JP4593396B2 - 移動通信システム - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムに関し、更に詳しくは、通信サービスエリアから通信圏外に移動しつつある移動局（移動端末）を精度良く検出できる移動通信システムに関する。

従来の移動通信システムにおける圏外検出方式としては、例えば、特開平６−８６３５３号公報（特許文献１）や特開平１１−２４３５８６号公報（特許文献２）に提案されているように、移動局が現在通信中の基地局の設置場所と、移動局からの受信電波の電力レベルとから、移動局の概略的な位置を算出し、移動局の通信圏外への移動を検出する方法が知られている。特開２００４−３６４２２３号公報（特許文献３）には、アプリケーションサーバが、移動通信システムのサービスエリアの地図情報を有し、ＧＰＳ（Global Positioning System）搭載の移動局で算出した位置情報をサービスエリアの地図上にプロットすることによって、移動局の圏外への移動を検出する方法が記載されている。

基地局と移動局との間の信号往復遅延については、3GPP2 C.S0024 cdma2000 「High Rate Packet Data Air Interface Specification」（非特許文献１）に詳述されている。非特許文献１では、移動局と基地局の位相差をOne-Way DelayとしてＣＤＭＡ拡散符号のチップ（chip）単位で定義し、基地局との間に無線チャネルが設定されている移動局については、いつでもOne-Way Delayを計測できることが示されている。また、基地局と移動局の間の往復遅延が、One-Way Delayの２倍であることが図示されている。

特開平６−８６３５３号公報 特開平１１−２４３５８６号公報 特開２００４−３６４２２３号公報 3GPP2 C.S0024 cdma2000 「High Rate Packet Data Air Interface Specification」

上述した従来技術では、移動局の進行方向に隣接セルが有るか否かを判定することによって、サービスエリア外に移動中の移動局を検出しようとしている。しかしながら、これらの従来技術は、実際には、進行方向に隣接セルが存在していないセルに移動した移動局を検出できるに過ぎず、移動局がサービスエリアの外に向かって移動中であることを検出する精度は高くない。また、移動局の進行方向を把握するためには、移動局毎にハンドオーバー履歴を残しておくことが前提となるが、例えば、セルサイズの大きい、基地局配置密度の低い移動通信システムの場合、ハンドオーバーの発生頻度が少なくなるため、ハンドオーバー履歴による移動局の進行方向の予測精度が悪化し、移動局の進行方向の急変に対応できなくなるという問題がある。

また、移動局からの受信電波レベルに基づく圏外検出は、電波の伝播環境の変動による影響を受けやすいため、サービスエリア内で移動中の移動局に誤った警告が与えられる可能性がある。特に、符号分割多重方式（ＣＤＭＡ）の移動通信システムでは、基地局からの指令によって、基地局側での受信レベルが一定になるように各移動局の出力信号レベルが電力制御されているため、受信レベルによる移動局位置の算出は不可能となっている。

ＧＰＳとサービスエリア地図情報を利用したシステムは、移動局の圏外検出を高精度で行うことができる。しかしながら、この方式を採用しようとすると、移動通信システムの構造が複雑化し、移動局のみならず、各基地局もコスト高になるという問題がある。また、ＧＰＳ電波の受信可能な地域と、移動無線の電波到達範囲とは異なっており、例えば、無線基地局が設置された地下街のように、移動通信のサービスエリア内であっても、ＧＰＳ電波の届かないため、移動局の圏外検出が不可能となる地域が発生する。

本発明の目的は、ＧＰＳを利用することなく、移動局の圏外への移動を精度よく検出できる移動通信システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の移動通信システムは、
各基地局が、基地局識別子と、自局がサービスエリアの境界部分に位置したボーダーセル用基地局か、ボーダーセルよりも内側の通常セル用基地局かを示すボーダーフラグとを記憶したシステムパラメータ記憶部と、無線チャネルで接続された各移動局迄の距離を算出し、各移動局の距離情報を上記基地局識別子、ボーダーフラグと共にハンドオフ情報として上記基地局制御装置に通知する距離算出部とを備え、
基地局制御装置が、移動局識別子と対応して、各基地局から通知された基地局識別子、ボーダーフラグ、移動局距離情報を記憶するハンドオフ情報管理テーブルと、基地局からの新たなハンドオフ情報の受信の都度、上記ハンドオフ情報管理テーブルを更新すると共に、サービスエリアの圏外に向かう移動局を検出する圏外検出部とを有し、
上記圏外検出部が、上記ボーダーフラグの状態によって識別されるボーダーセル用基地局のみと通信中の移動局を圏外検出の判定対象として、上記ハンドオフ情報管理テーブルが示す各移動局の距離情報を所定の閾値と比較することによって、移動局の圏外検出を行うことを特徴とする。

圏外検出に適用する閾値は、複数の基地局に共通の閾値であっても、基地局毎に個別の閾値であってもよい。複数の基地局に共通の閾値を適用する場合、例えば、複数のボーダーセルで計測された同一移動局の距離情報のうち最小のものを選択して、閾値と比較すればよい。また、基地局毎に個別の閾値を適用する場合、例えば、同一移動局と通信中の全てのボーダーセルで、移動局距離が閾値を超えたか否かを判定すればよい。

