JP4829063B2 - セルサーチ方法及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、移動局と、移動局と通信する基地局とを具備するマルチバンド無線通信システムにおけるセルサーチ方法及び基地局に関する。

無線通信システムにおけるセル間ハンドオーバでは、移動局は、通信中の基地局から、周辺の基地局に関する情報のリスト（以下「周辺基地局リスト」という）を受信する。そして、移動局は、周辺基地局リストを用いたセルサーチによって、ハンドオーバ先のセル（基地局）を決定する。具体的には、移動局は、周辺基地局リストに含まれる基地局のうち、基地局参照信号（例えばパイロット信号）の受信電力が最も強い基地局を検索する。この結果、基地局参照信号の受信電力が最も強い基地局が、次の接続先、すなわちハンドオーバ先の基地局として選択される。また、セル参照信号の受信電力が閾値を超える基地局が存在しない場合には、圏外処理される。

移動局は、周辺基地局リストに含まれているすべての基地局に対してセルサーチを実行するため、周辺基地局リストに含まれる基地局数に比例してセルサーチ時間が増大する。よって、周辺基地局リストに含まれる基地局数は、ある程度少なく設定される。例えば、基地局が保持する周辺基地局リストには、その基地局が送出する基地局参照信号を所定の受信電力（例えば−２０ｄＢ程度）で受信可能な範囲内の他基地局に関する情報が含まれる。

移動局の移動速度が高速である場合には、単位時間当たりの移動局の移動範囲が広いので、周辺基地局リストに含まれる基地局数を増加させることが望ましい。ただし、周辺基地局リストに含まれる基地局数を増加させると、セルサーチに要する時間が増大し、移動速度に対応できなくなったり、移動局の消費電力を増大させたりすることになる。

この問題に対し、移動局の移動速度に応じて、ハンドオーバ先の基地局のセルサイズ（基地局のカバーするエリア）を選択する手法が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、移動速度の高い移動局はセルサイズの大きい基地局にハンドオーバし、移動速度の低い移動局はセルサイズの小さい基地局にハンドオーバする。

一方、複数の周波数帯を使用する無線通信システムとしてマルチバンド無線通信システムが知られている。マルチバンド無線通信においては、各周波数帯は、伝搬・回折特性が異なる程度に離間して設けられている。

このようなマルチバンド無線通信システムにおいて、移動局の移動速度に応じて、ハンドオーバ先の基地局の使用周波数帯を選択する手法が提案されている（特許文献２参照）。具体的には、移動速度が高速であっても低周波帯であれば比較的良好な通信品質を維持できるため、速度情報が高速であるほど高い無線周波数帯域の中から使用周波数を割り当て、低速であるほど低い無線周波数帯域の中から使用周波数を割り当てる。
特許第２６６９２８８号公報 特開２００３−７００５５号公報

しかしながら、特許文献１及び２では、ハンドオーバ先の候補の基地局のセルサイズ及び無線周波数帯の両方を同時に考慮したセルサーチ制御手法を実現していない。このため、移動速度が高いためにセルサイズの大きい基地局にハンドオーバしても、通信品質の劣化や、通話の強制切断、着信信号が受信できないといった問題が生じる恐れがある。

また、移動速度の高い移動局が無線周波数の低い基地局にハンドオーバしても、そのセルサイズが小さければ頻繁にハンドオーバが発生することになり、セルサーチ回数が増加するとともに、ネットワーク側の処理が非常に煩雑となる。このように、特許文献１及び２では、適切な基地局が周辺基地局リストに十分に含まれていない可能性がある。

また、特許文献１及び２では、周辺基地局リストに含まれる基地局数について考慮されていない。周辺基地局リストに含まれる基地局数が過剰である場合には、セルサーチ時間が増大し、移動局の消費電力を増大させるという問題がある。これに対して、周辺基地局リストに含まれる基地局数が過少である場合には、セルサーチ時間は減少するが、適切な基地局が周辺基地局リストに十分に含まれていない可能性が高くなる。

