JP4628449B2 - 移動通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局と無線通信が可能な移動通信方法に関するものである。

近年、携帯電話網やＰＨＳ網といったセルラー網や、公衆無線ＬＡＮ網（以下、無線ＬＡＮ網と呼ぶ）など複数のワイヤレスネットワークが普及してきており、ユーザがこれらのネットワークの中から用途に合ったものを自由に選択し使用できる環境が広がりつつある。ユーザは，操作する移動通信端末がセルラー通信と無線ＬＡＮ通信の両方が可能な場合には，例えば通信速度の速い方を選ぶなど、状況に応じて一方を選択し利用することができる。

使用するワイヤレスネットワークの種類を変更する場合、通信経路が変わることになるが、通信を継続しながら通信経路を切り替えるための技術としてハンドオーバ技術が知られている。ハンドオーバは、ハンドオーバ先となる基地局（移動体通信網における基地局や、無線ＬＡＮ通信におけるアクセスポイント等）を探索し、通信経路を確立する探索・経路確立処理と、実際に通信経路を切り替えるハンドオーバ処理とからなっている。ハンドオーバは、ユーザにより手動で行われる場合と、移動通信端末の受信電波強度や通信状態等を検知することにより自動的に行われる場合とがあるが、後者の場合には、ハンドオーバを開始するタイミングが遅い場合、処理が間に合わずハンドオーバ中に通信が途切れてしまうおそれがある。

この問題を解決する方法の一つとして、特許文献１記載のように、電波強度の変化に基づいてハンドオーバを行うタイミング決定し、電波が途絶する前にハンドオーバを実行するものが知られている。特許文献１記載の方法では、２つの基地局の電波強度を同時に計測し、移動通信端末が現在通信を行っている一方の基地局の電波強度が減衰し、隣接する他方の基地局の電波強度が増加した時に、一方の基地局の電波強度の減衰傾向と他方の基地局の電波強度の増加傾向から、これらの基地局の電波強度が一致するタイミングを推定する。そして、これらの基地局の電波強度が一致するタイミングでハンドオーバを実行する。
特開２００３−１５３３２７号公報

しかしながら、前述した従来の方法には、次のような課題が存在している。すなわち、電波強度の減衰傾向を得るためには，電波強度をある程度の時間にわたって複数回計測する必要がある。したがって、電波強度が急激に減衰するような場合には、計測を行っている間に基地局の電波強度が一致するタイミングを逃してしまったり、あるいはハンドオーバを行っている間に、現在用いている通信経路が途絶してしまい、ハンドオーバが間に合わないという問題が生じうる。

そこで本発明は、電波強度が所定値になるタイミングを早期に推定可能な移動通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、基地局と無線通信が可能な移動通信端末による移動通信方法であって、基地局から送信される電波の強度を経時的に計測する計測ステップと、計測ステップで計測された電波強度に基づき、電波強度の増減を判断する検出ステップと、判断ステップにより増加していると判断された時の電波強度から、単位時間当たりの電波強度の増加量を算出する算出ステップと、判断ステップにより、電波強度は増加の後に減衰に転じたと判断された場合、減衰に転じた時の電波強度と、算出ステップにて算出された増加量とに基づき、電波強度が減衰に転じてから所定値になるまでにかかる減衰所要時間を推定する推定ステップと、を有することを特徴とする。

この移動通信方法においては、電波強度の増加量を用いて、電波強度が減衰に転じてから所定値になるまでの時間を推定する。すなわち、自端末が基地局に向かって移動しているときの電波強度の増加傾向を取得し、自端末が基地局から離れる方向に移動し始めたら、先に取得した電波強度の増加傾向に基づいて、電波強度が所定値になるまでに要する時間を推定する。電波強度の減衰傾向を取得する必要がなくなるため、電波強度が減衰し始めてからすぐに、電波強度が所定値まで減衰するのにかかる時間を推定できる。

また、所定値とは、電波の途絶が生じる値、又は通信が正常に行えなくなる値であると好適である。

この場合、電波強度が減衰し始めてから電波が途絶するまでにかかる時間、又は電波強度が減衰し始めてから通信が正常に行えなくなるまでにかかる時間を推定することができる。なお、「通信が正常に行えなくなる」状態とは、再送が頻発する場合や送受信がタイムアウトする場合等を指す。

また、自端末と通信可能な他の基地局との通信経路を確立する処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、推定ステップは、格納ステップにて格納された時間情報が示す時間を減衰所要時間から減算することにより、電波強度が減衰に転じてから処理を開始するまでの時間を取得すると好適である。

移動通信端末の無線ＬＡＮインタフェースやセルラーインタフェースは、定期的に基地局の探索を行うことで、自端末と通信可能な他の基地局を常時把握している場合がある。本発明は、このような場合に適したものである。つまり、自端末と、予め探索済みの自端末と通信可能な他の基地局と、の間における通信経路の確立処理を、本発明にて取得した時間に基づくタイミングで開始すれば、電波が途絶する前に他の基地局との通信経路を確立しておくことが可能になる。

また、自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立する処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、推定ステップは、格納ステップにて格納された時間情報が示す時間を減衰所要時間から減算することにより、電波強度が減衰に転じてから処理を開始するまでの時間を取得すると好適である。

この場合、取得した時間に基づくタイミングで、自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立する処理を開始すれば、電波が途絶する前に他の基地局との通信経路を確立しておくことが可能になる。

また、自端末と通信可能な他の基地局との通信経路を確立して当該通信経路へ切り替える処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、推定ステップは、格納ステップにて格納された時間情報が示す時間を減衰所要時間から減算することにより、電波強度が減衰に転じてから処理を開始するまでの時間を取得すると好適である。