本発明の移動通信システムによれば、ボーダーセル用基地局のみと通信中の移動局の中から、閾値を超えた距離にある移動局をサービス圏外に向かう移動局として検出し、これに圏外警告メッセージを送信することが可能となる。本発明の１実施例では、ハンドオフ情報管理テーブルに、移動局識別子と対応して、圏外警告メッセージを送信したか否かを示す警告フラグを記憶しておき、圏外検出部が、警告フラグから判明する圏外警告メッセージを送信済みの移動局について、通常セル用基地局と交信可能な状態となったこと、または、ボーダーセル用基地局との距離が圏外検出用の閾値よりも小さい第２の閾値（圏内閾値）の範囲内になったことを検出した時、警告フラグを解除するようにしている。

本発明によれば、サービスエリアの境界に位置したボーダーセル内の移動局ほど、サービスエリア外（圏外）に移動する可能性が高いという前提の下に、ボーダーセル用基地局のみと通信中の移動局を圏外判定対象として、移動局迄の距離が閾値を超えた移動局に圏外警告を与えるようにしている。従って、本発明は、移動通信システムにおける通信プロトコルの範囲内で実現可能であり、ＧＰＳや地図情報を必要としない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について詳述する。
図１は、本発明が適用される移動通信システムの網構成を示す。
移動通信システムは、それぞれ複数の移動局２０と無線チャネルで接続される複数の基地局３０（３０−１、３０−２、・・・）と、これらの基地局と接続される基地局制御装置（ＢＳＣ）４０とで構成される。基地局制御装置４０は、公衆網１１０を介して、移動局の認証／課金（ＡＡＡ：Authentication, Authorization and Accounting）サーバ５０に接続されている。各基地局３０からの電波の到達範囲によって、複数のセル１０（１０−１〜１０−１０）が形成され、これらのセルの集合体が移動通信システムのサービスエリア１００となる。

図１において、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、１つの移動局２０が、セル１０−２から１０−３に移動し、サービスエリア１００の外に向かっていることを示している。本明細書では、例えば、セル１０−３、１０−７のように、サービスエリア１００の縁に位置したセルを「ボーダーセル」という。圏外検出は、ボーダーセル内でサービスエリア１００の外側に向かって移動中の移動局、例えば、移動局２０ｄを検出することを意味している。

サービスエリア１００の内部に位置した移動局２０は、最寄りの基地局３０を介して基地局制御装置４０に接続される。基地局制御装置４０は、移動局２０の固有情報を管理しているＡＡＡサーバ５０と交信し、認証に成功した移動局２０と通信相手６０との間の通信を制御する。認証／課金プロトコルとしては、例えば、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）で標準化されたＲＡＤＩＵＳ（Remote Authentication Dial In User Service）が知られている。

図２は、移動局２０の構成の１例を示すブロック図である。
移動局２０は、アンテナ２００と、アンテナ２００を介して基地局３０と無線信号を送受信するＲＦ部２１と、無線信号の変復調処理を行う信号変換部２２と、信号変換部２２に接続された制御部２３と、制御部２３に接続された記憶装置２４および周辺装置部２５とからなる。周辺装置部２５は、例えば、データ入力のための各種のボタンと音声入力のためのマイクを備えた入力部２５１と、入力データおよび受信メッセージ等の情報を表示するためのＬＣＤやＬＥＤからなる表示部２５２と、音声出力のためのスピーカ２５３とからなる。

制御部２３は、プログラムを実行するプロセッサからなり、本発明が関係する機能部分として、通信処理部２１０とメッセージ受信部２２０とを備え、基地局３０との間の無線チャネルの設定／解放処理を行う。通信処理部（通信処理ルーチン）２１０は、信号変換部２２とＲＦ部２１を介して、基地局制御装置４０と無線プロトコル処理のための制御信号を交信する。メッセージ受信部（メッセージ受信処理ルーチン）２２０は、後述するように、基地局制御装置４０から警告メッセージを受信すると、受信メッセージを記憶装置２４の用意された警告情報格納領域２３０に格納した後、表示部２５２またはスピーカ２５３を通して、ユーザにサービス圏外に移動中であることを知らせる。

図３は、基地局３０の構成の１例を示すブロック図である。
基地局３０は、アンテナ３００と、アンテナ３００を介して移動局２０と無線信号を送受信するＲＦ部３１と、無線信号の変復調処理を行う信号変換部３２と、信号変換部３２に接続された制御部３３と、制御部３３に接続された記憶装置３４と、基地局制御装置４０との接続インタフェースとなる網ＩＮＦ部３５とからなる。

制御部３３は、プログラムを実行するプロセッサからなり、移動局２０との間の無線チャネルの設定／解放のための処理機能と、移動局２０と基地局制御局４０との間の通信パケットの転送制御機能を有し、本発明に関係する機能部として距離算出部（距離算出ルーチン）３１０を備える。距離算出部３１０は、後述するように、移動局２０との間に設定された無線チャネルでの信号往復遅延に基づいて、移動局２０と基地局３０との間の距離を計算する。上記距離計算は、無線チャネルの設定を契機として、無線チャネルが存続期間中に定期的または不定期に行われる。

記憶装置３４には、基地局毎に固有のパラメータが設定されるシステムパラメータ記憶領域３２０と、セル内に位置した移動局毎の無線チャネルを管理するための無線チャネル情報テーブル３３０とが形成されている。
システムパラメータ記憶領域３２０には、図４に示すように、基地局３０の識別情報となる基地局ＩＤ３２１と、基地局３０によって形成されたセルがボーダーセルか否かを示すボーダーフラグ３２２とが記憶されている。

