JP4741631B2 - 移動通信システム、移動予測装置、及び切替制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動予測装置に関し、特にハンドオーバを効率的に行うことができる移動通信システム、それに用いる移動通信端末、及びハンドオーバ制御方法に関する。

移動通信システムは、セル（基地局から通信可能なサービスエリア）が隣接するように基地局が設置されており、移動通信端末はいずれかの基地局との間に無線通信回線を設定して、通信を行う。そして、移動通信端末が移動すると、通信相手となる基地局が選択されて、移動通信端末が属するセルを構成する基地局との間に無線通信回線を再設定して、移動通信端末が移動しても途切れることなく通信を行うことができるようになっている。この基地局を選択して無線通信回線を切り替える処理をハンドオーバという。

このハンドオーバに適した基地局を選定するために、移動体通信装置の現在位置を検出する位置検出手段と、基地局の識別情報及び位置情報を含む地図情報を記憶した機械読取り可能な記録媒体と、前記記録媒体より周辺の基地局の識別情報及び位置情報を検索する検索手段とを備え、周辺の各基地局の電波の強さに加え現在位置及び周辺の基地局の位置情報を考慮して位置登録を行う移動体通信装置や、進行方向検出手段を備え、通信の途中に周辺基地局の電波の強さに加え、現在位置情報及び進行方向を基地局に報告し、基地局側で当該報告に基づき決定したハンドオーバー先の基地局にハンドオーバーして、最良の基地局を決定できるようにする移動体通信装置が提案されている。
特開２００１−６９５４８号公報

しかし、前述した従来の通信装置では、ＧＰＳによって取得した移動体の現在位置から進行方向を求め、移動体が直線的に等速で移動するという仮定に基づいて移動体の移動経路を予測しているため、移動体が進む経路が曲がっているとき等は、移動体の移動経路を正確に予測することができない。よって、通信に最適な基地局を選定することができず、頻繁にハンドオーバーが行われたり、通信状態の悪化によって通話品質が劣化したり、通信が切断するなどの問題があった。

本発明は、地図情報を参照することによって、移動通信端末の移動経路を正確に予測して、的確なハンドオーバをする移動通信システム、移動予測装置、及び切替制御方法を提供することを目的とする。

本発明の移動予測装置は、無線基地局と通信する移動通信端末の移動経路を予測すると共に予測した移動経路に基づいて前記移動通信端末と無線基地局との接続を切り替える移動予測装置において、地図情報を記憶した地図情報記憶部を有し、前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする。

また、本発明の移動予測装置において、前記切替予定地点は、移動経路上で受信される無線基地局からの信号の品質に基づいて予め定められており、前記地図情報に登録されていることを特徴とする。

また、本発明の移動予測装置において、前記移動通信端末が移動する移動速度と所定の速度との比較結果に基づいて前記移動速度が速いと判定される場合に、前記移動経路を予測することを特徴とする。

本発明の移動通信システムは、無線基地局と通信する移動通信端末と、前記移動通信端末の移動経路を予測すると共に予測した移動経路に基づいて前記移動通信端末と無線基地局との接続を切り替える移動予測装置とを有する移動通信システムにおいて、前記移動予測装置が、地図情報を記憶した地図情報記憶部を有し、前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記移動予測装置が、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする。

本発明の移動通信端末は、移動通信システムに用いられる。

本発明の無線基地局の切替制御方法は、移動通信端末の位置を検出する位置情報検出手段を有する移動通信端末と、前記移動通信端末と通信を行う無線基地局と、前記移動通信端末の移動経路を予測する移動予測装置と、前記移動予測装置と接続され、地図情報を記憶した地図情報記憶部と、によって構成され、前記移動通信端末が接続相手となる無線基地局を切り替えて通信を行う移動通信システムに用いられる、無線基地局の切替制御方法であって、前記移動予測装置が、前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記移動予測装置が、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする。

本発明は、地図情報を参照することによって、移動通信端末の移動経路を正確に予測して、的確なハンドオーバをすることができる移動通信システム、移動予測装置、及び切替制御方法を提供することを目的とする。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の移動通信端末１０として代表的な携帯電話機の構成を示すブロック図である。

アンテナ１は送受信部２に接続されており、無線基地局からの電波を受信し、無線基地局に対し電波を送信する。送受信部２は送信部及び受信部によって構成され、送信部はアンテナ１から送信する高周波信号を生成し、受信部はアンテナ１で受信した高周波信号を増幅、周波数変換等をして、ベースバンド信号としてＲＦ制御部３に出力する。

