JP4819896B2 - 携帯端末装置及びハンドオフ方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハードハンドオフを行う携帯端末装置及びハンドオフ方法に関する。

近年、無線通信システムにおいて使用される周波数帯を有効に利用すると共に、周波数帯を世界標準仕様に合わせるために、周波数帯の再編が検討されている。例えば、現在日本国内におけるＣＤＭＡ２０００ １ｘ（Code Division Multiple Access 2000 1x）を使用した通信では、日本仕様の８００ＭＨｚ帯（以下、旧８００ＭＨｚ帯）が用いられているが、この周波数帯が世界標準仕様である新８００ＭＨｚ帯へ再編される予定である。なお、旧８００ＭＨｚ帯と新８００ＭＨｚ帯とは、使用する周波数帯のうち上り、下りの割り当て等において相違している。こうした事情から、近年では、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）、新たな周波数帯（新８００ＭＨｚ帯）、及び高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）の３つの周波数帯での通信が可能なマルチバンド対応携帯端末が開発されている。

ＣＤＭＡ２０００ １ｘにおいて、１つの基地局は、パイロット符号により分割されたセクタを１つ以上有しており、各セクタには、通信を行うためのチャネルがそれぞれ１つずつ割り当てられている。そして携帯端末は、いずれかのチャネルを用いて基地局と通信を行う。以下では、１つの基地局に対して１つのパイロット符号が対応付けられる（つまり１つの基地局に対してそれぞれチャネルが１つだけ割り当てられている）例を用いて説明を行う。

上述した複数の周波数帯を利用できるマルチバンド対応携帯端末と、複数の周波数帯を利用する無線通信システムにおいては、例えば携帯端末が移動した時に、通信する基地局を現在通信中の基地局から異なる周波数帯の基地局へ切り替える必要が生じる。

通信を行う基地局（通信チャネル）を切り替える機能はハンドオフ（或いはハンドオーバ）と呼ばれる。ハンドオフにはソフトハンドオフとハードハンドオフの２種類が存在する。

ソフトハンドオフは、周波数を切り替えずに行うハンドオフであり、ＣＤＭＡ固有のハンドオフ方法である。現在通信中の基地局（ハンドオフ元チャネル）と新しく通信したい基地局（ハンドオフ先チャネル）の両方と一時的に同時通信を行った後、基地局の切り替え処理を行う。具体的には、携帯端末は、現在通信中の基地局が送出している近隣の基地局リストを受信して、リスト中の各基地局とのパイロット信号の信号強度を測定し、測定結果を現在通信中の基地局に送信する。基地局は、受信した測定結果を基にハンドオフ先の基地局を決定する。このように、周波数帯の変更（通信システムの移行）を伴わないソフトハンドオフは、基地局主導により行われる。

上述したように、ソフトハンドオフでは、携帯端末が常に１つ以上の基地局と通信を行っているため、ハンドオフ時に通信が途切れない。しかし、２つの基地局が携帯端末に対して同一の周波数でサービスを提供できない場合等にはソフトハンドオフが不可能である。従って、通信する基地局を現在通信中の基地局から異なる周波数帯の基地局へ切り替える場合には利用できない。このような場合には、ハードハンドオフが行われる。

ハードハンドオフでは、通信する基地局を第１の基地局から第２の基地局へ切り替える際に、第２の基地局に通信を切り替える直前まで第１の基地局との通信を維持する。このため、周波数帯の切り替え時に通信の瞬断が生じてしまう。

ＩＭＴ−２０００規格の１つであるＣＤＭＡ２０００ １ｘ方式におけるハードハンドオフには、ＤＡＨＨＯ（Data Assisted Hard Hand Off）とＭＡＨＨＯ（Mobile Assisted Hard Hand Off）の２つの方式が含まれる。以下それぞれについて説明する。

ＤＡＨＨＯは、携帯端末がハンドオフ前に他周波数のサーチを行わず、第１の基地局が直接指定した第２の基地局に対してハンドオフを実行する方式である。
すなわち、ＤＡＨＨＯでは、第１の基地局は携帯端末の情報を参照せず、一方的に第２の基地局を指定するので、携帯端末が第１の基地局の指定した第２の基地局を捕捉できる保証はない。従って、ハンドオフ失敗の可能性が比較的高い。

一方、ＭＡＨＨＯでは、携帯端末は現在通信中の第１の基地局から指定された異なる周波数帯の近隣の基地局（チャネル）リストを受信し、第１の基地局からのサーチ命令に従って、指定されたリストの周波数に一瞬だけ切り替えてリスト内の基地局（チャネル）のサーチを行う。携帯端末はリスト中の全ての基地局（チャネル）とのパイロット信号のエネルギー強度を測定した後、周波数を再度元の周波数に切り替えて、測定した全ての基地局（チャネル）のエネルギー強度を第１の基地局に報告する。第１の基地局は、報告されたエネルギー強度を基にリスト中の基地局から第２の基地局を決定し、第２の基地局に通信を切り替えるための指示を携帯端末に送信する。携帯端末はこの指示に従ってハンドオフを実行する。

上述したＭＡＨＨＯでは、携帯端末は第１の基地局から受信した基地局リスト中の全ての基地局のパイロット信号のエネルギー強度を測定する際に、第１の基地局との通信に使用する周波数からリスト中の基地局との通信に使用する周波数へと一時切り変えていたため、第１の基地局との通信が一時途切れて瞬断が起こってしまう。これにより、例えば音声通話中に無音時間が発生してしまうという不利益があった。

瞬断を抑えるためには、周波数切り替えの回数及び時間を抑えればよい。周波数切り替えの回数及び時間を低減するためには、パイロット信号のエネルギー強度測定を行う基地局（チャネル）の数を減らせばよい。
しかし、従来のＭＡＨＨＯにおいては、測定する基地局（チャネル）の数を減らすと、ハンドオフ先として有効な基地局（チャネル）を見つけられない可能性があり、ハンドオフに失敗してしまう可能性が高まる。

