記憶する(S108)。なお、ステ
ップS106で異常が検出された場合には、再度モニタ
リングを行うため(S122)、ステップS104に戻
る。
【0017】モニタリングした結果がRAM58bに記
憶されると、モニタできた基地局数および電界強度など
の判定を行う(S110)。判定した結果、もしモニタ
できた基地局が無い場合や電界強度等が閾値に達してい
ない場合には圏外処理(S124)を行い、圏外タイマ
時間が満了になった後(S126)、再びステップS1
04に戻りモニタリングを行う。一方、ステップS11
0でモニタできた基地局ありの判定が行われた場合、こ
の基地局数が適正か否かの判断を行う(S112)。
【0018】本実施の形態では10個程度の基地局をモ
ニタするようにしている。これは、モニタする基地局の
数が多いと、後述する最適基地局の予測処理の負荷が非
常に大きくなるからである。したがって、モニタする数
が10個を越えた場合、基地局を選択するための制御デ
ータの変更を行う(S130)。このようにして公衆基
地局のモニタリングが3秒〜4秒の間隔で2回行われた
かを判定する(S114)。なお、2回目のモニタリン
グが終了した時に選ばれた基地局IDが前回のモニタ結
果で格納された基地局IDと同じ場合、時間差の電界強
度として該当する基地局IDと一対になるようにRAM
58bに記憶する。すなわち本実施の形態では、モニタ
リングを2回連続して行うことにより、1つの基地局に
対して受信電界強度のデータが時系列的に2つあること
になる。
【0019】このようにして得られた基地局ID毎の受
信電界強度のデータにより、移動体通信端末の移動時の
移動方向に対する基地局の電界強度の変化を予測して最
適基地局を選択する(S116)。このステップS11
6により最適基地局が選択されると、この基地局のID
に対してすべての報知されている情報を受信し、待ち受
け動作を行う。そして、発着信が有った場合には(S1
18)、待ち受け時に選択したこの基地局により制御チ
ャネルの確立処理を行い、通話を開始する(S12
8)。
【0020】また、この基地局の受信電界強度が閾値以
下になった場合(S120)、ステップS104に戻り
新たに待ち受け処理を行う基地局の選択処理を再度実行
する。この際、前回に格納されたデータと比較し、現在
モニタした基地局が前回にも存在している場合には比較
対象として利用する。また、現在モニタした基地局に前
回に格納された基地局が含まれていなかった場合、前回
の基地局の情報は削除する。
【0021】移動体通信端末がモニタリングした基地局
の中から最適な基地局を予測する場合、必ずしも受信電
界強度だけで判断することはできない。時間軸上の2点
で判断すると、ユーザの移動性も考慮したアルゴリズム
により、より良い基地局を検出することが可能となる。
移動体通信端末が移動していない場合においても、下界
の影響、例えば端末の位置や車の通過または立ち木のゆ
れの影響などによっても、電界強度は変化する。したが
って、時間的な環境変化も加味して基地局の選択を行う
ことが望ましい。本実施の形態における最適な基地局を
予測するアルゴリズムでは、まず、2回のモニタリング
で取得した受信電界強度より算出したそれぞれの基地局
の電界強度の傾き(θ)と、2回目のモニタリングで取
得した受信電界強度とにより最適な基地局を予測する。
そして、このアルゴリズムにより10個程度の基地局の
中から最適な基地局となる候補を3個程度に絞り、さら
に3個に絞った基地局を再度モニタリングしてその中か
ら最も受信電界強度の高い基地局を選択する。
【0022】次に、このような最適基地局を選択するス
テップS116の処理の詳細を図2〜図4を用いて説明
する。図2および図3はステップS116の処理の詳細
を示すフローチャートである。図1に示したステップS
104〜S114により、基地局ID毎に時系列に2回
の受信電界強度データがモニタリングされている。これ
ら2回行なわれたモニタリングで、1回目に得られた受
信電界強度およびその検出時間と、2回目に得られた受
信電界強度およびその検出時間の値から、経時変化に対
する受信電界強度の傾き(θ)を基地局ID毎に求めて
RAM58bに保持する(S204)。この受信電界強
度の傾き(θ)の演算処理は、モニタできたすべての基
地局に対し行われる(S206)。
【0023】受信電界強度の傾きの演算処理がすべて終
わると、その中から任意に2つの基地局を選択する(S
208)。なお、ここでは選択した2つの基地局を便宜
上、基地局1、基地局2とする。選択した基地局1およ
び基地局2の2回目にモニタリングした最新の受信電界
強度の差分ΔRSSIを以下の式(1)により求める
(S210)。 ΔRSSI=RSSI_1−RSSI_2 ...