前述したように、移動通信端末の無線ＬＡＮインタフェースやセルラーインタフェースは、自端末と通信可能な他の基地局を常時把握している場合がある。また、通信経路の切り替えは他の基地局との通信経路を確立した後に行われるが、切り替えの開始から終了までにある程度の時間がかかることがある。本発明は、このような場合に適したものである。つまり、自端末と通信可能な他の基地局が探索済みであって、通信経路の切り替えに時間がかかる場合には、本発明によって取得された時間に基づくタイミングで、自端末と探索された他の基地局との通信経路の確立・切り替え処理を開始すれば、電波が途絶する前に通信経路の切り替えまで完了することが可能となる。

また、自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立し更に当該通信経路へ切り替える処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、推定ステップは、格納ステップにて格納された時間情報が示す時間を減衰所要時間から減算することにより、電波強度が減衰に転じてから処理を開始するまでの時間を取得すると好適である。

通信経路の切り替えは他の基地局との通信経路を確立した後に行われるが、切り替えの開始から終了までにある程度の時間がかかることがある。本発明によれば、取得した時間に基づくタイミングで、自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立し更に当該通信経路へ切り替える処理を開始すれば、電波が途絶する前に通信経路の切り替えまで完了することが可能となる。

また、自端末の位置情報を経時的に取得する位置取得ステップを有し、推定ステップは、位置取得ステップにて取得された位置情報に基づいて電波強度の増加時の自端末の移動速度と電波強度が減衰に転じた時の自端末の移動速度とを取得し、これらの移動速度と、電波強度が減衰に転じた時の電波強度と、増加量とに基づき、減衰所要時間を推定すると好適である。

この場合、電波強度の増加時と電波強度が減衰に転じた時とで移動速度が異なっても、これを考慮した減衰所要時間を得ることができる。

本発明によれば、電波強度が所定値になるタイミングを早期に推定することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る移動通信方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明に係る移動通信方法を詳しく説明する前に、その概要について説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る移動通信方法が適用される移動通信端末１は、セルラー通信と無線ＬＡＮ通信とが可能な端末である。セルラー通信網３０と無線ＬＡＮ網３２はインターネット網などのネットワークに接続したサーバ３４に接続され、セルラー通信網３０の基地局ＢＡ１と無線ＬＡＮ網のアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３とでは、カバーするエリアが異なっている。図1では、基地局ＢＡ１はアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３に比べて広いエリアをカバーしており、基地局ＢＡ１のエリアの中にアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３のエリアが点在している。

ここで、図２に示すように、移動通信端末１を２０秒かけてアクセスポイントＡＰ１に近づけ、近づいたところで２０秒間停留し，次に２０秒間かけてアクセスポイントＡＰ１から遠ざかり移動開始地点まで戻ったときを考える。この場合、移動通信端末１で測定されるアクセスポイントＡＰ１からの電波の強度は、図３に示すグラフのようになる。図３から、電波の強度は、アクセスポイントＡＰ１に近づくにつれ増加し、移動を停止すると増加も減衰もしない定常状態になり、アクセスポイントＡＰ１から離れにつれ減衰していくことがわかる。

なお、移動速度が一定の場合、増加時と減衰時とでは、電波強度の単位時間当たりの変化量はほぼ一致する。本発明はこの点を利用したものであり、増加時の変化量を用いて、電波が減衰し始めてから途絶するまでにかかる時間を推定する。すなわち、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１に近づいているときの電波強度の変化量Ａを取得しておき、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１から離れる方向に移動し始めたときには、このときの電波強度と、先に取得した変化量Ａのマイナス値（変化量Ａを−１倍したもの）とから、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１の電波を受信できなくなるまでの残り時間を予測する。

続いて、図４〜７に示す図を参照しながら、本発明に係る移動通信端末について詳しく説明する。

図４に移動通信端末１のハードウェア構成を示す。図４に示すように、移動通信端末１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２及びＲＯＭ１０３(ReadOnlyMemory)、操作部１０４、無線通信部１０５、ディスプレイ１０６並びにアンテナ１０７等のハードウェアにより構成されている。なお、無線通信部１０５は、通常、無線通信の方式毎に設けられる。これらの構成要素が動作することにより、後述する移動通信端末１の各機能が発揮される。

図５は、移動通信端末１の機能構成を示す図である。移動通信端末１は、先に述べたように、セルラー通信と無線ＬＡＮ通信の両方が可能な端末であって、より具体的にはスマートフォンやノートＰＣである。移動通信端末１は、無線ＬＡＮインタフェース部２と、セルラーインタフェース部４と、電波強度計測部６と、計測情報格納部８と、位置計測部１０と、推定部１２と、準備情報格納部１４と、通信経路決定部１６と、通信経路変更部１８とを備えている。

無線ＬＡＮインタフェース部２は、無線ＬＡＮ網の基地局であるアクセスポイントと、電波（通信波）を送受信することで通信を行う部分である。セルラーインタフェース部４は、セルラー通信網の基地局と、電波（通信波）を送受信することで通信を行う部分である。無線ＬＡＮインタフェース部２及びセルラーインタフェース部４を具備することにより、移動通信端末１は、図６に示すように、アクセスポイントＡＰ１が形成する無線ＬＡＮエリア４２に入った場合には基地局ＢＳ１からアクセスポイントＡＰ１にハンドオーバし、無線ＬＡＮエリア４２から外れた場合にはアクセスポイントＡＰ１から基地局ＢＳ１にハンドオーバすることができる。なお、本実施形態では説明の便宜上、移動通信端末１は常に基地局ＢＳ１が形成するセルラーエリア４０に在圏しているものとする。

電波強度計測部６は、無線ＬＡＮインタフェース部２及びセルラーインタフェース部４が受信した電波について、その強度を経時的に計測する部分である。電波強度の指標としては、例えば受信電波レベル、受信ノイズレベル、Ｓ／Ｎ比、基地局が発するビーコン、通信速度などが利用できる。電波強度計測部６は、電波強度の情報を、計測時刻に関する情報と対応付けて計測情報格納部８に格納する。