本発明は、ＭＡＨＨＯにおいて瞬断の発生を抑える携帯端末装置及びハンドオフ方法を提供することを目的とする。

上述した課題を達成するために、第１の発明の携帯端末装置は、複数の基地局を有する通信網において前記複数の基地局との間で無線通信を維持することが可能な携帯端末装置であって、複数の周波数帯にて通信可能であるとともに、当該複数の周波数帯から１つの周波数帯を選択して無線通信を行うように構成されている通信部と、前記通信部の通信に使用する周波数帯を変更して無線通信を実行するように構成されている制御部と、を備え、前記制御部は、現在通信中の基地局から、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを取得した場合に、前記通信部により使用中の周波数帯における近隣基地局ごとの送信信号の信号強度を測定し、当該信号強度の強さの順に基づいて同一周波数帯のハンドオフ候補を記録した第１のハンドオフ候補リストを生成し、当該第１のハンドオフ候補リストを用いてハンドオフを行う第１のハンドオフ処理手段と、現在通信中の基地局から、前記携帯端末装置が切り替えるべき周波数帯の指定情報及び当該切り替えるべき周波数帯に対応している基地局のリストである第２のハンドオフ候補リストを受信すると、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ候補の基地局のうち、前記第１のハンドオフ候補リストにも含まれる基地局から優先的に、前記指定情報にて指定された周波数帯に前記通信部を切り替えてそれぞれの基地局からの信号強度測定し、当該信号強度測定の結果を現在通信中の基地局に報告し、当該報告への応答を前記通信部により受信すると当該応答内容に基づいてハンドオフを行う第２のハンドオフ処理手段と、を有する。

第２の発明のハンドオフ方法は、複数の基地局と、前記複数の基地局との間で無線通信を行うように構成されている携帯端末装置とを備える無線通信システムにおける、無線通信を維持するためのハンドオフ方法であって、前記携帯端末装置は、現在通信中の基地局から、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを受信する近隣基地局リスト受信ステップと、現在使用中の周波数帯における近隣基地局ごとの送信信号の信号強度を測定する第１の信号強度測定ステップと、前記第１の信号強度測定ステップにおける信号強度の強さの順に基づいて、現在使用中の周波数帯と同一周波数帯ハンドオフ候補を記録した第１のハンドオフ候補リストを生成する第１のハンドオフ候補リスト生成ステップと、前記第１のハンドオフ候補リストを用いてハンドオフを行う第１のハンドオフ処理ステップと、現在通信中の基地局から、前記携帯端末装置が切り替えるべき周波数帯の指定情報及び当該切り替えるべき周波数帯に対応している基地局のリストである第２のハンドオフ候補リストを受信するハンドオフ候補サーチ要求受信ステップと、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ侯補の基地局のうち、前記第１のハンドオフ旋補リストに含まれるものから優先して、前記指定情報にて指定された周波数帯に前記通信部を切り替えてそれぞれの基地局からの信号強度測定する第２の信号強度測定ステップと、前記第２の信号強度測定ステップにおける信号強度測定の結果を再度切り替え元の周波数帯を使用して現在通信中の基地局に報告する報告ステップと、前記報告ステップに対する応答を受信する応答受信ステップと、前記応答受信ステップにおける前記応答の内容に基づいてハンドオフを行う第２のハンドオフ処理ステップと、を有し、前記複数の基地局は、現在通信中の携帯端末装置に、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを送信する近隣基地局リスト送信ステップと、前記現在通信中の携帯端末装置に、前記指定情報及び前記第２のハンドオフ候補リストを送信するハンドオフ候補サーチ要求送信ステップと、前記現在通信中の携帯端末装置から、前記報告を受信すると当該報告の内容に含まれるハンドオフ健補について、当該携帯端末装置のハンドオフを許可するか否かを判定するハンドオフ許可判定ステップと、前記現在通信中の携帯端末装置に対し、前記ハンドオフ許可判定ステップにおける判定結果を前記報告に対する応答として送信する応答送信ステップと、を有する。

図１は、本実施形態の携帯端末の構成の一例を示すブロック図である。 図２は、本実施形態の基地局への接続の失敗確率としきい値との関係の一例を示す図である。 図３は、本実施形態の基地局の構成および無線通信システムの一例を示したブロック図である。 図４は、本実施形態の携帯端末と基地局との位置関係による信号の強度を示す概念図である。 図５は、従来の無線通信システムにおけるＭＡＨＨＯ使用時の携帯端末及び基地局の動作例を示すシーケンス図である。 図６は、本実施形態の無線通信システムのハンドオフ時の動作例を示すシーケンス図である。 図７は、Ｅ−Ｌｉｓｔの一例を示す図である。 図８は、ハンドオフ候補基地局リストの一例を示す図である。 図９は、図７及び図８のリストの両方に存在する基地局を示す図である。

符号の説明

１００…無線通信システム、１…携帯端末、１１…通信部、１２…制御部、１２１…ソフトハンドオフ処理部、１２２…ハードハンドオフ処理部、１３…メモリ、１４…音声処理部、１５…スピーカ、１６…マイク、１７…表示部、１８…操作部、２…基地局、２１…通信部、２２…制御部

以下、本実施形態の無線通信システムについて説明する。
本実施形態の無線通信システム１００は、携帯端末１と複数の基地局２とを有する。
本実施形態の無線通信システムは、１つの携帯端末１のみ有しているが、これは一例であり、無線通信システムは何台の携帯端末１を有していても良い。
本実施形態では、無線通信システムの携帯端末１及び基地局２は、例えばＣＤＭＡ２０００ １ｘ方式で通信を行う。
そして、本実施例では、従来からＣＤＭＡ２０００ １ｘにおいて利用されてきた周波数帯である旧８００ＭＨｚ帯、従来とは若干周波数帯の異なる新８００ＭＨｚ帯、さらに高い周波数帯（例えば２ＧＨｚ）の３つの周波数帯が使用可能な無線通信システム１００について例示する。