上記問題点に鑑み、本発明は、マルチバンド無線通信システムにおいて、適切なハンドオーバ先の候補の基地局をより多く含む基地局リストを移動局に通知可能なセルサーチ方法及び基地局を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、移動局と、複数の基地局とを具備するマルチバンド無線通信システムにおけるセルサーチ方法であって、前記複数の基地局に関する情報を、各基地局のセルサイズに基づいて複数の第１カテゴリに分類し、且つ各基地局の無線周波数帯に基づいて複数の第２カテゴリに分類して、当該分類した第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度とを対応付けるステップと、前記移動局の移動速度を取得し、取得された移動速度から、前記第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度との対応付けに基づいて、前記複数の第１カテゴリの少なくとも１つと、前記複数の第２カテゴリの少なくとも１つとを選択するステップと、前記選択された第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報に基づいて、前記移動局に通知する基地局リストを作成するステップと、前記基地局リストを前記移動局に通知するステップと、前記移動局が、前記通知された基地局リストに基づいて、セルサーチを実行するステップとを含むことを要旨とする。

ここで、「基地局に関する情報」とは、例えば基地局の識別情報（ＩＤ）を意味する。「セルサイズ」とは、各基地局が構成するセルの大きさを表し、セル半径又はエリア区分等によって決定される。また、「エリア区分」とは、各基地局の設置されるエリアを意味し、ユーザ数が多いエリアほどセル半径が小さく設定され、ユーザ数が少ないエリアほどセル半径が大きく設定される。

このような特徴によれば、基地局のセルサイズ及び使用周波数帯の両方を同時に考慮して、周辺基地局リストを通知可能となるため、適切なハンドオーバ先の基地局の候補をより多く含む周辺基地局リストを移動局に通知できる。

第２の特徴は、第１の特徴に係るセルサーチ方法において、前記作成するステップでは、前記選択された前記第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報から、所定数の基地局に関する情報を抽出し、抽出された基地局に関する情報に基づいて前記基地局リストを作成することを要旨とする。

このような特徴によれば、上記選択された第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報から、所定数の基地局に関する情報を抽出することによって、移動局がセルサーチに要する時間の増大を回避できる。

第３の特徴は、第２の特徴に係るセルサーチ方法において、前記作成するステップでは、前記第２カテゴリに属する基地局に関する情報を前記第１カテゴリに属する基地局に関する情報よりも優先的に抽出することを要旨とする。

このような特徴によれば、上記作成するステップにて、各基地局の無線周波数帯に基づくカテゴリを優先することによって、移動速度の高い移動局に対して安定した通信品質を提供できる。

第４の特徴は、第２の特徴に係るセルサーチ方法において、前記作成するステップでは、前記選択された第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報から、前記移動局と通信中の基地局からの受信電力が大きい基地局に関する情報を優先的に抽出することを要旨とする。

このような特徴によれば、移動局と通信中の基地局からの受信電力が大きい基地局に関する情報を優先的に抽出することによって、移動局がセルサーチを成功する確率を増加させることができる。

第５の特徴は、第１〜第４のいずれかの特徴に係るセルサーチ方法において、前記選択するステップでは、各第１カテゴリと前記移動局の移動速度範囲と対応付けた第１対応情報と、各第２カテゴリと前記移動速度範囲と対応付けた第２対応情報とに基づいて、前記取得された移動速度に対応する第１及び第２カテゴリを選択しており、前記移動局の状態に応じて前記移動速度範囲を変更するステップを更に含むことを要旨とする。「移動局の状態」とは、例えば、移動局の移動速度分布、又はセル内における移動局の滞在時間等を意味する。

このような特徴によれば、移動局の状態に応じて移動速度範囲（移動速度閾値）を変更することによって、よりきめ細かいセルサーチ制御を実現可能となる。

第６の特徴は、第１〜第５のいずれかの特徴に係るセルサーチ方法において、前記複数の基地局のそれぞれのトラヒック負荷に応じて、前記複数の基地局に関する情報を前記複数の第１カテゴリに再分類するステップを更に含むことを要旨とする。

このような特徴によれば、セルサイズは基地局のトラヒック負荷に応じて変化するため、複数の他基地局に関する情報を複数の第１カテゴリに再分類することによって、適切なハンドオーバ先の基地局の候補をより多く含む周辺基地局リストを移動局に通知できる。

第７の特徴は、第１〜第６のいずれかの特徴に係るセルサーチ方法において、前記実行するステップは、前記第２カテゴリに属する基地局に関する情報を用いて１回目のセルサーチを実行するステップと、前記１回目のセルサーチに失敗した場合に、前記第１カテゴリに属する基地局に関する情報を用いて２回目のセルサーチを実行するステップとを含むことを要旨とする。

このような特徴によれば、第２カテゴリに属する基地局の情報を用いたセルサーチを優先的に実行することによって、移動速度の高い移動局について良好な通信品質を維持することができる。また、段階的に複数回セルサーチを実行することによって、移動局がセルサーチに失敗して圏外処理される確率を低減することができる。