位置計測部１０は、移動通信端末１の位置情報を経時的に取得する部分であって、加速度センサなどの位置計測装置や、位置情報を保持する機能等を具備している。また、ＧＰＳ機能を具備していてもよい。位置計測部１０は、取得した位置情報を、取得時刻に関する情報と対応付けて計測情報格納部８に格納する。

推定部１２は、電波強度や位置情報に基づき種々の処理を行う部分である。

例えば、推定部１２は、電波強度計測部６によって計測された電波強度に基づき、電波強度が増加、定常、減衰のいずれの状態にあるか判断する。より具体的には、電波強度計測部６によって電波強度が計測されると、推定部１２は所定時間当たりの電波強度の変化率を算出し、電波強度の変化率が予め設定した状態判定値Ｐｈ以上であれば増加状態、状態判定値Ｐｈのマイナス値、すなわち（−Ｐｈ）以下であれば減衰状態、Ｐｈよりも小さく（−Ｐｈ）よりも大きければ定常状態と判断する。図７は、電波強度の変化率を示すグラフであって、より詳しく述べると、図７は、図２のグラフを２秒間の窓に分割し、各窓内の電波強度の値を最小二乗法により線形近似して一次関数を求めたのち、この一次関数の傾きをグラフ化したものである。図７では、状態判定値Ｐｈを「２」に設定しているが、ユーザが自由に変更できる。

また、推定部１２は、電波強度が増加状態から定常状態又は減衰状態に転じた場合、増加状態だったときの電波強度の計測データを取得する。より具体的には、推定部１２は、電波強度が増加状態から定常状態又は減衰状態に転じると、増加状態がいつ始まり、いつ終了したかを特定する。つまり、増加開始時刻と増加終了時刻とを特定する。増加開始時刻と増加終了時刻とを特定したのち、計測情報格納部８を検索し、増加開始時刻に計測された電波強度と、増加終了時刻に計測された電波強度とを抽出する。そして、抽出した電波強度から、増加時における単位時間当たりの電波強度の変化量（増加量）Ａを算出する。

また、推定部１２は、計測情報格納部８を検索し、増加開始時刻〜増加終了時刻の間に取得された位置情報を抽出することもある。この場合、抽出した位置情報から、増加時の移動通信端末１の移動速度Ｑ１を算出する。また、増加状態又は定常状態から減衰状態に転じると、このときの移動通信端末１の移動速度Ｑ２を算出する。推定部１２は、これらの移動速度Ｑ１，Ｑ２の違いに基づいて電波強度の変化量Ａを補正する。

また、推定部１２は、電波強度が増加状態又は定常状態から減衰状態に転じたと判断した場合、減衰状態に転じた時刻を減衰開始時刻Ｔｒとして記憶するとともに、減衰開始時刻Ｔｒにおける電波強度Ｓｒを記憶する。そして、電波強度Ｓｒと、上記した電波強度の変化量Ａとに基づき、減衰所要時間ΔＴｘを推定する。減衰所要時間ΔＴｘとは、電波強度が減衰に転じてから電波の途絶が生じる値（所定値）Ｓｓになるまでの時間を指す。推定部１２は、推定した減衰所要時間ΔＴｘと減衰開始時刻Ｔｒとに基づき、電波の途絶が生じる時刻Ｔｓを算出する。電波途絶値Ｓｓは、準備情報格納部１４に予め格納されており、ユーザが自由に変更できる。

また、推定部１２は、減衰所要時間ΔＴｘから準備所要時間ΔＴ１を減算し、準備開始までの猶予時間（ΔＴｘ−ΔＴ１）を算出する。

ここで、準備所要時間ΔＴ１は、移動通信端末１と通信可能なアクセスポイント又は基地局を探索して、探索されたアクセスポイント又は基地局との通信経路を確立する探索・経路確立処理にかかる時間を指す。準備所要時間ΔＴ１を示す時間情報は、準備情報格納部１４に予め格納されている。なお、準備所要時間ΔＴ１はユーザによって設定されても良いし、過去に無線ＬＡＮインタフェース部２やセルラーインタフェース部４を実際に使用したときの、探索から通信経路確立までの所要時間から求められても良い。

猶予時間（ΔＴｘ−ΔＴ１）は、電波強度が減衰状態に転じてから上述した探索・経路確立処理を開始するまでの時間である。推定部１２は、猶予時間（ΔＴｘ−ΔＴ１）と、減衰開始時刻Ｔｒとに基づき、他のアクセスポイント又は基地局の探索を開始する時刻である準備開始時刻Ｔｕを算出する。

推定部１２は、準備開始時刻Ｔｕ、減衰開始時刻Ｔｒ、減衰開始時刻Ｔｒにおける電波強度Ｓｒ、及び上記の電波強度の変化量Ａに基づき、準備開始時刻Ｔｕにおける電波強度Ｓｕを推定する。

通信経路決定部１６は、新たな通信経路を決定する部分である。より具体的には、通信経路決定部１６は、準備開始時刻Ｔｕになると、電波強度計測部６により計測された電波強度に基づいて、通信可能なアクセスポイント又は基地局を探索する。電波強度計測部６による電波強度の計測には、無線ＬＡＮインタフェース部２又はセルラーインタフェース部４が用いられる。通信経路決定部１６は、現在通信を行っているアクセスポイント又は基地局以外に、エリア判定値Ｓｇ以上の電波強度が得られるアクセスポイント又は基地局があれば、そのアクセスポイント又は基地局との通信経路を確立するよう通信経路変更部１８に指示すると共に、当該アクセスポイント又は基地局からの電波の強度を計測情報格納部８に格納するよう電波強度計測部６に指示する。エリア判定値Ｓｇは、予め設定された値であり、ユーザが自由に変更できる。