図１は、携帯端末１の構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、携帯端末１は、通信部１１、制御部１２、メモリ（記憶部）１３、音声処理部１４、スピーカ１５、マイク１６、表示部１７、及び操作部１８を有する。

通信部１１は、基地局２のいずれかによって割り当てられるチャネルを介して当該基地局２との間で無線信号の送受信を行う。この通信部１１は、複数の周波数帯での無線信号の送受信が可能であり、具体的には、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）、新たな周波数帯（新８００ＭＨｚ帯）、及び高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）のいずれかの周波数帯での通信が可能である。
なお、それぞれ異なる周波数帯には、基地局と端末との間で周波数帯を識別するための識別番号として、３ＧＰＰ２（3rd Generation Partnership Project 2）で規定されたバンドクラスが付与されている。例えば、１つの基地局２から携帯端末１に報知される情報の中の近隣基地局リスト（以下Ｎ−ｌｉｓｔ：Neighbor-listと称する）において、携帯端末の周辺に存在する基地局の周波数帯を携帯端末１に報知する等のためにバンドクラスが使用される。なお、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）はBand class3、新たな周波数帯（新８００ＭＨｚ帯）はBand class0、高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）はBand class6にそれぞれ分類されている。これらの周波数帯には予め優先度が設定されており、Bandclass6の優先度が最も高く、次いでBand class0であり、Band class3の優先度が最も低い。なお、ここで説明したBand class及び優先度はあくまで一例であって、通信事業者のインフラ配備状況に大きく左右される。
通信部１１は、バンドクラスによって基地局２との通信に使用する周波数帯を識別する。

制御部１２は、携帯端末１全体の動作を制御する。具体的には、通信部１１から出力される信号に含まれる音声信号（音声データ）を音声処理部１４に出力するとともに、音声処理部１４から出力される音声信号を通信部１１に出力する。
また、制御部１２は、上記３つの周波数帯のうちのいずれを用いて基地局２との通信を行うかを決定する処理を実行する。

また、制御部１２は、基地局２からのハンドオフ要求等に応じて、通信部１１にハンドオフを実行させる。ハンドオフとは、現在通信中の基地局（第１の基地局）から、別の基地局へと通信対象を切り替える、すなわちチャネル移行を行う処理である。制御部１２は、ソフトハンドオフ処理部１２１（第１のハンドオフ処理手段）とハードハンドオフ処理手部１２２（第２のハンドオフ処理手段）とを有する。
ソフトハンドオフ処理部１２１は、基地局２から通信部１１を介して取得した近隣基地局リストを基に、リスト中の各基地局とのパイロット信号の信号強度を測定し、測定結果を現在通信中の基地局に送信する、ソフトハンドオフ処理を実行する。
ハードハンドオフ処理部１２２は、上述したＭＡＨＨＯを使用したハードハンドオフを行う。なお、ハンドオフ時の携帯端末１の動作については、詳しくは後述する。

また、制御部１２は、基地局２からのパイロット信号の信号強度（パイロット信号に分割されたチャネルごとの信号強度であり、通信部１１によって受信できる電波中の使用すべきチャネル信号の強度）を測定する。信号強度測定の方法には、例えばパイロット信号のエネルギー強度を測定する方法があるが、本発明では信号強度測定の方法については限定しない。
また、制御部１２は、表示部１７の表示制御を行うとともに、操作部１８の操作内容に応じて各種の制御を行う。

更に、制御部１２は、通信部１１を制御して基地局２に対し、後述する位量登録及び接続試験（APersistence Test）を行う。

以下、無線端末装置、特にＣＤＭＡ端末における位置登録及び接続試験について、３ＧＰＰ２にて規定される用語を用いながら簡単に説明する。
１つの通信システム（本実施形態では、周波数帯）は、複数のチャネルを有しており、各チャネルが複数の基地局２のうちのいずれかに割り当てられている。基地局２はそれぞれ割り当てられたチャネルによるセクタを形成するとともに、他の周波数帯においてもセクタを形成してカバーする。すなわち、基地局２のいくつかは、単一の周波数帯への対応だけでなく、複数種類の周波数帯に対応している。

携帯端末１は、１つのチャネルを用いて位置登録（自端末の端末ＩＤ等のパラメータを送信して、自端末の居場所をネットワークに通知する行為）を行うことにより、それ以降基地局２との通信を行うことができるようになる。具体的には、制御部１２は、携帯端末１が起動されたとき等に、携帯端末の周辺の周波数帯のチャネルサーチを行う。即ち、制御部１２は、通信部１１を制御して周辺の周波数を順にサーチする。サーチ手法に関しては様々な手法が存在するが、例えば制御部１２は、優先順位の高いシステムに属するチャネル（ＣＤＭＡ２０００ １ｘの場合にはPrimary及びSecondary Channel）から順にサーチする。各システム中において、充分な信号強度をもつチャネルが存在すれば、携帯端末１はそのチャネルに時間的同期を取るよう動作する。逆に、無ければ次の優先順位のシステムのチャネルサーチを行う。ここで、時間的同期とは、ＰＮ（Pseudo Noise）符号を用いた同期である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘの場合には、時間的同期は呼び出しチャンネル（Paging Channel）を受信できる状態（報知情報を受け取ることができる状態）を指す。ＣＤＭＡ ＥＶ−ＤＯの場合には、時間的同期はControl Channelの受信できる状態を指し、この状態を待ち受け状態という。

当該通信システムのTrafficに未接続の状態において、位置登録を行う際には、まず待ち受け状態にある基地局２へ、送信可能か否かを確認する接続試験を行う。
接続試験は、基地局２に接続していない携帯端末１が基地局２に対して無線信号を送信する前に実施される。接続試験は、基地局２に対して無線信号の送信を行っても良いか否かを確認するために行われる。すなわち、接続試験は、基地局２が複数の携帯端末からの無線信号を一時に大量に受信して輻輳状態に陥ることを防止する目的で行われる。接続試験を行うことにより、携帯端末１は、基地局２のリソースの空きを示す指標となるしきい値を得ることができる。