図５は、基地局制御装置４０の構成の１例を示すブロック図である。
基地局制御装置４０は、それぞれ基地局３０との接続インタフェースとなる複数の網ＩＮＦ部４１（４１−１〜４１−ｍ）と、これらの網ＩＮＦ部４１が接続されたセレクタ４２と、制御部４３と、記憶装置４４と、公衆網１１０との接続インタフェースとなる公衆網ＩＮＦ部４５と、内部バス４６とで構成される。

制御部４３は、プログラムを実行するプロセッサからなり、移動局２０との間で無線プロトコル処理を行う通信処理部（通信処理ルーチン）４１０と、それぞれ基地局３０と移動局２０との接続関係の変化に伴ってハンドオフ情報の追加処理、削除処理、変更処理を実行するハンドオフ情報登録処理部（ハンドオフ情報登録処理ルーチン）４２０、ハンドオフ情報削除処理部（ハンドオフ情報削除処理ルーチン）４３０、ハンドオフ情報更新処理部（ハンドオフ情報更新処理ルーチン）４４０と、サービス圏外に向かう移動局２０に警告メッセージを送信するメッセージ送信部（メッセージ送信処理ルーチン）４５０とを備える。

記憶装置４４には、サービスエリア１００内に存在する各移動局の無線プロトコル情報を管理する呼情報テーブル４６０と、サービスエリア内の各移動局のハンドオフ情報を記憶するハンドオフ情報管理テーブル４７０とが形成されている。

図６は、ハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶される情報ブロックを示す。
ハンドオフ情報管理テーブル４７０には、サービスエリア内に位置した移動局２０ｉ（ｉ＝１〜ｍ）と対応する複数の移動局情報エントリＥＮ−ｉが記憶される。各移動局情報エントリＥＮ−ｉは、移動局２０ｉの識別子（ＩＤ）４７１と、移動局２０ｉに対して警告メッセージを送信したことがあるか否かを示す警告フラグ４７２と、移動局２０ｉの圏外検出に適用される圏外閾値４７３Ａと、移動局２０ｉの圏内復帰検出に適用される圏内閾値４７３Ｂと、ハンドオフリスト４７４とからなる。

ハンドオフリスト４７４は、移動局２０ｉと無線チャネルで通信している基地局毎のハンドオフ情報エントリ４７５−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）を含む。本実施例では、各ハンドオフ情報エントリ４７５−ｊは、基地局ＩＤ３２１と、基地局が形成するセルがボーダーセルか否かを示すボーダーフラグ３２２と、基地局が算出した移動局２０ｉ迄の距離３２５とを示している。各ハンドオフ情報管理テーブル４７０には、基地局と移動局２０ｉとの間にセッションが設定された時点で、新たなハンドオフ情報エントリ４７５が登録される。上記ハンドオフ情報エントリ４７５は、セッションが解消された時点で、ハンドオフ情報管理テーブル４７０から削除される。

図７は、１つのサービスエリア１００を形成する通常セルとボーダーセルとの関係を示している。ここで、白抜きの円は、サービスエリアの内側に位置する通常セル、斜線を施した円は、サービスエリアの端に位置するボーダーセルを表している。

移動局は、通常セル群とボーダーセル群とで構成されたサービスエリア内を移動しながら、何れかの基地局３０と基地局制御装置４０を介して他の端末と通信する。通常セルは、周囲の複数のセルと重なっているため、通常セル内に位置した移動局が直ちに圏外に移動する可能性は低い。例えば、２０−１ａと２０−１ｂで示すように、移動局が通常セルから通常セルに移動した場合は勿論、２０−２ａと２０−２ｂで示すように、移動局が通常セルからボーダーセルに移動した場合でも、移動局が通常セル用の何れかの基地局と通信可能な範囲内に位置している間は、直ちに圏外に移動する可能性は低い。

一方、ボーダーセル内に位置し、ボーダーセル用の基地局のみと通信可能な位置にいる移動局は、サービスエリア外（圏外）に移動する可能性が高い。例えば、ボーダーセル１０−２用の基地局３０−２のみと通信可能な移動局２０−３や、ボーダーセル１０−１と１０−２の境界部分に位置して、ボーダーセル用基地局３０−１、３０−２のみと通信可能な移動局２０−４は、間もなくサービス圏外に移動する可能性が高い。

本発明は、基地局管理装置４０が、図６に示したように、各移動局に発生したハンドオフ情報を管理テーブル４７０に記憶しておき、ボーダーセル用の基地局のみと通信中の移動局を監視対象として、圏外検出を行うことに特徴がある。

次に、図１の通常セル１０−２で移動通信を開始した移動局が、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄで示すように、ボーダーセル１０−３の圏外に向って移動した場合について、図８、図９を参照して、本発明の移動通信システムにおける通信シーケンスの第１実施例を詳細に説明する。

セル１０−２に移動した移動局２０（２０ａ）は、基地局制御装置４０に、基地局３０−２との間の無線チャネル設定を要求する制御信号を送信する（ＳＱ１）。上記制御信号を受信した基地局制御装置４０は、基地局３０−２にチャネル設定の指示信号を送信する（ＳＱ２）。上記チャネル設定指示信号を受信した基地局３０−２は、移動局２０ａとの間に無線チャネルを設定する（ＳＱ３）。この時、基地局３０−２の距離算出部３１０が、移動局２０ａとの間の無線チャネルで信号往復遅延を計測し（ＳＱ４）、計測された往復遅延の値から、移動局２０ａと基地局３０−２との距離を算出する（ＳＱ５）。