通信経路変更部１８は、通信経路決定部１６からの指示に応じてアクセスポイント又は基地局との通信経路を確立する部分である。より具体的には、通信経路変更部１８は、通信経路決定部１６から指示されたアクセスポイント又は基地局との通信経路を確立する。更に、通信経路決定部１６から指示されたアクセスポイント又は基地局からの電波の強度が、予め設定したハンドオーバ判定値Ｓｈ以上になると、新たに確立された通信経路に通信を切り替えるハンドオーバ処理を移動通信端末１にさせる。そして、電波強度がハンドオーバ判定値Ｓｈ以上である状態が判定時間ΔＴｈの間維持された場合、ハンドオーバ処理前に通信を行っていたアクセスポイント又は基地局と移動通信端末１との通信を切断する。判定時間ΔＴｈは予め設定された値であり、ユーザが自由に変更できる。ハンドオーバ後、移動通信端末１は、ハンドオーバ先のアクセスポイント又は基地局とデータの送受信を行う。データの送受信は、ハンドオーバ先が基地局ならばセルラーインタフェース部４を介して行われ、ハンドオーバ先がアクセスポイントならば無線ＬＡＮインタフェース部２を介して行われる。上記が、本実施形態に係る移動通信端末１の構成である。

続いて、本実施形態に係る移動通信端末１で実行される処理（移動通信方法）について説明する。移動通信端末１は、図６に示すように、アクセスポイントＡＰ１の近くまで移動すると、しばらくその場に停留し、その後アクセスポイントＡＰ１から離れるように移動するものとする。図８は、移動通信端末１で実行される処理（移動通信方法）のシーケンス図である。図９は、移動通信端末１が図６のように移動した場合に、電波強度計測部６によって計測される、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度のグラフである。図９では、縦軸が電波強度、横軸が時刻となっている。

当初の移動通信端末１は、基地局ＢＳ１と通信を行っている。移動通信端末１の電波強度計測部６は、無線ＬＡＮインタフェース部２及びセルラーインタフェース部４を介して、基地局ＢＳ１等から送信された電波の強度をそれぞれ経時的に計測している（計測ステップ）。移動通信端末１が無線ＬＡＮエリア４２に向かって移動を開始すると、電波強度計測部６で計測される電波強度が変化していく。

通信経路決定部１６は、電波強度計測部６で計測された電波強度を受け取る。そして、エリア判定値Ｓｇ以上の電波強度が得られるアクセスポイント又は基地局であって、基地局ＢＳ１以外のものを探索する（ステップＳ０１）。通信経路決定部１６による探索は、エリア判定値Ｓｇ以上の電波強度が得られるアクセスポイント又は基地局が見つかるまで続く（ステップＳ０２）。

移動通信端末１が移動してアクセスポイントＡＰ１に近づくと、通信経路決定部１６が、電波強度がエリア判定値Ｓｇ以上になるアクセスポイントとしてアクセスポイントＡＰ１を見つける。アクセスポイントＡＰ１を発見すると、通信経路決定部１６は、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度を計測情報格納部８に格納するよう、電波強度計測部６に指示する。この指示を受けた電波強度計測部６は、無線ＬＡＮインタフェース部２が受信したアクセスポイントＡＰ１からの電波について、その強度の情報を計測時刻の情報と共に計測情報格納部８に格納開始する（ステップＳ０３）。これにより、まず、電波強度Ｓｇとその計測時刻Ｔｇとに関する情報が計測情報格納部８に格納される。

電波強度計測部６に対する指示と平行して、通信経路決定部１６は、アクセスポイントＡＰ１との通信経路を確立するよう通信経路変更部１８に指示する。通信経路変更部１８は、アクセスポイントＡＰ１との通信経路を確立後、さらにアクセスポイントＡＰ１からの電波の強度がハンドオーバ判定値Ｓｈを越えると（図９参照）、移動通信端末１にアクセスポイントＡＰ１へのハンドオーバ処理をさせる。電波強度がハンドオーバ判定値Ｓｈ以上である状態が判定時間ΔＴｈ維持された場合、通信経路変更部１８は、セルラーインタフェース部４を用いた通信を停止し、移動通信端末１と基地局ＢＳ１との通信を切断する。これによって移動通信端末１の消費電力を削減できるとともに無線リソースを開放することもできる。以降、移動通信端末１は、データの送受信をハンドオーバ先のアクセスポイントＡＰ１を介して行う。

一方、推定部１２は、電波強度計測部６によって計測された電波強度から、増加状態、定常状態、及び減衰状態のいずれであるかを判断する（判断ステップ）。移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１に近づいている間は、図９に示すように電波強度が増加するため、推定部１２は電波強度が増加状態にあると判断する。その後、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１近くで停留すると、図９に示すように電波強度の増加が止まるため、推定部１２は、電波強度は増加状態から定常状態に転じたと判断する。

電波強度が定常状態に転じ、増加状態ではなくなると（ステップＳ０４）、推定部１２は増加開始時刻Ｔｇと増加終了時刻Ｔｋとを特定し、計測情報格納部８に格納された情報の中から、計測時刻Ｔｇに対応付けられた電波強度Ｓｇと、計測時刻Ｔｋに対応付けられた電波強度Ｓｋとを抽出する。そして、増加時における単位時間当たりの電波強度の変化量Ａ＝(Ｓｋ−Ｓｇ)／(Ｔｋ−Ｔｇ)を算出する（算出ステップ、ステップＳ０５）。