具体的には、Trafficに接続していない端末が基地局２に対して位置登録等の送信を行う際には、携帯端末１はAccess Channelにて送信を行う。また、特に、Access Channelを使用して送信を行う際には、携帯端末１は、送信パワーを低い値から徐々に所定の間隔をもって上げながら送信を行う。これをAccess Attemptという。Access Attemptのパラメータとして、APersistence Testを行った結果が用いられる。

尚、APersistence Testは通信部１１の有する送信機へ電力をかける前に必ず実施される。従って、ＣＤＭＡ２０００ １ｘのMessageの場合は、Registration、Origination、Page ResponseのMessage送信、更にＥＶ−ＤＯの場合には、UATI Request、Route Update、Connection Requestの送信において、APersistence Testは実施される。

APersistence Testにおいて、基地局２から与えられたパラメータと携帯端末の種別（通常、保守用、緊急用等）とに応じて制御部１２が算出した値はしきい値と呼ばれる。しきい値は、基地局２のリソースの空きを示す指標となる値であり、「０」〜「６３」の値をとる。しきい値が小さい場合は、基地局２のリソースの空きが多く、反対にしきい値が大きい場合は、基地局リソースの空きが少ないことを示している。つまり、しきい値が小さい場合には多くの携帯端末が基地局２に接続可能であるが、しきい値が大きい場合には、例えば基地局２で輻輳状態が生じており接続することが困難である。

図２は、基地局２への接続の失敗確率としきい値との関係の一例を示す図である。尚、図２においては、横軸がしきい値、縦軸が基地局２への接続の失敗確率を示している。
図２に示すように、しきい値が小さい場合は失敗確率も小さいが、しきい値が大きくなるにつれて失敗確率も二次関数的に上昇する。図３によれば、しきい値が最小値の「０」である場合には基地局２への接続がほぼ１００％の確率で成功し、しきい値が最大値の「６３」の場合には基地局２への接続がほぼ１００％の確率で失敗することが分かる。

しきい値は、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）、新たな周波数帯（新８００ＭＨｚ帯）、及び高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）の周波数帯毎に算出され、メモリ１３に記憶される。従って、例えば高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）でのしきい値が高く、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）でのしきい値が低いという状況があり得る。

メモリ１３は、上述のような動作、演算、情報の展開、記憶等の処理の際に制御部１２が使用する各種データを格納する。
音声処理部１４は、制御部１２から出力される音声信号に対して伸長処理、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換処理等を施してスピーカ１５に出力する。また、マイク１６から出力される音声信号に対してＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理、圧縮処理等を施して制御部１２に出力する。
スピーカ１５は音声処理部１４から出力される音声信号を音声に変換する。マイク１６は入力された音声を音声信号に変換する。
表示部１７は、例えば液晶表示装置を備えており、制御部１２から出力される信号に基づき表示を行う。
操作部１８は、通話キー、終話キー、テンキー、ソフトキー等の各種の操作キーを有しており、ユーザによる操作内容に応じた信号を制御部１２に出力する。

次に、基地局２について説明する。
図３は、基地局２の構成の一例を示したブロック図である。
図３に示すように、基地局２は、通信部２１と制御部２２とを有する。

通信部２１は、携帯端末１に対してチャネルを割り当てて携帯端末１との間で無線信号の送受信を行う。通信部２１は、複数の周波数帯での無線信号の送受信が可能である。具体的には、携帯端末１が有する通信部１１と同様に、現行の周波数帯（旧８００ＭＨｚ帯）、新たな周波数帯（新８００ＭＨｚ帯）、及び高周波の周波数帯（２ＧＨｚ帯）を用いた無線信号の送受信が可能である。
制御部２２は、通信部２１によって上記の複数の周波数帯のうちのいずれを用いて無線信号の送受信を行うかを決定する処理等を行う。
なお、本実施形態においては、基地局２は、上述したように複数の周波数帯での通信に対応しており、通信の周波数帯が変わったとしても同一のＰＮ符号によるパイロット信号を使用するとする。

図４は、各基地局２が上述した３種類の周波数帯に対応しており、３つの周波数帯において同一のＰＮ符号を使用している場合に、携帯端末１と基地局２との位置関係に応じた信号の強度を示す概念図である。図４において、基地局２と携帯端末１との間の波状の線の太さが信号の強度を示している。信号強度は、通信部２１によって受信できるチャネル信号の強度である。
図４に示すように、基地局２からの通信の信号強度の変動は、通信を行う周波数帯の違いよりも、携帯端末１と基地局２との位置関係に大きな影響を受ける。すなわち、携帯端末１が基地局２に近い場合にはパイロット信号の信号強度は強くなり、遠い場合には信号強度が弱くなる。すなわち、上述したように、基地局２が通信の周波数帯が変わったとしても同一のパイロット信号を使用する場合には、携帯端末１が基地局２から出力される１つの周波数のパイロット信号強度を得た場合には、携帯端末１においてその基地局２から出力される別の周波数のパイロット信号強度はある程度予測することができる。また、これにより、携帯端末１と基地局２との距離関係をおおよそ類推することができる。

次に、本実施形態の無線通信システム１００のハンドオフ時の動作例について、従来の無線通信システムの動作例と比較しながら説明する。
なお、本実施形態では、ＭＡＨＨＯによるハンドオフを行う。上述したように、ＭＡＨＨＯとは、携帯端末１が、ある１つの基地局２と通信を行っている最中に、現在使用している周波数ではない他の周波数に切り替えて、パイロット信号の信号強度が強い他の基地局２をサーチし、最も信号強度が強い基地局２に通信を切り替えるハンドオフ方式である。