第８の特徴は、マルチバンド無線通信システムに適用される基地局であって、 複数の他基地局に関する情報を、各基地局のセルサイズに基づいて複数の第１カテゴリに分類し、且つ各基地局の無線周波数帯に基づいて複数の第２カテゴリに分類して、当該分類した第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度とを対応付ける対応付け部と、前記移動局の移動速度を取得し、取得された移動速度から、前記第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度との対応付けに基づいて、前記複数の第１カテゴリの少なくとも１つと、前記複数の第２カテゴリの少なくとも１つとを選択する選択部と、前記選択された第１及び第２カテゴリに属する他基地局に関する情報に基づいて、前記移動局に通知する基地局リストを作成する作成部と、前記基地局リストを前記移動局に通知する通知部とを備えることを要旨とする。

このような特徴によれば、適切なハンドオーバ先の基地局の候補をより多く含む基地局リストを移動局に通知できる。また、移動局がセルサーチに要する時間の増大を回避できる。

本発明によれば、マルチバンド無線通信システムにおいて、適切な基地局をより多く含む周辺基地局リストを移動局に通知可能なセルサーチ方法及び基地局を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の第１及び第２実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

[第１実施形態]
（無線通信システムの全体構成例）
先ず、本実施形態に係る無線通信システムの全体構成例について説明する。本実施形態に係る無線通信システムは、複数の無線周波数帯を使用するマルチバンド無線通信システムとして構成されている。このようなマルチバンド無線通信システムにおいては、各周波数帯は、伝搬・回折特性が異なる程度に離間して設けられている。なお、各周波数帯における伝送方式（例えばＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ）が異なっていても良く、各基地局が複数の無線周波数帯を使用可能であっても良い。

図１（ａ）は、本実施形態に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。図１（ａ）に示す無線通信システムは、移動局１と、大セル（マクロセル）基地局２１，２２，・・・と、小セル（ミクロセル）基地局３１，３２，・・・と、ＵＨＦ帯基地局４１，４２，・・・と、Ｓ帯基地局５１，５２，・・・と、都市部基地局６１，６２，・・・と、郊外部基地局７１，７２，・・・と、無線回線制御局（ＲＮＣ）８１，８２と、コアネットワーク９１とを備える。

大セル基地局２１，２２，・・・は、セル半径の設定値が一定値を超える基地局であり、小セル基地局３１，３２，・・・は、セル半径の設定値が一定値以下の基地局である。

ＵＨＦ帯基地局４１，４２，・・・は、例えば、８００ＭＨｚ程度（ＵＨＦ帯）の無線周波数を使用する基地局であり、Ｓ帯基地局５１，５２，・・・は、２．５ＧＨｚ程度（Ｓ帯）の無線周波数を使用する基地局である。

都市部基地局６１，６２，・・・は、都市部に設置される基地局であり、郊外部基地局７１，７２，・・・は、郊外部に設置される基地局である。都市部ではユーザ数が多いためにセル半径が小さく設定され、郊外部ではユーザ数が少ないためにセル半径が大きく設定される。

無線回線制御局８１，８２は、各基地局の上位装置として機能し、各基地局が使用する無線リソースの管理等を行う。コアネットワーク９１は、移動通信システム内において位置制御、呼制御、及びサービス制御を行うためのネットワークであり、例えば、ＡＴＭ交換網、パケット交換網、ルータ網等によって構成される。

このように様々な無線周波数帯及びセルサイズが混在する無線通信システムにおいては、図１（ｂ）に示すように、移動局１の移動経路上には、様々な無線周波数及びセルサイズの基地局が存在し、無線周波数及びセルサイズの両方を考慮したセルサーチ方法が必要である。

なお、図１（ｂ）の基地局Ａ１は、大セル基地局２１，２２，・・・、ＵＨＦ帯基地局４１，４２，・・・、郊外部基地局７１，７２，・・・のいずれかに相当し、基地局Ａ２は２つの無線周波数帯を使用可能なデュアルバンド基地局として構成されている。基地局Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，及びＢ５のそれぞれは、小セル基地局３１，３２，・・・、Ｓ帯基地局５１，５２，・・・、都市部基地局６１，６２，・・・のいずれかに相当する。