停留していた移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１から離れ始めると、図９に示すように電波強度が減衰する。このとき、推定部１２は、電波強度が定常状態から減衰状態に転じたと判断する。減衰状態に転じると（ステップＳ０６）、推定部１２は、減衰開始時刻Ｔｒと減衰開始時刻Ｔｒにおける電波強度Ｓｒとを記憶する。そして、電波強度Ｓｒと、先に算出した電波強度の変化量Ａのマイナス値とを用いて、電波強度が電波途絶値Ｓｓになるまでの減衰所要時間ΔＴｘ＝（Ｓｓ−Ｓｒ）／(−Ａ)を取得する（推定ステップ、ステップＳ０７）。減衰所要時間ΔＴｘを算出した推定部１２は、減衰所要時間ΔＴｘと減衰開始時刻Ｔｒとから、電波途絶時刻Ｔｓ＝Ｔｒ＋ΔＴｘを算出する。

上記した一連の処理により、電波強度が減衰状態に転じてから電波途絶が生じるまでの時間ΔＴｘが推定され、電波途絶が生じる時刻Ｔｓが推定される。

この移動通信方法では、電波強度が増加しているときの変化量を用いて、電波強度が減衰状態に転じてから電波途絶値Ｓｓになるまでの時間を推定する。すなわち、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１に近づいているときの電波強度の変化量Ａを算出しておき、移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１から離れる方向に移動し始めたら、先に取得した変化量Ａに基づいて、電波強度が電波途絶値Ｓｓになるまでの時間ΔＴｘを推定する。よって、減衰傾向を取得せずとも電波途絶値Ｓｓになるまでの時間ΔＴｘを得ることができるため、時間ΔＴｘを早期に推定することが可能となる。

ところで上記では、移動通信端末１はアクセスポイントＡＰ１に近づいたのち、しばらくその場に停留し、その後アクセスポイントＡＰ１から離れるように移動するものとしたが、移動通信端末１の動きはこれに限られない。

例えば図１０に示すように、移動通信端末１は、アクセスポイントＡＰ１から比較的離れたところまで移動してからその場に停留し、その後アクセスポイントＡＰ１の近くを横切って移動することも考えられる。図１１は、移動通信端末１がこのように移動する場合に、電波強度計測部６によって計測される電波強度のグラフである。この場合には、図９の区間Ｌ１、Ｌ２における単位時間当たりの電波強度の変化量Ａ１，Ａ２を算出し、減衰状態に転じたときの時刻Ｔｒと電波強度Ｓｒ、及び変化量Ａ１，Ａ２のいずれかのマイナス値を用いて、減衰所要時間ΔＴｘ及び電波途絶が生じる時刻Ｔｓを算出するとしてもよい。

また、図１２に示すように、移動通信端末１はアクセスポイントＡＰ１の近くを横切ったのち、アクセスポイントＡＰ１から比較的離れたところで停留し、その後アクセスポイントＡＰ１から更に離れる方向に移動していくことも考えられる。図１３は、移動通信端末１がこのように移動する場合に、電波強度計測部６によって計測される電波強度のグラフである。この場合には、図１３の区間Ｌ３における単位時間当たりの電波強度の変化量Ａを算出し、変化量Ａのマイナス値と減衰状態に転じたときの電波強度Ｓｒとに基づいて減衰所要時間ΔＴｘを取得したのち、減衰状態に転じたときの時刻Ｔｒに減衰所要時間ΔＴｘと移動通信端末１が停留していた時間ΔＴｙとを加算することで、電波途絶が生じる時刻Ｔｓを特定するとしてもよい。

また、図１４に示すように、移動通信端末１はアクセスポイントＡＰ１の近くを横切ったのち、アクセスポイントＡＰ１から比較的離れたところで停留し、その後アクセスポイントＡＰ１に近づく方向に一端移動してからアクセスポイントＡＰ１から離れていくことも考えられる。図１５は、移動通信端末１がこのように移動する場合に、電波強度計測部６によって計測される電波強度のグラフである。この場合には、例えば、図１５に示す区間Ｌ４（２度目の増加時）における単位時間当たりの電波強度の変化量Ａを算出し、減衰状態に転じたときの時Ｔｒ、２度目の減衰状態に転じたときの電波強度Ｓｒ、及び変化量Ａのマイナス値を用いて減衰所要時間ΔＴｘ及び電波途絶が生じる時刻Ｔｓを算出するとしてもよい。

次に、図１６のシーケンス図を参照し、移動通信端末１において準備開始時刻Ｔｒを決定する場合の処理について説明する。ここでは、移動通信端末１は図６のように移動するものとする。図１７は、移動通信端末１が図６のように移動する場合に、電波強度計測部６によって計測されるアクセスポイントＡＰ１からの電波強度のグラフである。

図１６のステップＳ１０を実行する前に、準備所要時間ΔＴ１を示す時間情報を、準備情報格納部１４に格納しておく（格納ステップ）。また、図１６のステップＳ１０〜Ｓ１５の処理は、図８に示すステップＳ０１〜Ｓ０６の処理と同じであるため、説明を省略する。

移動通信端末１の推定部１２は、電波強度が定常状態から減衰状態に転じると（ステップＳ１５）、減衰状態に転じたときの電波強度Ｓｒと、電波強度の変化量Ａのマイナス値とを用いて、電波強度が電波途絶値Ｓｓになるまでの減衰所要時間ΔＴｘ＝（Ｓｓ−Ｓｒ）／(−Ａ)を算出する（ステップＳ１６）。

推定部１２は、減衰所要時間ΔＴｘを算出する際に、準備情報格納部１４から準備所要時間ΔＴ１を抽出する。そして、図１７に示すように、減衰所要時間ΔＴｘから準備所要時間ΔＴ１を減算することにより、準備開始までの猶予時間（ΔＴｘ−ΔＴ１）を算出する（ステップＳ１７）。推定部１２は、算出した猶予時間（ΔＴｘ−ΔＴ１）と、減衰開始時刻Ｔｒとから、準備開始時刻Ｔｕ＝Ｔｒ＋（ΔＴｘ−ΔＴ１）を取得する。