まず、無線通信システムにおける大まかなＭＡＨＨＯ時の動作例について説明する。
図５は、無線通信システムにおける大まかなＭＡＨＨＯ使用時の携帯端末及び基地局の動作例を示すシーケンス図である。
なお、図５で説明する動作例においては、携帯端末及び基地局は予め通話中（通信中）であるとする。

ステップＳＴ１：
基地局は、携帯端末に対し、ハンドオフ候補サーチ要求メッセージを送信する。ハンドオフ候補サーチ要求メッセージは、現在使用中の周波数（第１の周波数帯）とは異なる周波数帯（バンドクラス）でのハンドオフ候補基地局を携帯端末にサーチさせるメッセージである。ハンドオフ候補サーチ要求メッセージは、携帯端末が切り替えるべき新しい周波数（第２の周波数帯）の指定情報と、携帯端末の近隣に存在する他の（新しい周波数帯に対応している）基地局のリストとを含んでいる。なお、サーチとは基地局のパイロット信号の信号強度を測定することを指す。

ステップＳＴ３：
携帯端末は、ステップＳＴ１において送信されたハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、新しい周波数の指定情報に従って、通信を行う周波数帯を指定された周波数帯（第２の周波数帯）に切り替える。
ステップＳＴ４：
携帯端末は、ステップＳＴ１において送信されたハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、携帯端末の近隣に存在する他の基地局のリストに存在する全ての基地局のパイロット信号の信号強度を、ステップＳＴ３において切り替えた周波数帯において測定する。

ステップＳＴ５：
携帯端末は、ステップＳＴ４において測定した全ての基地局の中に、予め設定されたハンドオフ条件を満たすものがあればステップＳＴ６に進み、無ければステップＳＴ４に戻る。予め設定されたハンドオフ条件は、例えば信号強度が所定の値以上、等の条件である。
ステップＳＴ６：
携帯端末は、切り替えた周波数から、当初ステップＳＴ１において通信していた基地局との通信時に使用していた周波数に再度切り替える。

ステップＳＴ７：
携帯端末は、基地局に対し、ハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージを送信する。ハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージは、ステップＳＴ４において行った信号強度測定の結果のレポート情報を含むメッセージである。
ステップＳＴ８：
基地局は、ステップＳＴ７で携帯端末が送信したハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージを基に、ハンドオフに適した基地局を選出し、ハンドオフ先の基地局をその基地局に設定する。

ステップＳＴ９：
基地局は、携帯端末に対し、ハンドオフ要求メッセージを送信する。ハンドオフ要求メッセージは、ステップＳＴ８において基地局が設定したハンドオフ先の基地局の情報を含むメッセージである。
ステップＳＴ１０：
携帯端末は、ステップＳＴ９において基地局から送信されたハンドオフ要求メッセージに示されたハンドオフ先の基地局に対して、周波数帯を切り替えてハンドオフを実行する。

ステップＳＴ１１：
携帯端末は、ハンドオフ前に通信していた基地局に対し、ハンドオフ完了メッセージを送信する。ハンドオフ送信メッセージは、指定された基地局へのハンドオフが完了したことを報知するメッセージである。

次に、図６に本実施形態の無線通信システム１００（携帯端末１と基地局２）のハンドオフ時の動作例について詳細に説明する。
図６は、本実施形態の携帯端末１と基地局２のハンドオフ時の動作例を示すシーケンス図である。
なお、図６で説明する動作例においても、携帯端末１及び基地局２とは予め通話中（通信中）であるとする。

ステップＳＴ２１：
基地局２は、携帯端末１に対して近隣基地局リスト（Ｎ−Ｌｉｓｔ）を送信する。Ｎ−Ｌｉｓｔは、ソフトハンドオフ時にも使用される近隣の基地局及びそのＰＮ符号に関する情報のリストである。
ステップＳＴ２２：
携帯端末１は、ステップＳＴ２１（通話中）に基地局２から受信したＮ−Ｌｉｓｔに従って、リスト中の全ての基地局のパイロット信号の信号強度を測定する。

ステップＳＴ２３：
携帯端末１は、ステップＳＴ２２において測定した近隣基地局のパイロット信号の信号強度を基に、強度が強い順に基地局を並べたリスト（エネルギー強度リスト：Ｅ−Ｌｉｓｔ、本発明の第１のハンドオフ候補リストに対応）を作成する。Ｅ−Ｌｉｓｔは、携帯端末１の第１のハンドオフ候補を示したリストである。
なお、ステップＳＴ２２及び本ステップＳＴ２３の処理は、本発明において説明するハードハンドオフのためにのみ行われる処理ではない。例えば通信中等にソフトハンドオフ処理部１２１が実行するソフトハンドオフの際にも行われているものであって、ソフトハンドオフの場合には、測定された信号強度に基づいてソフトハンドオフの処理等が行われる。
図７に、Ｅ−Ｌｉｓｔの例を示す。
図７に示した基地局識別コードは、近隣基地局のセクタを識別するためのコードである。図７に示した測定結果は、測定された信号強度を示している。
ステップＳＴ２４：
基地局２は、携帯端末１に対し、ハンドオフ候補サーチ要求メッセージを送信する。ハンドオフ候補サーチ要求メッセージは、図５に関連付けて説明したハンドオフ候補サーチ要求メッセージと同様、現在使用中の周波数（第１の周波数帯）とは異なる周波数帯でのハンドオフ候補基地局２を携帯端末１にサーチさせるメッセージである。