ＲＦ制御部３はベースバンド部及び無線制御部によって構成されており、ベースバンド部は、ベースバンド部内のコーデック部にて、ベースバンド信号を音声信号に復調する。また、コーデック部では音声信号を変調し、ベースバンド信号を生成する。さらに、無線制御部では、送受信部２が送受信する周波数や、送受信タイミング、送信する電波の出力を制御する。

また、制御部４は、主にＣＰＵによって構成されており、メモリ（ＲＡＭ及びＲＯＭ）５に記憶されたデータに基づいて、送受信部２、ＧＰＳユニット６、操作部７、表示部８等の携帯電話機の各部を制御する。ＧＰＳユニット６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、自装置の位置（緯度、経度）を計測して位置情報を取得する。操作部７は、文字、数字の入力、携帯電話機への動作の指示を受け付ける。表示部８は、制御部４によって制御され、文字情報、画像情報、携帯電話機の動作状態（電波強度、電池残量、時刻）等を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルを照明するバックライトとによって構成される。

さらに、携帯電話機には、音響信号を電気信号に変換する送話部（図示省略）、電気信号を音響信号に変換する受話部（図示省略）を有している。

図２は、本発明の実施の形態の移動通信システムの構成図である。

移動通信端末１０は、複数の基地局２０Ａ〜２０Ｃからのパイロット信号を受信し、受信状況（Ｃ／Ｉ値）を基地局に送信する。基地局側では、移動通信端末から送信された基地局からの信号の受信状況に基づいて、移動通信端末１０との接続に最も最適な基地局を選択して、該基地局と移動通信端末との間で無線通信回線を設定して、基地局と移動通信端末との間で無線通信を行う。

移動予測装置３０は、基地局２０Ａ〜２０Ｃに接続されており、移動通信端末１０の位置データを取得し、その位置の変化から移動通信端末１０の移動速度及び移動方向を算出する。また、地図情報データベース４０を参照して、移動通信端末１０の移動経路を予測する。

地図情報データベース４０は移動予測装置３０に接続されており、地図情報（移動通信端末１０の移動経路となりうる幹線道路、鉄道路線）及び該地図情報に関連付けされた基地局のセルの情報（該基地局から通信可能なサービスエリアの情報、移動経路上のハンドオーバ点）が格納されている。なお、地図情報データベース４０は、移動予測装置３０の外部に設けても、移動予測装置３０の内部に設けて一体とした制御装置を構成してもよい。

次に、図２及び図３を参照して、本発明の実施の形態の移動通信システムの動作について説明する。

移動通信端末１０は、基地局２０Ａと通信をしている。また、移動通信端末１０は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して求めた移動通信端末１０の位置情報を、該位置の測定時刻情報と共に、現在通信中の基地局２０Ａを介して移動予測装置３０に送信する。移動予測装置３０は、受信した時間情報から位置測定の時間間隔を特定し、位置情報から当該時間の移動距離を特定し、移動速度を算出する。また、移動通信端末１０の位置情報の差に基づいて移動方向を算出する。なお、移動通信端末１０が自端末の位置情報から、自端末の移動速度及び移動方向を算出して、移動予測装置３０に移動速度及び移動方向を送信するように構成してもよい。
そして、移動予測装置３０は、地図情報データベース４０に記憶されている地図情報のうち道路、線路等の端末がその場所を移動する経路となりうるものを参照して、移動通信端末１０の移動予測をする。例えば、図３に示すように、移動通信端末１０の現在位置が道路Ａ上のＧ点にあり、移動通信端末１０の移動方向が道路Ａに沿った方向（北東方向）であれば、移動通信端末１０は道路Ａ上を移動しているものと判断する。

このとき、移動通信端末１０の移動速度によって、移動通信端末１０の移動手段（一般道路、高速道路、在来鉄道、新幹線等の経路の種類）を特定してもよい。すなわち、移動速度と経路の種類（一般道路、高速道路、在来鉄道、新幹線等）とを比較した結果に基づいて、予測された移動経路が正しいかを検証する。特に、一般道路と高速道路が並行している場合に、移動通信端末１０がいずれの経路を移動しているかを特定することができる。

また、経路の種類（一般道路、高速道路、在来鉄道、新幹線等）によって、移動手段を特定して、移動通信端末１０の移動速度を推測してもよい。

さらに、移動速度と所定の速度との比較結果に基づいて、移動速度が速いと判定された場合に、経路を特定する移動経路予測をすると、移動速度が遅いときは経路を特定することが困難であると共に、特定された経路から外れる可能性が高いことから（すなわち、移動通信端末が高速移動する場合には、その経路は幹線道路や鉄道など限られた経路に限定されているので）、確度の高い経路予測をすることができる。