ここで、移動局との距離は、例えば、非特許文献１が示す往復遅延に従って、次のようにして算出できる。
ｃｄｍａ２０００の拡散符号の１チップ（chip）は、１．２２８８ＭＨｚ＝０．８１３８［マイクロ秒］である。電波の伝播速度は３．０×１０８［ｍ／ｓ］であるから、１チップは略２４４［ｍ］である。従って、或る移動局について基地局が測定した往復遅延がＡチップであれば、One-Way DelayはＡ／２チップであり、上記移動局迄の距離は２４４×Ａ／２＝１２２×Ａ［ｍ］と計算できる。

基地局３０−２は、距離算出部３１０で算出した移動局２０ａ迄の距離をハンドオフ情報として基地局制御装置４０に通知する（ＳＱ６）。上記ハンドオフ情報は、移動局２０ａ迄の距離情報の他に、移動局識別子と、基地局ＩＤと、送信元基地局が形成するセルがボーダーセルか否かを示すボーダーフラグ情報を含む。

基地局制御装置４０は、上記ハンドオフ情報を受信すると、ハンドオフ登録処理部４２０を起動して、ハンドオフ管理テーブル４７０に新たなハンドオフ情報エントリを登録する（ＳＱ７）。図１では、基地局３０−２ａが形成するセルを通常セルとして扱っているため、基地局制御装置４０は、基地局３０−２との間に無線チャネルを設定している移動局２０（２０ａ）については、圏外検出を行わない（ＳＱ８）。

セル１０−２で通信中の移動局２０は、隣接基地局３０−３が形成するボーダーセル１０−３内に移動すると（移動局２０ｂ）、基地局制御装置４０に、基地局３０−３のハンドオフ情報の追加要求を示す制御信号を送信する（ＳＱ１１）。上記ハンドオフ情報の追加要求を受信した基地局制御装置４０は、基地局３０−３にチャネル設定の指示信号を送信する（ＳＱ１２）。

上記チャネルの設定指示信号を受信した基地局３０−３は、移動局２０（２０ｂ）との間に無線チャネルを設定する（ＳＱ１３）。この時、基地局３０−３の距離算出部３１０が、移動局２０ｂとの間の無線チャネルについて、信号往復遅延を計測し（ＳＱ１４）、計測された往復遅延から、移動局２０ｂと基地局３０−３との距離を算出する（ＳＱ１５）。距離算出部３１０で算出された移動局２０ｂ迄の距離は、ハンドオフ情報として基地局制御装置４０へ通知される（ＳＱ１６）。基地局制御装置４０は、上記ハンドオフ情報を受信すると、ハンドオフ登録処理部４２０起動して、ハンドオフ管理テーブル４７０に新たなハンドオフ情報エントリを登録する（ＳＱ１７）。この場合、ハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶されている移動局２０のハンドオフリスト４７４から、移動局２０が通常セルの基地局３０−２との間にも無線チャネルを設定していることが判明するため、基地局制御装置４０は、移動局２０についての圏外検出は行わない（ＳＱ１８）。

次に、移動局２０（２０ｂ）が、通常セル１０−２の通信圏内を脱して、図１に２０ｃで示すように、基地局３０−３が形成するボーダーセル内に完全に移動した場合の通信シーケンスについて、図９を参照して説明する。
移動局２０は、通常セル１０−２とボーダーセル１０−３の境界領域（２０ｂの位置）では、基地局３０−２と基地局３０−３の２つの無線チャネルで基地局制御装置４０と通信している（ＳＱ２０）。移動局２０は、通常セル１０−２の通信圏内を脱して、ボーダーセル１０−３内に完全に移動する時、基地局３０−２のハンドオフ情報の削除要求を示す制御信号を基地局制御装置４０に送信する（ＳＱ２１）。

上記ハンドオフ情報削除要求を受信した基地局制御装置４０は、基地局３０−２に対してチャネルの解放指示を示す制御信号を送信する（ＳＱ２２）。この時、基地局制御装置４０は、ハンドオフ情報削除処理部４３０によって、ハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶されている移動局２０のハンドオフリスト４７４から、基地局３０−２に関するハンドオフ情報エントリ４７５を削除する（ＳＱ２３）。基地局制御装置４０からチャネルの解放指示を受信した基地局３０−２は、移動局２０との間の無線チャネルを解放する。これによって、移動局２０は、基地局３０−３のみと通信中の状態となる（ＳＱ２４）。

ボーダーセル１０−３内で、移動局２０（２０ｃ）が基地局３０−３の無線チャネルで通信中に、基地局３０−３の距離算出部３１０は、定期的または任意のタイミングで、移動局２０ｃとの間の無線チャネルにおける信号往復遅延を計測し（ＳＱ３０）、移動局２０迄の距離を算出する（ＳＱ３１）。距離算出部３１０で算出された移動局２０（２０ｃ）迄の距離は、ハンドオフ情報として基地局制御装置４０へ通知される（ＳＱ３２）。