ステップＳＴ２５：
携帯端末１は、基地局２に対し、ハンドオフ候補サーチ応答メッセージを送信する。ハンドオフ候補サーチ応答メッセージは、ステップＳＴ２４において基地局から送信されたハンドオフ候補サーチ要求メッセージに対する了解を意味する応答メッセージである。
ステップＳＴ２６：
携帯端末１は、ステップＳＴ２４において送信されたハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、近隣に存在するハンドオフ候補基地局リスト（本発明の第２のハンドオフ候補リストであってＰＮ分割されたセクタ情報も含む）と、ステップＳＴ２３において作成したＥ−Ｌｉｓｔとの両方に存在する基地局（あるいはセクタ）を抽出する。
図８は、ハンドオフ候補基地局リストの一例として複数のセクタの記されるリストを示す。図８に示すように、基地局２はハンドオフ先の候補の基地局（セクタ）を携帯端末１に通知し、携帯端末１はこのハンドオフ候補基地局リストと図７に示すＥ−Ｌｉｓｔとを参照し、両方に存在する基地局を抽出する。図９は、図７及び図８の両方に存在する基地局を抽出した結果を示す図である。
なお、ハンドオフ基地局候補リストとＥ−Ｌｉｓｔの両方に存在する基地局の優先度を高くし、ハンドオフ候補基地局リストにしか存在しない基地局については、図９に示すリストに、優先度を低くした上で登録する。

ところで、ステップＳＴ２３において作成されるＥ−Ｌｉｓｔに示された基地局と、ステップＳＴ２６において抽出されるハンドオフ候補局リストに示された基地局では、周波数帯が異なる。Ｅ−Ｌｉｓｔはハンドオフ前に使用しているBand Classでの他の基地局（ＰＮ分割されたセクタ）を示したリストであり、ハンドオフ候補局リストは使用していないBand Classでの基地局（セクタ）を示したリストである。ステップＳＴ２６では、Band Classに関しては無視して、基地局識別コードに基づいて、ハンドオフ候補基地局リストに示された基地局（セクタ）のうち、Ｅ−Ｌｉｓｔにも存在する基地局（セクタ）を抽出する。さらに、Ｅ−Ｌｉｓｔに示された基地局に対して、信号強度が優良である順（強度の大きい順）に順位を特定する。残りのＥ−Ｌｉｓｔにない基地局（セクタ）については、ハンドオフ候補基地局リストにおける優先順位に応じて順位を特定する。

ステップＳＴ２７：
携帯端末１は、ステップＳＴ２４において基地局２から送信されたハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、切り替えるべき周波数の指定情報に従って、通信を行う周波数帯を指定された周波数帯に切り替える。
ステップＳＴ２８：
ステップＳＴ２６において抽出した基地局の中で、Ｅ−Ｌｉｓｔの上位、すなわちパイロット信号の信号強度が強い基地局（セクタ）から順に、ステップＳＴ２７で切り替えた周波数帯での信号強度の測定を行う。すなわち、携帯端末１は、図９に示すように、ステップＳＴ２６において抽出された基地局をＥ−Ｌｉｓｔにおいて上位である順に並べ替え、この順番に従って周波数帯を切り変えたパイロット信号の信号強度測定を行う。
ここで、携帯端末１は、Ｅ−Ｌｉｓｔに示された、ハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、携帯端末１の近隣に存在する他の基地局２リストに存在しない基地局については、リストにある基地局の信号強度測定が全て終了してから測定を行う。なお、ハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された、近隣に存在する他の基地局のリストと、ステップＳＴ２３において作成したＥ−Ｌｉｓｔとの両方に存在する基地局が存在しなかった場合には、Ｅ−Ｌｉｓｔの順番を、ハンドオフ候補サーチ要求メッセージに示された携帯端末１の近隣に存在する他の基地局のリストに示された基地局のパイロット信号の信号強度測定を行う。

ステップＳＴ２９：
携帯端末１は、ステップＳＴ２８において、図９に示した順に従って捕捉処理を行い、捕捉した基地局の中に予め設定されたハンドオフ条件を満たすものがあればステップＳＴ３０に進み、なければステップＳＴ２７に戻る。すなわち、携帯端末１は、上位の基地局から順に信号強度測定を行い、１つの基地局について信号強度を判定する毎に予め設定された条件を満たすかどうか判定し、予め設定されたハンドオフ条件を満たさない場合は次の順位の基地局の信号強度測定に移る。一方、携帯端末１は予め設定されたハンドオフ条件を満たした場合はステップＳＴ３０に進む。これにより、ハンドオフのために通信のできなくなる時間（携帯端末１が周波数を切り替えている時間）を極力短くすることができる。なお、予め設定されたハンドオフ条件は、例えば信号強度が所定の値以上等の条件である。
ステップＳＴ３０：
携帯端末１は、ステップＳＴ２７において切り替えた周波数から、当初ステップＳＴ２１において基地局２との通信時に使用していた周波数に切り替える。

ステップＳＴ３１：
携帯端末１は、ステップＳＴ２１において通信していた基地局２に対し、ハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージを送信する。ハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージは、ステップＳＴ２８において行った信号強度測定の結果のレポート情報を含むメッセージである。
ステップＳＴ３２：
基地局２は、ステップＳＴ３１で携帯端末１が送信したハンドオフ候補周波数サーチレポートメッセージを基に、ハンドオフ先の基地局をハンドオフに適した基地局に設定する。
具体的には、携帯端末１からは、レポート送信時点での最優良な（信号強度の最も大きい）電波状況と推定されるチャネルを示すセクタ（基地局）の情報が通知されているはずである。したがってステップＳＴ３２においては、基地局２は携帯端末１からレポート報告された時点のトラフィック状況に応じて、レポート報告された候補の基地局（セクタ）へのハンドオフ（特にハードハンドオフ指定する周波数帯についてのハンドオフ）について許可できるか否かの判定を行う。そして基地局２は、その基地局へのハンドオフを許可できると判定した場合は、当該基地局（セクタ）をハンドオフ先として設定する。