次に推定部１２は、準備開始時刻Ｔｕ、減衰開始時刻Ｔｒ、減衰状態に転じた時の電波強度Ｓｒ、及び電波強度の変化量Ａのマイナス値とから、準備開始時刻Ｔｕにおける電波強度Ｓｕ＝（Ｔｕ−Ｔｒ）×（−Ａ）＋Ｓｒを推定する（ステップＳ１８）。そして、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度が値Ｓｕになったら（ステップＳ１９）、通信経路決定部１６は、電波強度がエリア判定値Ｓｇ以上のアクセスポイント又は基地局の探索を実行する（ステップＳ２０）。なお、上記では推定部１２は、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度が値Ｓｕになったら探索を開始するとしたが、準備開始時刻Ｔｕになったら探索を開始するとしても良い。

上記の移動通信方法では、アクセスポイントＡＰ１からの電波が途絶する時刻Ｔｓを推定し、この時刻Ｔｓから準備所要時間ΔＴ１分だけさかのぼった時刻になると、ハンドオーバ先のアクセスポイントや基地局の探索を開始し、続いて通信経路の確立を行う。したがって、アクセスポイントＡＰ１からの電波が途絶する前に、次の通信を行う基地局やアクセスポイントとの通信経路を確立しておくことが可能になる。

なお上記では、電波の途絶が生じる時刻Ｔｓから準備所要時間ΔＴ１分だけさかのぼった時刻を準備開始時刻Ｔｕとしたが、電波の途絶こそ生じないものの通信が正常に行えない状態となる時刻Ｔｗを推定し、時刻Ｔｗから準備所要時間ΔＴ１分だけさかのぼった時刻を準備開始時刻Ｔｕとしてもよい。なお、「通信が正常に行えない」状態とは、例えば再送が頻発する場合や、送受信がタイムアウトする場合等を指す。

ここで、図１８を参照しつつ、時刻Ｔｗの推定方法を説明する。推定部１２は、途絶こそ生じないものの通信を良好に行うことが困難になる電波強度Ｓｗを、事前に取得しておく。そして、電波強度が定常状態から減衰状態に転じると、減衰状態に転じたときの電波強度Ｓｒと、電波強度の変化量Ａとに基づき、電波強度Ｓｗになるまでの減衰所要時間ΔＴｚ＝（Ｓｗ−Ｓｒ）／(−Ａ)を取得する。そして、減衰所要時間ΔＴｚと減衰開始時刻Ｔｒとから、時刻Ｔｗ＝Ｔｒ＋ΔＴｚを算出する。時刻Ｔｗから準備所要時間ΔＴ１分だけさかのぼった時刻を準備開始時刻Ｔｕとし、時刻Ｔｕにアクセスポイント等の探索を開始した場合には、アクセスポイントＡＰ１との通信状態がさほど悪くないうちに、次の通信を行う基地局やアクセスポイントとの通信経路を確立しておくことが可能になる。

また、取得した準備開始時刻Ｔｕが現在時刻よりも過去の場合には、アクセスポイント又は基地局の探索を直ちに開始するか、通信準備が間に合わない旨を移動通信端末１のディスプレイ表示でユーザに知らせ、準備が整うまで移動を止めるよう促すことが好ましい。知らせる手段はディスプレイ表示に限らず、バイブレータの振動やスピーカーからの警告音でもよい。

ところで、移動通信端末１においては、ハンドオーバ方式が原因で、実際に通信経路を切り替えるハンドオーバ処理に時間がかかることがある。そこで、準備所要時間ΔＴ１は、上述した探索・経路確立処理にかかる時間と、ハンドオーバ処理にかかる時間とを足し合わせた時間であるとしてもよい。この場合、電波が途絶する前に、ハンドオーバ処理を完了させることが可能になる。

また、無線ＬＡＮインタフェース部２やセルラーインタフェース部４は、定期的または任意のタイミングで、通信経路の確立が可能なアクセスポイント又は基地局を探索してもよい。この場合、通信経路の確立が可能なアクセスポイント又は基地局を予め見つけておくことができるので、準備所要時間ΔＴ１を、アクセスポイント又は基地局の探索に要する時間分だけ短縮することができる。より具体的には、ハンドオーバ処理にかかる時間を考慮しなくてもよいならば、準備所要時間ΔＴ１は経路確立処理にかかる時間になり、ハンドオーバ処理にかかる時間を考慮するならば、準備所要時間ΔＴ１は経路確立処理にかかる時間とハンドオーバ処理にかかる時間とを足し合わせた時間になる。

また、上記の移動通信方法では、通信経路決定部１６はアクセスポイントＡＰ１からの電波の強度が値Ｓｕになったらアクセスポイント又は基地局の探索を開始する、もしくは準備開始時刻Ｔｕになったら探索を開始するとしたが、ハンドオーバ先のアクセスポイント又は基地局が予め探索できている場合は、電波の強度が値Ｓｕになる、もしくは準備開始時刻Ｔｕになった時点で、再度探索は行わずに、直ちに予め探索されたアクセスポイント又は基地局との通信経路の確立を開始することが好ましい。

次に、図１９のシーケンス図を参照して、移動通信端末１の移動速度が変化した場合の処理について説明する。ここでは、移動通信端末１は図６のように移動するものとする。図２０は、移動通信端末１が図６のように移動する場合に、電波強度計測部６によって計測されるアクセスポイントＡＰ１からの電波強度のグラフである。図２０からもわかるように、アクセスポイントＡＰ１から離れる時の移動速度が、アクセスポイントＡＰ１に近づくときの移動速度よりも早くなっている。