そして、所定時間前の移動通信端末１０の位置を用いて算出した移動通信端末１０の速度から、移動通信端末１０の所定時間後の位置を予測する。

さらに、移動予測装置３０は、移動通信端末１０の移動速度を用いて、移動通信端末１０が基地局２０Ａのセルを離脱し、他の基地局との方が良好に通信をすることができるＨ点（ハンドオーバポイント）に到達する時刻を予測する。このＨ点は、基地局２０Ａ〜２０Ｃからの距離や、基地局設置時の信号受信品質（電界強度、ＣＩＲ等）によって、主要な移動経路上の位置として予め定められており、地図情報として地図情報データベース４０に記憶されている。

なお、移動通信端末１０の移動速度を更に加味して、Ｈ点への到達予想時刻を変更してもよい。すなわち、移動通信端末１０の移動速度が速い場合には、Ｈ点までに要する移動距離と移動速度の除算によって算出された到達予想時刻から、更に早い時間をＨ点到達予想時刻とする。このように、移動速度が速い場合にＨ点到達予想時刻を早めるようにすると、早めにハンドオーバ処理が起動されるので、ハンドオーバの処理に時間がかかったとしても、ハンドオーバ中の通話の途切れを抑制することができる。

そして、移動予測装置３０は、地図情報データベース４０から、基地局２０Ａのセルに隣接するセルを有する基地局のセルの情報を取得する。そして、地図情報から取得した道路Ａの位置と、隣接するセルを有する基地局のセルの情報とを用いて、どの基地局のセルに移動通信端末１０の経路（道路Ａ）が長距離含まれるかを判定する。そして、道路Ａが基地局２０Ｃのセルに長距離含まれることから、基地局２０Ｃのセルにハンドオーバーする方が、移動通信端末１０が道路Ａ上を移動したときに基地局２０Ｃのセル内に滞在する時間が長くなり、ハンドオーバ回数を減少することができ有利であると判断する。

そして、移動予測装置３０は、移動通信端末１０がＨ点に到達するよりも前に、移動通信端末１０の識別情報及び基地局２０Ｃのセルに到達する予測時刻を、基地局２０Ｃに通知する。

基地局２０Ｃは、移動予測装置３０からの通知を受けると、移動通信端末１０と通信を行うためのチャネルを予約し、予約したチャネルを移動予測装置３０に通知する。移動予測装置３０は、ハンドオーバーを行うＨ点の座標、ハンドオーバの予定時刻、ハンドオーバー先となる基地局Ｃの識別情報及び使用チャネルを、移動通信端末１０に通知する。

移動予測装置３０は、移動通信端末１０の位置を監視して、移動通信端末１０がＨ点に到達すると、移動予測装置３０から移動通信端末１０にハンドオーバが指示され、定められたチャネルを用いて基地局２０Ｃと通信をすべくハンドオーバを行う。

なお、移動通信端末１０は、移動予測装置３０から通知された時刻又は座標に基づいて、Ｈ点に到達したものと判断し、定められたチャネルを用いて基地局２０Ｃと通信をすべくハンドオーバを行うように構成してもよい。

また、移動通信端末１０の移動速度を勘案してハンドオーバ先の基地局を定めてもよい。すなわち、移動通信端末１０の移動速度が遅いときは、基地局２０Ａのセルを脱してから基地局２０Ｂのセル中に長時間存在するので、基地局２０Ａ−基地局２０Ｂ−基地局２０Ｃの順にハンドオーバするように、ハンドオーバ先の基地局を定める。一方、移動通信端末１０の移動速度が早いときは、基地局２０Ａのセルを脱してから基地局２０Ｂのセル中に存在する時間が短いので、基地局２０Ｂにハンドオーバすることなく、基地局２０Ａから基地局２０Ｃにハンドオーバするように、ハンドオーバ先の基地局を定める。

図４は、本発明の実施の形態の移動予測装置３０の動作を示すフローチャートである。

移動予測装置３０は、移動通信端末１０の位置情報を取得し、移動速度及び移動方向を算出する（Ｓ１０１）。なお、このとき、移動通信端末１０から、その移動速度及び移動方向を取得してもよい。

そして、移動予測装置３０は、地図情報データベース４０に記憶されている地図情報を参照して、該地図情報と取得した位置情報とを比較して（Ｓ１０２）、移動通信端末１０の移動経路（道路又は鉄道路線）を特定して、移動経路を予測する（Ｓ１０３）。そして、移動通信端末１０がハンドオーバ先の基地局のセルに到達する予測時刻を該基地局に通知して、ハンドオーバの準備をする（Ｓ１０４）。

その後、移動予測装置３０は、さらに移動通信端末１０の位置情報を取得して（Ｓ１０５）、移動通信端末１０が予測された移動経路を移動しているか否かを判定する（Ｓ１０６）。移動通信端末１０が予測された経路から外れていれば、ステップＳ１０１に戻り、移動通信端末１０の移動経路を再度予測する（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）。