ステップＳＴ３３：
基地局２は、携帯端末１に対し、ハンドオフ要求メッセージを送信する。ハンドオフ要求メッセージは、ステップＳＴ３２において基地局２が決定したハンドオフ先の基地局（チャネル）の情報を含むメッセージである。
ステップＳＴ３４：
携帯端末１は、ステップＳＴ３３において基地局から送信されたハンドオフ要求メッセージ中のハンドオフ先の基地局の情報を基に、周波数帯を切り替えてハンドオフを実行する。

ステップＳＴ３５：
携帯端末１は、ステップＳＴ２１において通信していた基地局２に対し、ハンドオフ先の通信システムにてハンドオフ完了メッセージを送信する。ハンドオフ送信メッセージは、指定された基地局（セクタ）へのハンドオフが完了したことを報知するメッセージである。

以下、図５に示すＭＡＨＨＯの動作例と、図６に示す本実施形態の動作例とを比較し、本実施形態の効果について説明する。
図６に示した本実施形態の動作例では、ステップＳＴ２２及びステップＳＴ２３において、携帯端末１が現在使用中の周波数における近隣の基地局のパイロット信号の信号強度の強い順に並べたリストであるＥ−Ｌｉｓｔを予め作成している。周波数帯が異なっても同一のパイロット信号を基地局２が送出している場合には、周波数帯が異なってもパイロット信号の信号強度が近似すると考えられることを利用すれば、現在使用中の周波数帯でパイロット信号の信号強度が強い基地局に対しては、周波数帯切り替え後もパイロット信号の信号強度が強いとみなすことができる。すなわち、携帯端末１は、Ｅ−Ｌｉｓｔの上位にある基地局を現在使用中の周波数においてパイロット信号の信号強度が強い基地局とみなすことができ、周波数帯切り替え後の信号強度測定の際にＥ−Ｌｉｓｔの上位から順に信号強度測定を行うことによって、早い段階でハンドオフ条件を満たす基地局を見つけることができる。

また、携帯端末１が高速で移動しているときなど、Ｅ−Ｌｉｓｔに記載される基地局のカバーするエリアから携帯端末１が離れている場合には、ハードハンドオフ処理の開始時点ですでにＥ−Ｌｉｓｔに記載される基地局とハンドオフ候補基地局リストにて指定される基地局が一致しない場合がある。本実施形態の無線通信システム１００によれば、この場合にも、ハンドオフ候補リストにて指定される基地局を必ず信号強度測定対象とするため、ハンドオフ候補の基地局を見失ってしまう事態を回避することができる。

以上説明したように、本実施形態の無線通信システムでは、携帯端末１は、基地局２が送出しているソフトハンドオフ時に使用される近隣基地局リスト（Ｎ−Ｌｉｓｔ）を受信し、現在使用中の周波数においてＮ−Ｌｉｓｔに示された基地局のパイロット信号の信号強度を測定し信号強度の強い順に並べたＥ−Ｌｉｓｔを作成する。このような無線通信システムでは、実際に周波数帯を切り替えて信号強度測定を行う前に、パイロット信号の信号強度が強いとみなすことができる基地局が予め抽出されＥ−Ｌｉｓｔに示されている。そのため、携帯端末１は、周波数帯を切り替えてからの信号強度測定の際にＥ−Ｌｉｓｔの上位にある基地局から順に測定を行うことによって、早い段階でハンドオフ条件を満たす基地局を見つけることができる可能性が高くなる。

すなわち、本実施形態の無線通信システム１００によれば、携帯端末１が早い段階でハンドオフ条件を満たす基地局を見つけられる可能性が高いので、ハンドオフのための信号強度測定に掛かる時間が短くて済み、ハンドオフに起因する瞬断をなくす、あるいは軽減することができる。

図５と図６とを比較して分かるように、基地局２が周波数帯を切り替える前と後で同一のパイロット信号を送出している場合には、本実施形態の無線通信システム１００は携帯端末１の動作を従来の無線通信システムの携帯端末１の動作から変更するだけで実現が可能であり、基地局側の動作を変更する必要がない。現在の日本において敷設されている基地局は、周波数帯を切り替える前と後とで同一のパイロット信号を送出している基地局であることが多いため、本実施形態の無線通信システム１００の実現に際して基地局２側の動作を従来から変更する必要がない。なお、基地局が周波数帯を切り替える前と後とで同一のパイロット信号を送出していない場合には、本実施形態の携帯端末１を使用しても効果は期待できないが、この場合は図５の例と同様の方法でハンドオフを行うことが可能であり、本実施形態の無線通信システム１００の携帯端末１を実施することによる不利益は全くない。

また、本発明は説明の簡略化のために、１基地局が１セクタしか有しない例を説明したが、１つの基地局に対して例えば３つのＰＮ符号が付され、１つの基地局が３つのセクタ有する場合などにおいても同様な効果を得ることができる。
すなわち、基地局から指定されるハンドオフ候補基地局とは、ハンドオフ候補のチャネルであり、ハンドオフの候補としてＰＮ分割されたセクタが指定されていると考えることもできる。また、Ｅ−Ｌｉｓｔにおいても同様に、セクタ間ソフトハンドオフを円滑に行うため、随時、使用中のBand Classにおける携帯端末１周辺のＰＮに関する信号強度測定を行っており、これもまたセクタごとの信号強度測定と考えることもできる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、本発明の実施に際しては、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

上述した実施形態では、旧８００ＭＨｚ、新８００ＭＨｚ、２ＧＨｚ帯の３種の周波数帯に対応可能な無線通信システム１００について説明したが、本発明はこれには限定されない。上述した３種以外の周波数帯に対応した無線通信システムでも良いし、対応する周波数帯の種類の数も３種に限らない。

複数の周波数帯に対応した携帯端末装置、及び当該携帯通信端末を使用した無線通信システムにおいて利用することができる。

Claims (9)