図１９のステップＳ３０及びＳ３１の処理は、図８に示すステップＳ０１及びＳ０２の処理と同じであるため、説明を省略する。移動通信端末１の通信経路決定部１６は、電波強度がエリア判定値Ｓｇ以上のアクセスポイントとしてアクセスポイントＡＰ１を発見すると、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度と、その計測時刻に関する情報とを計測情報格納部８に格納するよう、電波強度計測部６に指示する。また、通信経路決定部１６は、移動通信端末１の位置情報を計測情報格納部８に格納するよう位置計測部１０に指示する。

指示を受けた電波強度計測部６は、アクセスポイントＡＰ１からの電波の強度を、計測時刻と対応付けて計測情報格納部８に格納開始する。同じく指示を受けた位置計測部１０は、移動通信端末１の位置情報を、取得時刻と対応付けて計測情報格納部８に格納開始する（ステップＳ３２）。

電波強度計測部６及び位置計測部１０に対する指示と平行して、通信経路決定部１６は、アクセスポイントＡＰ１との通信経路を確立するよう通信経路変更部１８に指示する。通信経路変更部１８は、アクセスポイントＡＰ１との通信経路を確立後、更にアクセスポイントＡＰ１からの電波の強度がハンドオーバ判定値Ｓｈを越えると、新たに確立された通信経路に通信を切り替えるハンドオーバ処理を移動通信端末１を実行させる。電波強度がハンドオーバ判定値Ｓｈ以上である状態が判定時間ΔＴｈ維持された場合、通信経路変更部１８は、セルラーインタフェース部４を用いた通信を停止し、移動通信端末１と基地局ＢＳ１との通信を切断する。ハンドオーバ後、移動通信端末１は、データの送受信をハンドオーバ先のアクセスポイントＡＰ１を介して行う。

一方、推定部１２は、電波強度計測部６によって計測された電波強度から、電波強度が増加、定常、減衰のいずれの状態にあるかを判断する。移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１に近づいている間、図９に示すように電波強度は増加する。この間、推定部１２は電波強度が増加状態にあると判断する。移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１近くで停留すると、図９に示すように電波強度の増加が止まる。このとき、推定部１２は、電波強度は増加状態ではなく、定常状態に転じたと判断する。

電波強度が定常状態に転じ、増加状態ではなくなると（ステップＳ３３）、推定部１２は増加開始時刻Ｔｇと増加終了時刻Ｔｋとを特定し、計測情報格納部８に格納された情報の中から、計測時刻Ｔｇに対応付けられた電波強度Ｓｇと、計測時刻Ｔｋに対応付けられた電波強度Ｓｋとを抽出する。そして、増加時における単位時間当たりの電波強度の変化量Ａ＝(Ｓｋ−Ｓｇ)／(Ｔｋ−Ｔｇ)を算出する。変化量Ａの算出と平行して、推定部１２は、計測情報格納部８に格納された情報の中から、取得時刻が時刻Ｔｇ〜Ｔｋの範囲にあるものを検索し、検索された取得時刻に対応付けられた位置情報を抽出する。抽出した位置情報から、増加時における移動通信端末１の移動速度Ｑ１を算出する（ステップＳ３４）。

停留していた移動通信端末１がアクセスポイントＡＰ１から離れ始めると、図９に示すように電波強度が減衰する。このとき、推定部１２は、電波強度が定常状態から減衰状態に転じたと判断する。減衰状態に転じると（ステップＳ３５）、推定部１２は、このときに取得された位置情報から、移動通信端末１の移動速度Ｑ２を算出する。そして、先に取得した増加時の移動速度Ｑ１とから、変化率α=Ｑ２／Ｑ１を算出する（ステップＳ３６）。推定部１２は、変化率αと電波強度の変化量Ａとから、補正後の変化量Ｂ＝αＡを取得する。推定部１２は、補正後の変化量Ｂのマイナス値と、補正後の減衰状態に転じたときの電波強度Ｓｒとを用いて、電波強度が電波途絶値Ｓｓになるまでの減衰所要時間ΔＴｘ＝（Ｓｓ−Ｓｒ）／(−αＡ)を算出する（ステップＳ３７）。そして、電波強度が減衰状態に転じた時刻Ｔｒと減衰所要時間ΔＴｘとから、電波途絶が生じる時刻Ｔｓ＝Ｔｒ＋ΔＴｘを算出する。

上記した一連の処理により、移動速度の変化に応じた減衰所要時間ΔＴｘが得られ、電波途絶が生じる時刻Ｔｓが推定される。よって、電波強度の増加時と電波強度が減衰に転じた時とで移動速度が変化しても、この変化を考慮した減衰所要時間ΔＴｘを推定できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。

例えば、移動通信端末１は、通信衛星やＷｉＭＡＸを用いた通信が可能な端末であっても良い。また、セルラーインタフェース部のみ、あるいは無線ＬＡＮ通信のみを複数備えた端末であっても良い。どの種類の無線通信を行うかによって、無線ＬＡＮインタフェース部２及びセルラーインタフェース部４を適切なインタフェースに置き換えることになる。

また、セルラーインタフェース部２及び無線ＬＡＮインタフェース部２が、電波強度計測部６に相当する機能をそれぞれ有しているとしてもよい。

また、自端末と通信可能な他の基地局を探索する場合、予め自端末と通信可能な他の基地局の位置情報を記載したリストを移動通信端末１に保持しておき、位置計測部１０で得られた移動通信端末１の位置情報とリストに記載された基地局の位置情報とに基づいて、現在自端末と通信可能な他の基地局を見つけるとしてもよい。

また、推定部１２は、電波強度がハンドオーバ判定値Ｓｈ以上である状態が判定時間ΔＴｈ維持された場合、ハンドオーバ前に通信を行っていたアクセスポイント又は基地局との通信を切断するとしたが、ハンドオーバ判定値Ｓｈ以上になり、ハンドオーバが完了した時点で通信を切断するとしてもよい。