基地局制御装置４０は、基地局（３０−３）から、ハンドオフ情報管理テーブル４７０のハンドオフリスト４７４に登録済みの基地局ＩＤをもつハンドオフ情報を受信すると、ハンドオフ情報更新処理部４４０によって、上記基地局ＩＤと対応するハンドオフ情報エントリ４７５−ｋの距離３２５を更新する（ＳＱ３３）。この時、ハンドオフ情報更新処理部４４０は、受信したハンドオフ情報が示す移動局２０の新たな距離を予め設定された圏外閾値と比較する。移動局２０が基地局３０−３の比較的近傍に位置している間は、上記比較結果は、移動局２０の圏外検出を示さない（ＳＱ３４）。移動局２０が、基地局３０−３に比較的近い位置に存在している限り、上述したＳＱ３０〜ＳＱ３４と同様のシーケンスが繰り返される。

ボーダーセル１０−３内で、移動局２０が基地局３０−３から遠ざかり、セル境界に近い位置２０ｄに移動したと仮定する。基地局３０−３の距離算出部３１０は、シーケンスＳＱ３０〜ＳＱ３２と同様、移動局２０ｃとの間の無線チャネルについて信号往復遅延を計測（ＳＱ４０）し、移動局２０迄の距離を算出して（ＳＱ４１）、これをハンドオフ情報として基地局制御装置４０に通知する（ＳＱ４２）。

基地局制御装置４０は、基地局３０−３から上記ハンドオフ情報を受信すると、ＳＱ３３と同様、ハンドオフ情報更新処理部４４０によって、ハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶されている基地局３０−３のハンドオフ情報エントリにおいて、移動局２０の距離３２５を更新する（ＳＱ４３）。本例のように、移動局２０がボーダーセル境界に移動していた場合、新たな距離３２５と圏外閾値との比較結果は、移動局２０の圏外検出を示す（ＳＱ４４）。この場合、基地局制御装置４０は、メッセージ送信部４５０によって、例えば、「このまま移動すると、通信が途切れる可能性があります」といった内容の警告メッセージを移動局２０に送信する（ＳＱ４５）。移動局２０は、上記警告メッセージを受信すると、受信メッセージを警告情報格納領域２３０に記憶すると共に、ユーザに報知する。

図１０は、基地局制御装置４０のハンドオフ情報登録処理部（プロセッサが実行するハンドオフ情報登録処理ルーチン）４２０の詳細動作を示すフローチャートである。
ハンドオフ情報登録処理部４２０は、基地局制御装置４０がチャネル設定を指示した基地局からの最初のハンドオフ情報の受信時に起動される。ハンドオフ登録処理部４２０を起動したプロセッサは、ハンドオフ情報管理テーブル４７０を参照し、受信したハンドオフ情報が示す移動局ＩＤをもつ移動局情報エントリの有無を判定する（４２１）。移動局が最初に無線チャネルの設定要求を発行した時点（ＳＱ１）では、ハンドオフ情報管理テーブル４７０には、移動局ＩＤをもつ移動局情報エントリは未登録状態となっている。

この場合、プロセッサは、移動局ＩＤをもつ新たな移動局情報エントリを生成して、ハンドオフ情報管理テーブル４７０に登録する（４２２）。上記移動局情報エントリの警告フラグ４７２は、クリアされた状態となっている。プロセッサは、上記移動局情報エントリに圏外閾値４７３Ａと圏内閾値４７３Ｂを設定（４２３）した後、受信したハンドオフ情報に基づいて新たなハンドオフ情報エントリ４７５−１を生成し、これをハンドオフリスト４７４に追加し（４２４）、図１２で詳述する圏外検出処理５００を実行する。

基地局へのチャネル設定指示が、移動局からのハンドオフ追加要求（ＳＱ１１）に応じて発行された場合、ハンドオフ情報管理テーブル４７０には、移動局ＩＤをもつ移動局情報エントリが既に登録済みの状態となっている。この場合、プロセッサは、受信したハンドオフ情報に基づいて新たなハンドオフ情報エントリ４７５−ｉ（ｉ＞１）を生成し、これをハンドオフリスト４７４に追加して（４２４）、圏外検出処理５００を実行する。

図１１は、ハンドオフ情報更新処理部（プロセッサが実行するハンドオフ情報更新処理ルーチン）４４０の動作を示すフローチャートである。
ハンドオフ情報更新処理部４４０は、基地局制御装置４０が、ハンドオフリスト４７４に登録済みの基地局ＩＤをもつハンドオフ情報を受信した時に起動される。ハンドオフ更新処理部４４０を起動したプロセッサは、受信したハンドオフ情報の移動局ＩＤおよび基地局ＩＤと対応するオフハンドオフ情報エントリにおいて、距離３２５を更新（４４１）した後、圏外検出処理４００を実行する。

図１２は、圏外検出処理５００の詳細を示すフローチャートである。
圏外検出処理５００では、プロセッサは、受信ハンドオフ情報が示す移動局ＩＤをもつ移動局情報エントリＥＮ−ｋにリンクしたハンドオフリスト４７４において、ハンドオフ情報エントリのうちの１つを特定するためにインデックスｊを初期値１に設定し、移動局迄の距離の最小値を示すためのパラメータＬを初期値（採用可能な最大値）に設定する（５０１）。次に、プロセッサは、第ｊハンドオフ情報エントリのボーダーフラグ３２２をチェックする（５０２）。ボーダーフラグがクリアされていた場合、すなわち、通常セルを形成している基地局のハンドオフ情報エントリが１つでもハンドオフリスト４７４に登録されていた場合は、プロセッサは、パラメータＬを０に設定して（５０６）、ステップ５０７に進む。