(1) 但し、RSSI_1は基地局1の受信電界強度 RSSI_2は基地局2の受信電界強度 次に、基地局1と基地局2の2つの基地局の傾きを比較
し(S212)、相反する電界強度の傾きの場合には、
図3(A)に示した処理を行う。すなわち、例えば図4
(A)に示すように基地局1の電界強度の傾きが負で基
地局2の傾きが正のように電界強度の傾きが異なる場
合、基地局1の時間a1 での受信電界強度RSSI_1
および角度θ1と、基地局2の時間a2 での受信電界強
度RSSI_2および角度θ2により、図3(A)の処
理フローに従っていずれか一方の基地局が選択される。
【0024】まず、ΔRSSIであるRSSI_1−R
SSI_2が、8dBより大きいか、3dB以上8dB
以下か、3dB未満かを判別する(S226)。RSS
I_1−RSSI_2が8dBより大きい場合、基地局
1の角度θ1、基地局2の角度θ2の傾きに関係なく基
地局1を選択する。また、RSSI_1−RSSI_2
が3dB以上8dB以下の場合、|θ1|≦|θ2|で
あれば基地局1を選択し(S228,S232)、|θ
1|≦|θ2|でなければ基地局2を選択する(S22
8,S230)。さらに、RSSI_1−RSSI_2
が3dB未満の場合、基地局2を選択する(S23
0)。
【0025】図2に戻って、基地局1と基地局2の2つ
の基地局の傾きを比較し(S212)、図4(B)に示
すように同じ電界強度の傾きの場合には電界強度の大き
い方を選択する(S214)。したがって図4(B)で
は基地局1を選択する。このような比較選択処理をモニ
タリングしたすべての基地局に対して行い(S21
8)、選択する基地局の候補を3つに絞り込む(S22
0)。そして、図3(B)に示すように、3つの候補の
基地局に対して再度モニタリングを行い(S236)、
その中から最も受信電界強度の高い基地局を待ち受け処
理を行う最良の基地局として選択する(S238,S2
40)。なお、ステップS236で行う3回目のモニタ
リングは、例えば2回目のモニタリングが行われた後の
1〜2秒後に行う。
【0026】以上、本発明の実施の形態を詳細に説明し
たが、本発明は特にここに示した実施の形態に限定され
るものではない。すなわち、図1の最適基地局予測処理
および選択を行うステップS116は、受信電界強度が
高くなる傾きで変化している基地局を抽出し、その中か
ら最新の受信電界強度が高い基地局を3つ選択し、これ
ら3つの基地局を再度モニタリングしてその中から最も
高い受信電界強度の基地局を待ち受け時の基地局として
選択する予測アルゴリズムを用いてもよい。
【0027】また、本実施の形態では基地局の受信電界
強度を2回測定し、差分を処理し、直線近似による予測
を行っているが、受信電界強度を2回以上測定し、直線
予測ではなく他の処理法、例えば2次曲線近似による予
測法等を用いてもよい。
【0028】さらに、本実施の形態では公衆基地局に接
続される移動体通信端末を例に説明したが、本発明は特
に公衆網に限定されるものでは無い。すなわち、いわゆ
る複数の固定基地局を規則的に配置して無線通信を行う
通信システムであれば、例えば構内電話や家庭用のコー
ドレス電話等の自営システム等も含め、携帯端末に限定
されることなく無線で情報をやり取りする通信システム
に広く適用可能である。
【0029】また、本実施の形態で説明した基地局選択
のための予測アルゴリズムで示した具体的数値等はあく
まで実施の形態として示したものであり、特にこれに限
定されるものではない。
【0030】
【発明の効果】このように、本発明の方法によれば、ど
の基地局が次に最良になるかをあらかじめ予測し、予測
した基地局に対して待ち受けを行うことができる。この
ため、移動体通信端末が移動している場合や、移動中の
受信電界強度が周囲の建物等による影響を受けて変動し
ている場合でも、最良の基地局を予測し選択することが
できる。したがって、発信および着信を確実にできると
ともに、通話中の通話品質を従来より良い状態で確保で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による移動体通信端末の待ち受け時にお
ける基地局選択方法の実施の形態を示すフローチャー
ト。
【図2】図1に示した処理フローの中の最適基地局予測
処理および選択の一例を示したフローチャート。
【図3】2つの基地局の傾きが異なる時の基地局の選択
処理の一例を示した処理フロー(A)と、候補として選
択した基地局の中から最適な基地局を選択する処理フロ
ー(B)を示したフローチャート。
【図4】2つの基地局の受信電界強度の傾きが異なる場
合(A)と、同じ場合(B)の一例を示した説明図。
【図5】本発明が適用される移動体通信端末の一実施の
形態を示したブロック図。
【符号の説明】
54 RF部 56 ベースバンド部 58 CPU 58a ROM 58b RAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体通信端末の待ち受け時における基
    地局選択方法において、 通信可能な基地局を所定の間隔でモニタリングし、この
    モニタリングにより選択された基地局の受信電界強度を
    基地局毎に時系列データとして記憶する第1のステップ
    と、 前記第1のステップで記憶した受信電界強度の時系列デ
    ータより、前記モニタリングした基地局毎の受信電界強