また、推定部１２は、計測データから得られた一次関数の傾きから、電波強度が増加、定常、減衰のいずれの状態にあるかを判断するとしたが、所定時間あたりの電波強度の増加・減衰量によって各状態を判断するとしてもよい。また，電波強度を予め設定した閾値と比較することにより各状態を判断してもよく、例えば、上限閾値を超えた場合は増加状態、下限閾値を下回った場合は減少状態、下限閾値以上であり上限閾値以内である場合は定常状態としてもよい。

また、推定部１２は、計測情報格納部８に格納された情報の中から、増加開始時刻〜増加終了時刻の間に計測された電波強度を全て抽出し、これに基づいて電波強度の変化量Ａを算出するとしても良い。また、増加開始時刻〜増加終了時刻の間であって任意の時間範囲（例えば、増加開始時刻〜増加開始時刻＋３０秒）内にあるものを全て抽出し、これに基づいて電波強度の変化量Ａを算出するとしても良い。

また、推定部１２は、電波強度の変化量Ａを、以下のようにして算出するとしても良い。すなわち、増加時における電波強度の計測データを最小二乗法により線形近似して一次関数を求めたのち、この一次関数の傾きから算出するとしても良い。そのほか、電波強度は受信環境などによって変化するため、値の分散が大きくなる可能性があることから、移動平均をとるなどして電波強度の計測データを平滑化してから傾きを求め、この傾きから電波強度の変化量Ａを算出するとしても良い。

本発明の実施形態に係る移動通信方法が適用される移動通信端末を含むシステム構成を示す図である。 移動通信端末の移動経路を示す図である。 移動通信端末で測定される電波強度を示すグラフである。 移動通信端末のハードウェア構成を示す図である。 移動通信端末の機能構成を示す図である。 移動通信端末の移動経路を示す図である。 電波強度の変化率を示すグラフである。 移動通信端末で実行される処理（移動通信方法）に関するシーケンス図である。 移動通信端末が図６のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 移動通信端末の移動経路を示す図である。 移動通信端末が図１０のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 移動通信端末の移動経路を示す図である。 移動通信端末が図１２のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 移動通信端末の移動経路を示す図である。 移動通信端末が図１４のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 移動通信端末において準備開始時刻Ｔｒを決定する場合の処理に関するシーケンス図である。 移動通信端末が図６のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 時刻Ｔｗの推定方法を説明するための図であって、移動通信端末が図６のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。 移動通信端末の移動速度が変化した場合の処理に関するシーケンス図である。 移動通信端末が図６のように移動した場合に、電波強度計測部によって計測される電波強度のグラフである。

符号の説明

１…移動通信端末、２…無線ＬＡＮインタフェース部、４…セルラーインタフェース部、６…電波強度計測部、８…計測情報格納部、１０…位置計測部、１２…推定部、１４…準備情報格納部、１６…通信経路決定部、１８…通信経路変更部、４０…セルラーエリア、４２…無線ＬＡＮエリア、ＢＳ１…基地局、ＡＰ１〜ＡＰ３…アクセスポイント。

Claims (7)

1. 基地局と無線通信が可能な移動通信端末による移動通信方法であって、
   基地局から送信された電波の強度を経時的に計測する計測ステップと、
   前記計測ステップで計測された電波強度に基づき、電波強度の増減を判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにより増加していると判断された時の前記電波強度から、単位時間当たりの前記電波強度の増加量を算出する算出ステップと、
   前記判断ステップにより、前記電波強度は増加の後に減衰に転じたと判断された場合、減衰に転じた時の前記電波強度と、前記算出ステップにて算出された前記増加量とに基づき、前記電波強度が減衰に転じてから所定値になるまでにかかる減衰所要時間を推定する推定ステップと、
   を有することを特徴とする移動通信方法。
2. 前記所定値とは、電波の途絶が生じる値、又は通信が正常に行えなくなる値であることを特徴とする請求項１記載の移動通信方法。
3. 自端末と通信可能な他の基地局との通信経路を確立する処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、
   前記推定ステップは、前記格納ステップにて格納された前記時間情報が示す時間を前記減衰所要時間から減算することにより、前記電波強度が減衰に転じてから前記処理を開始するまでの時間を取得することを特徴とする請求項２記載の移動通信方法。
4. 自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立する処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、
   前記推定ステップは、前記格納ステップにて格納された前記時間情報が示す時間を前記減衰所要時間から減算することにより、前記電波強度が減衰に転じてから前記処理を開始するまでの時間を取得することを特徴とする請求項２記載の移動通信方法。
5. 自端末と通信可能な他の基地局との通信経路を確立して当該通信経路へ切り替える処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、
   前記推定ステップは、前記格納ステップにて格納された前記時間情報が示す時間を前記減衰所要時間から減算することにより、前記電波強度が減衰に転じてから前記処理を開始するまでの時間を取得することを特徴とする請求項２記載の移動通信方法。
6. 自端末と通信可能な他の基地局を探索して当該基地局との通信経路を確立し更に当該通信経路へ切り替える処理にかかる時間を示す時間情報を格納する格納ステップを有し、
   前記推定ステップは、前記格納ステップにて格納された前記時間情報が示す時間を前記減衰所要時間から減算することにより、前記電波強度が減衰に転じてから前記処理を開始するまでの時間を取得することを特徴とする請求項２記載の移動通信方法。
7. 自端末の位置情報を経時的に取得する位置取得ステップを有し、
   前記推定ステップは、前記位置取得ステップにて取得された前記位置情報に基づいて前記電波強度の増加時の自端末の移動速度と前記電波強度が減衰に転じた時の自端末の移動速度とを取得し、これらの前記移動速度と、前記電波強度が減衰に転じた時の前記電波強度と、前記増加量とに基づき、前記減衰所要時間を推定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の移動通信方法。

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