ボーダーフラグがセット状態であれば、プロセッサは、第ｊハンドオフ情報エントリが示す距離３２５をパラメータＬの値と比較し、距離３２５がＬよりも小さければ、パラメータＬに距離３２５の値を設定する（５０３）。この後、プロセッサは、インデクスｊの値をインクリメントし（５０４）、ｊがハンドオフリスト４７４の登録エントリ数Ｎと比較する（５０５）。インデクスｊがＮを超えていなければ、ステップ５０２〜５０５が繰り返され、ｊ＞Ｎとなった場合は、ステップ５０７に進む。

ステップ５０７では、プロセッサは、移動局情報エントリＥＮ−ｋが示す警告フラグ４７２をチェックする。警告フラグ４７２がクリアされていれば、プロセッサは、距離パラメータＬの値を移動局情報エントリＥＮ−ｋが示す圏外閾値４７３Ａと比較する（５０８）。もし、Ｌの値が圏外閾値４７３Ａより大きい場合、プロセッサは、警告フラグ４７２をセット（「１」）し（５０９）、移動局に警告メッセージを送信して（５１０）、圏外検出処理を終了する。

ステップ５０７で警告フラグ４７２がセット状態になっていた場合、プロセッサは、パラメータＬの値を圏内閾値４７３Ｂと比較する（５１１）。プロセッサは、パラメータＬの値が圏内閾値４７３Ｂ以上の場合は、圏外検出処理を終了し、パラメータＬの値が圏内閾値４７３Ｂより小さければ、警告フラグ４７２をクリアし（５１２）、移動局に警告解除メッセージを送信して（５１３）、圏外検出処理を終了する。

圏外閾値４７３Ａと圏内閾値４７３Ｂの値は、全ての移動局に共通した値に設定してもよいが、ＡＡＡサーバ５０から入手できる各移動局の固有情報に応じて、移動局毎に異なった値に設定してもよい。

図１３は、基地局制御装置４０が、ＡＡＡサーバ５０から入手した各移動局の固有情報に基づいて、圏外閾値４７３Ａと圏内閾値４７３Ｂを設定する場合の通信シーケンスを示す。
基地局制御装置４０は、移動局２０から無線チャネルの設定要求を示す制御信号を受信すると（ＳＱ１）、移動局ＩＤを指定して、ＡＡＡサーバ５０に移動局情報（固有情報）を要求する（ＳＱ５０）。上記移動局情報の要求は、図１０に示したハンドオフ情報登録処理部４２０において、ステップ４２２の前に発行される。ＡＡＡサーバ５０は、上記要求に応答して、基地局制御装置４０に移動局情報を送信する（ＳＱ５１）。上記移動局情報には、移動局２０の装置性能によって決まるに固有の圏外閾値と圏内閾値とが含まれている。

基地局制御装置４０は、ＡＡＡサーバ５０から移動局情報を受信すると、これらの固有の閾値を抽出し、図１０のステップ４２３で、移動局２０の移動局情報エントリＥＮ−ｋに圏外閾値４７３Ａ、圏内閾値４７３Ｂとして設定する（ＳＱ５２）。以下、図８と同様のシーケンスが実行される。

基地局３０の距離算出部３１０は、無線チャネルで接続された移動局の距離を任意のタイミングで算出して、ハンドオフ情報として基地局制御装置４０に通知できる。各基地局が、移動局のハンドオフ情報を基地局制御装置４０に定期的に送信する場合、その送信周期を小さくすることによって、基地局制御装置４０は、高速で移動中の移動局の圏外検出に対応できる。逆に、送信周期を大きくすることによって、基地局制御装置４０のハンドオフ情報更新処理の負荷を軽減することができる。従って、移動局が通常セル内に位置するかボーダーセル内に位置するかによって、移動局ハンドオフ情報の基地局制御装置４０への送信周期を変えるようにしてもよい。

次に、図１４〜図１６を参照して、本発明による移動通信システムの第２実施例について説明する。
第２実施例では、基地局毎に固有の圏外／圏内閾値を持たせることで、基地局毎のセル半径が異なった場合でも、その大きさに応じた閾値設定を可能とする。第２実施例は、第１実施例と比較すると、基地局システムパラメータ３２０、ハンドオフ情報の管理方法、基地局制御装置４０が実行する圏外検出処理に相違がある。

第２実施例の移動通信システムにおいて、各基地局は、基地局システムパラメータ３２０として、図１４に示すように、基地局ＩＤ３２１とボーダーフラグ３２２の他に、圏外閾値３２３と圏内閾値３２４とを含む。圏外閾値３２３と圏内閾値３２４は、基地局毎に異なった値を設定できる。

図１５は、第２実施例の基地局制御装置４０がハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶するハンドオフ情報の構成を示す。
図６に示した第１実施例のハンドオフ情報と比較すると、移動局情報エントリＥＮ−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）から、移動局毎に設定されていた圏外閾値４７３Ａと圏内閾値４７３Ｂとが省略され、その代わりに、ハンドオフリスト４７４に登録される基地局毎のハンドオフ情報エントリ４７５−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）に、各基地局から通知された圏外閾値３２３と圏内閾値３２４とが記憶されている。

図１６は、基地局制御装置４０のハンドオフ情報登録処理部４２０とハンドオフ情報更新処理部４４０が、圏外検出処理５００代えて実行する第２実施例の圏外検出処理５００−２にフローチャートを示す。