一方、移動通信端末１０が予測された経路を移動していれば、ハンドオーバ予定位置に到達しているか否かを判定する（Ｓ１０７）。移動通信端末１０がハンドオーバ予定位置に到達していれば、ハンドオーバ先の基地局にその旨を通知して、ハンドオーバが行われる（Ｓ１０８）。一方、移動通信端末１０がハンドオーバ予定位置に到達していなければ、ステップＳ１０５に戻り、移動通信端末１０が予測された経路を移動しているか否かの監視を継続する（Ｓ１０６）。

通常の移動予測では、移動通信端末の移動方向に近い基地局２０Ｂがハンドオーバー先として適していると判定されるが、本発明によれば、移動通信端末が高速移動する経路は幹線道路、鉄道など特定の施設に限られていることから、地図情報を用いて移動通信端末の移動経路を正確に予測してハンドオーバすべき基地局を選択するので、移動通信端末の経路（道路Ａ）は基地局２０Ｃのセルに向かっているため、基地局２０Ｃへハンドオーバするほうが有利であることを判定することができ、ハンドオーバ回数を減少させることができる。

また、基地局２０Ｃにおいて予めハンドオーバーの準備をすることによって、円滑にハンドオーバをすることができる。特に、移動通信端末が高速で移動するときには短時間でセル間の移動が行われ、ハンドオーバーが頻繁に生じることによって生じるハンドオーバー処理の遅延による音声の途切れや、回線の切断を防止することができる。

本発明は、移動中の通信端末におけるハンドオーバ技術に関し、地図情報を参照することによって、移動通信端末の移動経路を正確に予測して、的確なハンドオーバをすることができる移動通信システムとして有用である。

本発明の実施の形態の携帯電話機の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の移動通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態の移動通信システムにおけるハンドオーバの説明図である。 本発明の実施の形態の移動予測装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ アンテナ
２ 送受信部
３ ＲＦ制御部
４ 制御部
５ メモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）
６ ＧＰＳユニット
７ 操作部（キーボード）
８ 表示部
１０ 移動通信端末
２０Ａ〜２０Ｃ 基地局
３０ 移動予測装置
４０ 地図情報データベース

Claims (5)

1. 無線基地局と通信する移動通信端末の移動経路を予測すると共に予測した移動経路に基づいて前記移動通信端末と無線基地局との接続を切り替える移動予測装置において、
   地図情報を記憶した地図情報記憶部を有し、
   前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、
   前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、
   前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、
   前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする移動予測装置。
2. 前記切替予定地点は、移動経路上で受信される無線基地局からの信号の品質に基づいて予め定められており、前記地図情報に登録されていることを特徴とする請求項１に記載の移動予測装置。
3. 前記移動通信端末が移動する移動速度と所定の速度との比較結果に基づいて前記移動速度が速いと判定される場合に、前記移動経路を予測することを特徴とする請求項１に記載の移動予測装置。
4. 無線基地局と通信する移動通信端末と、
   前記移動通信端末の移動経路を予測すると共に予測した移動経路に基づいて前記移動通信端末と無線基地局との接続を切り替える移動予測装置とを有する移動通信システムにおいて、
   前記移動予測装置が、
   地図情報を記憶した地図情報記憶部を有し、
   前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、
   前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、
   前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、
   前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする移動通信システム。
5. 移動通信端末の位置を検出する位置情報検出手段を有する移動通信端末と、前記移動通信端末と通信を行う無線基地局と、前記移動通信端末の移動経路を予測する移動予測装置と、前記移動予測装置と接続され、地図情報を記憶した地図情報記憶部と、によって構成
   され、前記移動通信端末が接続相手となる無線基地局を切り替えて通信を行う移動通信システムに用いられる、無線基地局の切替制御方法であって、
   前記移動予測装置が、
   前記移動通信端末の現在位置を表す位置情報および前記地図情報記憶部から取得した地図情報に基づいて、前記移動通信端末の移動経路を予測し、
   前記移動経路の予測結果に基づいて、前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと隣接のセルをもつ接続相手となる無線基地局を予測し、
   前記移動通信端末が通信している無線基地局のセルと前記接続相手になる無線基地局のセルとが重なる部分内の前記移動経路上の切替予定地点に前記移動通信端末が到達すると予想される到達予想時刻および前記接続相手となる無線基地局の識別情報を前記移動通信端末に通知して前記接続相手となる無線基地局に対して切り替えを制御し、
   前記移動通信端末に通知する識別情報の無線基地局は、前記接続相手となる無線基地局のうち、前記予測された移動経路を最も長く含むセルをもつ無線基地局であることを特徴とする無線基地局の切替制御方法。