    度の傾きを算出する第2のステップと、 前記第1のステップで記憶した複数の基地局の中から選
    択した2つの基地局の傾きの方向の異同、並びに前記2
    つの基地局の最新の受信電界強度及び傾きを所定のアル
    ゴリズムに従って比較・選択し、これを順次繰り返すこ
    とにより最適な受信電界強度が得られる基地局の絞り込
    みを行う第3のステップとを有することを特徴とする移
    動体通信端末の待ち受け時における基地局選択方法。
  2. 【請求項2】 移動体通信端末の待ち受け時における基
    地局選択方法において、 通信可能な基地局を所定の間隔でモニタリングし、その
    受信電界強度を基地局毎に時系列データとして記憶する
    第1のステップと、 前記第1のステップで記憶した受信電界強度の時系列デ
    ータより、前記モニタリングした基地局毎の受信電界強
    度の傾きを算出する第2のステップと、 前記第1のステップで記憶した複数の基地局の中から選
    択した2つの基地局の傾きの方向の異同、並びに前記2
    つの基地局の最新の受信電界強度及び傾きを所定のアル
    ゴリズムに従って比較・選択し、これを順次繰り返すこ
    とにより最適な受信電界強度が得られる基地局の絞り込
    みを行う第3のステップと、前記第3のステップで選択
    した基地局を再度モニタリングしてその中で最も受信電
    界強度の高い基地局を選択する第4のステップとを有す
    ることを特徴とする移動体通信端末の待ち受け時におけ
    る基地局選択方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の基地局選択方
    法において、 前記第2のステップは、 前記モニタリングしたときに選択された基地局の受信電
    界強度を基地局のIDに対応させて格納する第1のモニ
    タリングステップと、 前記第1のモニタリングステップでモニタリングした後
    に再度モニタリングを実行し、前記第1のモニタリング
    ステップで格納した基地局のIDに対応させて、この時
    に選択された基地局の受信電界強度を格納する第2のモ
    ニタリングステップと、 前記第1のモニタリングステップと第2のモニタリング
    ステップにより得られた基地局のID毎の受信電界強度
    の変化により、前記選択された基地局毎の受信電界強度
    の傾きを算出する算出ステップとを有することを特徴と
    する移動体通信端末の待ち受け時における基地局選択方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の基地局選択方法におい
    て、前記第1のモニタリングステップおよび第2のモニ
    タリングステップで選択した基地局の数が所定の範囲の
    数値から外れた場合、前記基地局の数を選択する制御デ
    ータである受信電界強度の閾値を変更して再度モニタリ
    ングを行うことを特徴とする移動体通信端末の待ち受け
    時における基地局選択方法。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載の基地局選択方
    法において、前記所定のアルゴリズムは、 前記選択した2つの基地局である第1の基地局と第2の
    基地局の傾きが同方向の場合には最新の受信電界強度が
    高い方を選択し、 前記第1の基地局の傾きが受信電界強度が減少する方向
    である負の傾きで、前記第2の基地局の傾きが受信電界
    強度が増加する方向である正の傾きの場合、 前記第1の基地局の最新の受信電界強度から前記第2の
    基地局の最新の受信電界強度を減算した値が第1の値よ
    り大きい場合には前記第1の基地局を選択し、 前記第1の基地局の最新の受信電界強度から前記第2の
    基地局の最新の受信電界強度を減算した値が第2の値以
    上で前記第1の値以下の範囲であれば、前記負の傾きの
    絶対値が前記正の傾きの絶対値より小さい場合には前記
    第1の基地局を選択し、前記負の傾きの絶対値が前記正
    の傾きの絶対値より大きい場合には前記第2の基地局を
    選択し、 前記第1の基地局の最新の受信電界強度から前記第2の
    基地局の最新の受信電界強度を減算した値が前記第2の
    値より小さい場合には前記第2の基地局を選択すること
    を特徴とする移動体通信端末の待ち受け時における基地
    局選択方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の基地局選択方法におい
    て、前記第1の値は8dBで、前記第2の値は3dBで
    あることを特徴とする移動体通信端末の待ち受け時にお
    ける基地局選択方法。
  7. 【請求項7】 請求項1または2に記載の基地局選択方
    法において、前記第3のステップは、受信電界強度が高
    くなる傾きで変化している基地局を抽出し、その中から
    最新の受信電界強度が高い基地局を選択することを特徴
    とする移動体通信端末の待ち受け時における基地局選択
    方法。
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