1. 複数の基地局を有する通信網において前記複数の基地局との間で無線通信を維持することが可能な携帯端末装置であって、
   複数の周波数帯にて通信可能であるとともに、当該複数の周波数帯から１つの周波数帯を選択して無線通信を行うように構成されている通信部と、
   前記通信部の通信に使用する周波数帯を変更して無線通信を実行するように構成されている制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   現在通信中の基地局から、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを取得した場合に、前記通信部により使用中の周波数帯における近隣基地局ごとの送信信号の信号強度を測定し、当該信号強度の強さの順に基づいて同一周波数帯のハンドオフ候補を記録した第１のハンドオフ候補リストを生成し、当該第１のハンドオフ候補リストを用いてハンドオフを行う第１のハンドオフ処理手段と、
   現在通信中の基地局から、前記携帯端末装置が切り替えるべき周波数帯の指定情報及び当該切り替えるべき周波数帯に対応している基地局のリストである第２のハンドオフ候補リストを受信すると、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ候補の基地局のうち、前記第１のハンドオフ候補リストにも含まれる基地局から優先的に、前記指定情報にて指定された周波数帯に前記通信部を切り替えてそれぞれの基地局からの信号強度測定し、当該信号強度測定の結果を現在通信中の基地局に報告し、当該報告への応答を前記通信部により受信すると当該応答内容に基づいてハンドオフを行う第２のハンドオフ処理手段と、
   を有する携帯端末装置。
2. 前記第１のハンドオフ処理手段は、前記第１のハンドオフ候補リストを用いて使用周波数帯の切り替えを伴わずハンドオフを行うソフトハンドオフ処理手段であり、
   前記第２のハンドオフ処理手段は、前記指定情報にて指定された周波数帯に前記通信部を切り替えて信号強度測定し、当該信号強度測定の結果を再度切り替える前の周波数帯を使用して現在通信中の基地局に報告し、当該報告への応答を前記通信部により受信すると当該応答内容に基づいてハンドオフを行うハードハンドオフ処理手段である
   請求項１に記載の携帯端末装置。
3. 前記第２のハンドオフ処理手段は、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ候補についての信号強度測定を行う際、前記第１のハンドオフ候補リストにおける信号強度の良好なハンドオフ候補から順に測定を行うように構成されている
   請求項１または２に記載の携帯端末装置。
4. 前記第２のハンドオフ処理手段は、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ候補の内、信号強度が所定の条件を満たすハンドオフ候補が１つ抽出された段階で、当該抽出されたハンドオフ候補について前記現在通信中の基地局に報告するように構成されている
   請求項３に記載の携帯端末装置。
5. 前記制御部は、前記通信部により受信されるハンドオフ候補の基地局のパイロット信号に基づいて信号強度測定を行うように構成されている
   請求項１から４のいずれか一項に記載の携帯端末装置。
6. 複数の基地局と、前記複数の基地局との間で無線通信を行うように構成されている携帯端末装置とを備える無線通信システムにおける、無線通信を維持するためのハンドオフ方法であって、
   前記携帯端末装置は、
   現在通信中の基地局から、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを受信する近隣基地局リスト受信ステップと、
   現在使用中の周波数帯における近隣基地局ごとの送信信号の信号強度を測定する第１の信号強度測定ステップと、
   前記第１の信号強度測定ステップにおける信号強度の強さの順に基づいて、現在使用中の周波数帯と同一周波数帯ハンドオフ候補を記録した第１のハンドオフ候補リストを生成する第１のハンドオフ候補リスト生成ステップと、
   前記第１のハンドオフ候補リストを用いてハンドオフを行う第１のハンドオフ処理ステップと、
   現在通信中の基地局から、前記携帯端末装置が切り替えるべき周波数帯の指定情報及び当該切り替えるべき周波数帯に対応している基地局のリストである第２のハンドオフ候補リストを受信するハンドオフ候補サーチ要求受信ステップと、
   前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ侯補の基地局のうち、前記第１のハンドオフ旋補リストに含まれるものから優先して、前記指定情報にて指定された周波数帯に前記通信部を切り替えてそれぞれの基地局からの信号強度測定する第２の信号強度測定ステップと、
   前記第２の信号強度測定ステップにおける信号強度測定の結果を再度切り替え元の周波数帯を使用して現在通信中の基地局に報告する報告ステップと、
   前記報告ステップに対する応答を受信する応答受信ステップと、
   前記応答受信ステップにおける前記応答の内容に基づいてハンドオフを行う第２のハンドオフ処理ステップと、
   を有し、
   前記複数の基地局は、
   現在通信中の携帯端末装置に、近隣基地局の情報を含む近隣基地局リストを送信する近隣基地局リスト送信ステップと、
   前記現在通信中の携帯端末装置に、前記指定情報及び前記第２のハンドオフ候補リストを送信するハンドオフ候補サーチ要求送信ステップと、
   前記現在通信中の携帯端末装置から、前記報告を受信すると当該報告の内容に含まれるハンドオフ健補について、当該携帯端末装置のハンドオフを許可するか否かを判定するハンドオフ許可判定ステップと、
   前記現在通信中の携帯端末装置に対し、前記ハンドオフ許可判定ステップにおける判定結果を前記報告に対する応答として送信する応答送信ステップと、
   を有するハンドオフ方法。
7. 前記第２の信号強度測定ステップは、前記第２のハンドオフ候補リストに含まれるハンドオフ候補についての信号強度測定を行う際、前記第１のハンドオフ候補リストにおける信号強度の良好なハンドオフ候補から順に測定を行う
   請求項６に記載のハンドオフ方法。
8. 前記報告ステップは、前記第２のハンドオフ侯補リストに含まれるハンドオフ候補のうち、信号強度が所定の条件を満たすハンドオフ候補が１つ抽出された段階で、当該抽出されたハンドオフ侯補について前記現在通信中の基地局に報告する
   請求項７に記載のハンドオフ方法。
9. 前記第１の信号強度測定ステップおよび第２の信号強度測定ステップは、前記通信部により受信されるハンドオフ候補の基地局のパイロット信号に基づいて信号強度測定を行う
   請求項６から８のいずれか一項に記載のハンドオフ方法。

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