（基地局の構成例）
次に、本実施形態に係る基地局の構成例について説明する。図２は、本実施形態に係る基地局２の構成例を示す機能ブロック図である。

基地局２は、アンテナ２１０と、無線通信部２２０と、移動速度取得部２３０と、通信インターフェース部（以下「通信Ｉ／Ｆ部」）２４０と、分類部２５０と、周辺基地局情報記憶部２６０と、移動速度範囲変更部２７０と、対応情報記憶部２８０と、選択部２９０と、抽出部３００と、通知部３１０とを備える。

無線通信部２２０は、アンテナ２１０を介して移動局１と無線通信を行う。通信Ｉ／Ｆ部２４０は、上位のネットワーク装置（例えば図１の無線回線制御局８１，８２）と通信を行う。

分類部２５０は、例えば上位のネットワーク装置から通信Ｉ／Ｆ部２４０を介して通知される周辺の基地局に関する情報（以下「周辺基地局情報」という）を複数のカテゴリに分類する。「周辺の基地局」とは、例えば、基地局２が送出する基地局参照信号を一定の受信電力（例えば−２０ｄＢ程度）以上で受信可能な範囲内の基地局を意味する。

具体的には、分類部２５０は、周辺基地局情報を、セル半径に基づいて複数のセル半径カテゴリに分類し、無線周波数帯に基づいて複数の周波数帯カテゴリに分類し、エリア区分に基づいて複数のエリアカテゴリに分類する。

一例として、複数のセル半径カテゴリには、セル半径が５００ｍまでの「セル半径カテゴリ１」と、セル半径が５００ｍ〜１０００ｍの「セル半径カテゴリ２」と、セル半径が１０００ｍ〜３０００ｍの「セル半径カテゴリ３」等が含まれている。また、複数の周波数帯カテゴリには、ＵＮＩＩ帯（５．５Ｇｚ程度）を示す「周波数帯カテゴリ１」と、Ｓ帯を示す「周波数帯カテゴリ２」と、ＵＨＦ帯を示す「周波数帯カテゴリ３」等が含まれる。更に、複数のエリアカテゴリには、都心部を示す「エリアカテゴリ１」と、都市部を示す「エリアカテゴリ２」等が含まれる。周辺基地局情報記憶部２６０は、分類部２５０によって分類された周辺基地局情報を記憶する。

対応情報記憶部２８０は、各セル半径カテゴリと移動局１の移動速度の範囲（以下「移動速度範囲」という）とを対応付けたセル半径対応情報をあらかじめ記憶している。また、対応情報記憶部２８０は、各周波数帯カテゴリと移動速度範囲とを対応付けた周波数帯対応情報をあらかじめ記憶するとともに、各エリアカテゴリと移動速度範囲とを対応付けたエリア区分対応情報をあらかじめ記憶している。なお、各移動速度範囲の上限値を「移動速度閾値」と呼ぶ。

セル半径対応情報においては、セル半径が大きいカテゴリは高い移動速度範囲に、セル半径が小さいカテゴリは低い移動速度範囲にそれぞれ対応付けられている。周波数帯対応情報においては、周波数帯が高いカテゴリは低い移動速度範囲に、周波数帯が低いカテゴリは高い移動速度範囲にそれぞれ対応付けられている。エリア区分対応情報においては、都市部のカテゴリは低い移動速度範囲に、郊外部のカテゴリは高い移動速度範囲にそれぞれ対応付けられている。

移動速度取得部２３０は、移動局１の移動速度を取得する。移動局１の移動速度の取得方法としては、以下の（１）又は（２）の方法が利用できる。

（１）移動局１がＧＰＳ(Global Positioning System)やジャイロセンサ等を具備する場合には、これらを利用して移動局１が自局の移動速度を測定し、測定結果を基地局２に通知する。

（２）基地局２がドップラー周波数と移動速度とを対応付けたテーブルをあらかじめ保持しており、移動局１からの受信信号のチャネル変動からドップラー周波数を推定し、推定されたドップラー周波数から、上記のテーブルを用いて移動局１の移動速度を取得する。

選択部２９０は、対応情報記憶部２８０に記憶されているセル半径対応情報と、周波数帯対応情報と、エリア区分対応情報とに基づき、移動速度取得部２３０が取得した移動速度に対応するセル半径カテゴリと、周波数帯カテゴリと、エリアカテゴリとを選択する。

この結果、選択部２９０によって選択されたセル半径カテゴリに属する周辺基地局情報と、選択部２９０によって選択された周波数帯カテゴリに属する周辺基地局情報と、選択部２９０によって選択されたエリアカテゴリに属する周辺基地局情報とを得ることができる。