基地局制御装置４０のプロセッサは、圏外検出処理５００−２において、先ず、ハンドオフ情報管理テーブル４７０から、受信ハンドオフ情報が示す移動局ＩＤと対応した移動局情報エントリＥＮ−ｋを検索し、エントリＥＮ−ｋのハンドオフリスト４７４をチェックして、ボーダーフラグ３２２がクリアされたハンドオフ情報エントリの有無を判定する（ステップ５２１）。この判定は、図１２のステップ５０１、５０２、５０４、５０５で示したように、ハンドオフ情報エントリを特定するためのインデクスｊの値を初期値から順次にインクリメントしながら、第ｊエントリのボーダーフラグ３２２を判定し、ボーダーフラグ３２２がクリア状態のハンドオフ情報エントリが見つかった時点で「有」と判定し、最後のハンドオフ情報エントリでもボーダーフラグ３２２がセット状態と判った時点で「無」と判定することを意味している。

エントリＥＮ−ｋのハンドオフリスト４７４に、ボーダーフラグ３２２がクリアされたハンドオフ情報エントリが１個も無かった場合、すなわち、移動局がボーダーセル基地局のみと通信可能な位置にいる場合、プロセッサは、移動局情報エントリＥＮ−ｋの警告フラグ４７２をチェックし（５２２）。警告フラグ４７２がセット状態であれば、後述するステップ５３３を実行する。

警告フラグ４７２がクリアされていた場合は、プロセッサは、ハンドオフリスト４７４の各ハンドオフ情報エントリ４７５に登録された距離３２５の値を圏外閾値３２３と比較する（５２３）。全てのハンドオフ情報エントリ４７５で、距離３２５が圏外閾値３２３を越えていた場合、プロセッサは、警告フラグ４７２をセット状態にし（５２４）、移動局に警告メッセージを送信して（５２５）、このルーチンを終了する。ハンドオフリスト４７４に、距離３２５が圏外閾値３２３以下となるハンドオフ情報エントリが１個でも見つかった場合、プロセッサは、その時点でこのルーチンを終了する。

ステップ５２２で、警告フラグ４７２がセット状態になっていた場合、プロセッサは、ハンドオフリスト４７４の各ハンドオフ情報エントリ４７５に登録された距離３２５の値を圏内閾値３２４と比較する（５３３）。距離３２５が圏内閾値３２４よりも小さくなったハンドオフ情報エントリ４７５が１つでも見つかった場合、プロセッサは、警告フラグ４７２をクリア状態にし（５３４）、移動局に警告解除メッセージを送信して（５３５）、このルーチンを終了する。ハンドオフリスト４７４の全てのハンドオフ情報エントリ４７５で、距離３２５が圏内閾値３２４以上となっていた場合、プロセッサは、警告フラグの状態を変更することなく、このルーチンを終了する。

ステップ５２１で、エントリＥＮ−ｋのハンドオフリスト４７４に、ボーダーフラグ３２２がクリアされたハンドオフ情報エントリが１つでも見つかった場合、プロセッサは、警告フラグ４７２を判定し（５３２）、警告フラグがセット状態になっていた場合は、ステップ５３４と５３５を実行し、そうでなければ、警告フラグの状態を変更することなく、このルーチンを終了する。

図１７は、基地局３０が特定の無線チャネルで計測した或る移動局の距離変化の１例を示す。横軸は時刻、縦軸は距離を示し、ＴＨ１、ＴＨ２は、基地局システムパラメータ３２０として設定された圏外閾値３２３と圏内閾値３２４を示している。

基地局３０は、移動局との間の無線チャネルの設定Ｓを契機にして、黒丸で示すように、該無線チャネルで移動局迄の距離を定期的に計算する。移動局迄の距離計算は、Ｅで示すように、無線チャネルが解放されるまで、繰り返される。図５で説明したように、基地局３０は、基地局制御装置４０からチャネル設定指示ＳＱ２（またはＳＱ１２）を受信した時、それに応答するハンドオフ情報ＳＱ６（またはＳＱ１６）で、移動局迄の距離を基地局制御装置４０に通知する。

基地局３０は、図９で説明したように、移動局の距離情報を定期的に基地局制御装置４０に通知してもよいが、基地局３０と基地局制御装置４０との間の制御情報トラフィックを減らすために、基地局３０側で各移動局の位置を圏外閾値３２３（ＴＨ１）と圏内閾値３２４（ＴＨ２）と比較し、例えば、移動局の距離が圏外閾値ＴＨ１を超えたタイミングＴ１、またはその後に移動局の距離が圏内閾値ＴＨ２以下になったタイミングＴ２で、基地局制御装置４０に選択的にハンドオフ情報を通知するようにしてもよい。

各基地局３０が、移動局２０との間の無線チャネルが解放される迄、上述した距離計算を周期的に行い、圏外／圏内閾値との比較結果に応じて、選択的にハンドオフ情報の通知を行うことによって、移動局の高速移動に対応しつつ、基地局制御装置４０のハンドオフ情報更新処理にかかる負荷と制御情報トラフィックの大幅な軽減が可能となる。

本発明は、上述したように、移動通信システムにおけるボーダーセル用基地局のみと通信中の移動局に着目し、信号往復遅延時間から算出した基地局と移動局との距離が所定の閾値を超えたか否かによって、移動局の圏外への移動を検出するようにしているため、ボーダーセル内の移動局が、特にサービスエリアの境界付近に移動したことを精度よく検出し、該移動局に対して警告メッセージを送信することが可能となる。実施例では、ボーダーセル内の移動局と基地局との距離が所定の閾値を超えた時、基地局制御装置４０が、移動局に警告メッセージを与え、その後は、この移動局が圏内に復帰したか否かの判定を繰り返すようにしているが、圏外検出された移動局に対して、警告メッセージの送信を繰り返すようにしてもよい。

本発明が適用される移動通信システムの網構成の説明するための図。 移動局２０の構成の１例を示すブロック図。 基地局３０の構成の１例を示すブロック図。 基地局３０がシステムパラメータ記憶領域３２０に記憶するシステムパラメータの１実施例を示す図。 基地局制御装置４０の構成の１例を示すブロック図。 基地局制御装置４０がハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶する移動局情報の１実施例を示す図。 移動通信システムにおけるサービスエリア内のセル構成と移動局位置との関係を説明するための図。 本発明の移動通信システムにおける通信シーケンスの第１実施例を示す図。 本発明の移動通信システムで、移動局が通常セルからボーダーセルに移動した場合の通信シーケンスの一例を示す図。 基地局制御装置４０のハンドオフ情報登録処理部４２０の動作を示すフローチャート。 基地局制御装置４０のハンドオフ情報更新処理部４４０の動作を示すフローチャート。 基地局制御装置４０が実行する圏外検出処理の１実施例を示すフローチャート。 基地局制御装置４０がＡＡＡサーバ５０から圏外／圏内閾値を取得する場合の通信シーケンス図。 基地局３０がシステムパラメータ記憶領域３２０に記憶するシステムパラメータの他の実施例を示す図。 基地局制御装置４０がハンドオフ情報管理テーブル４７０に記憶する移動局情報の他の実施例を示す図。 基地局制御装置４０が実行する圏外検出処理の他の実施例を示すフローチャート。 基地局３０が計測した移動局の距離変化と、基地局制御装置４０へのハンドオフ情報の送信タイミングを説明するための図。

符号の説明

１０：セル、２０：移動局、３０：基地局、４０：基地局制御装置、６０：通信相手、
５０：ＡＡＡサーバ、１００：サービスエリア、１１０：公衆網、２００、３００：アンテナ、２１、３１：ＲＦ部、２２、３２：信号変換部、２３、３３、４３：制御部、
２４、３４、４４：記憶装置、２５：周辺装置、３５：網ＩＮＦ部、４１：網ＩＮＦ部、４２：セレクタ、４５：公衆網ＩＮＦ部、２１０：通信処理部、２２０：メッセージ受信部、２３０：警告情報格納領域、２５１：入力部、２５２：表示部、２５３：スピーカ、３１０：距離算出部、３２０：システムパラメータ、３３０：無線チャネル情報テーブル、４１０：通信処理部、４２０：ハンドオフ情報登録処理部、４３０：ハンドオフ情報削除処理部、４４０：ハンドオフ情報更新処理部、４５０：メッセージ送信部、４６０：呼情報テーブル、４７０：ハンドオフ情報管理テーブル。

Claims (6)

1. それぞれが形成するセル内に位置した移動局と無線通信する複数の基地局と、上記複数の基地局と接続された基地局制御装置とからなる移動通信システムにおいて、
   各基地局が、基地局識別子と、自局がサービスエリアの境界部分に位置したボーダーセル用基地局か、ボーダーセルよりも内側の通常セル用基地局かを示すボーダーフラグとを記憶したシステムパラメータ記憶部と、無線チャネルで接続された各移動局迄の距離を算出し、各移動局の距離情報を上記基地局識別子、ボーダーフラグと共にハンドオフ情報として上記基地局制御装置に通知する距離算出部とを備え、
   上記基地局制御装置が、移動局識別子と対応して、各基地局から通知された基地局識別子、ボーダーフラグ、移動局距離情報を記憶するハンドオフ情報管理テーブルと、基地局からの新たなハンドオフ情報の受信の都度、上記ハンドオフ情報管理テーブルを更新すると共に、サービスエリアの圏外に向かう移動局を検出する圏外検出部とを有し、
   上記圏外検出部が、上記ボーダーフラグの状態によって識別されるボーダーセル用基地局のみと通信中の移動局を圏外検出の判定対象として、上記ハンドオフ情報管理テーブルが示す各移動局の距離情報を所定の閾値と比較することによって、移動局の圏外検出を行うことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記圏外検出部が、複数の基地局に共通の閾値を適用して、各移動局の圏外検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 前記圏外検出部が、ボーダーセル用の複数の基地局で算出された同一移動局の距離情報の中から最小値の距離情報を選択し、前記閾値と比較して各移動局の圏外検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の移動通信システム。
4. 前記ハンドオフ情報管理テーブルが、基地局毎に個別の閾値を記憶しており、移動局の距離情報を基地局毎に個別の閾値と比較することによって、移動局の圏外検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
5. 前記圏外検出部が、前記閾値を超えた距離にある移動局に圏外警告メッセージを送信することを特徴とする請求項１〜請求項４に何れかに記載の移動通信システム。
6. 前記ハンドオフ情報管理テーブルが、移動局識別子と対応して、圏外警告メッセージを送信したか否かを示す警告フラグを記憶しており、
   前記圏外検出部が、上記警告フラグから判明する圏外警告メッセージを送信済みの移動局について、前記ハンドオフ情報管理テーブルの内容から、通常セル用基地局と交信可能な状態となったこと、または、ボーダーセル用基地局との距離が前記閾値よりも小さい第２閾値の範囲内になったことを検出した時、警告フラグを解除することを特徴とする請求項５に記載の移動通信システム。

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