抽出部３００は、上記のようにして得られた周辺基地局情報から、所定数（例えば２０局程度）の周辺基地局情報を抽出する。ここで、所定数の周辺基地局情報を抽出する方法としては、例えば以下の（１）又は（２）の手法が利用できる。

（１）セル半径カテゴリ、周波数帯カテゴリ、及びエリアカテゴリのうち、周波数帯カテゴリに属する周辺基地局情報から所定数の周辺基地局情報を優先的に抽出する。

（２）セル半径カテゴリ、周波数帯カテゴリ、及びエリアカテゴリに属する周辺基地局情報のうち、基地局２からの基地局参照信号の受信電力が大きい順に、所定数の基地局に関する情報を抽出する。基地局２からの基地局参照信号の受信電力が大きい基地局についての情報は、例えば上位のネットワーク装置により基地局２に通知される。

通知部３１０は、抽出部３００が抽出した周辺基地局情報を周辺基地局リストとして、無線通信部２２０を用いて移動局１に通知する。

移動速度範囲変更部２７０は、移動局１の状態に応じて、セル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報のそれぞれについて、移動速度範囲（移動速度閾値）を変更する。移動速度範囲を変更する方法としては、例えば以下の（１）又は（２）の手法が利用できる。

（１）移動局１の移動速度分布に応じて、セル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報のそれぞれについて、移動速度範囲を変更する。具体的には、移動局１の移動頻度が高い場合には移動速度閾値を低下させ、移動局１の移動頻度が低い場合には移動速度閾値を増加させる。

（２）移動局１の基地局２のセル内での滞在時間に応じて、セル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報のそれぞれについて、移動速度範囲を変更する。具体的には、移動局１の滞在時間が長くなるほど移動速度閾値を低下させる。

（周辺基地局情報の一例）
次に、周辺基地局情報の一例について説明する。図３は、周辺基地局情報の一例を示す図である。

図３の例においては、周辺基地局の識別情報（以下「基地局ＩＤ」）と、周辺基地局のセル半径と、周辺基地局のエリア区分とが対応付けられている。例えば、基地局ＩＤ“ＢＳ＃１”と、セル半径“６００ｍ”と、周波数帯“２．５ＧＨｚ”と、エリア区分“都市部”とが対応付けられている。この場合、基地局ＩＤ“ＢＳ＃１”は、上記セル半径カテゴリ２に分類され、上記周波数帯カテゴリ２に分類され、上記エリアカテゴリ２に分類される。

（対応情報の一例）
次に、セル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報の一例について説明する。

図４（ａ）は、セル半径対応情報の一例を示す図である。図４（ａ）の例では、セル半径カテゴリ１が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₁”に、セル半径カテゴリ２が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₂”に、セル半径カテゴリ３が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₃”に対応付けられている。

図４（ｂ）は、周波数帯対応情報の一例を示す図である。図４（ｂ）の例では、周波数帯カテゴリ１が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₁”に、周波数帯カテゴリ２が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₂”に、周波数帯カテゴリ３が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₃”に対応付けられている。

図４（ｃ）は、エリア区分対応情報の一例を示す図である。図４（ｃ）の例では、エリアカテゴリ１が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₁”に、エリアカテゴリ２が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₂”に、エリアカテゴリ３が移動速度範囲“０〜Ｖｔｈ₃”に対応付けられている。

上述したように、移動速度範囲変更部２７０は、移動速度範囲（移動速度閾値）を変更する機能を有する。このため、図５に示すように、各セル半径カテゴリ、各周波数帯カテゴリ、及び各エリアカテゴリについて、移動速度範囲が不均一に設定される場合もある。

（周辺基地局リストの一例）
次に、移動局１に通知される周辺基地局リストの一例について説明する。図６は、基地局２から移動局１に通知される周辺基地局リストの一例を示す図である。

図６に示すように、移動局１は、通信中の基地局２から周辺基地局リストを受信する。図６の例では、基地局２は、セル半径カテゴリ２に属する周辺基地局情報と、周波数帯カテゴリ３に属する周辺基地局情報と、エリアカテゴリ２に属する周辺基地局情報とを組み合わせた周辺基地局リストを作成して移動局１に通知している。

移動局１は、周辺基地局リストを用いたセルサーチによって、ハンドオーバ先の基地局を決定する。具体的には、移動局１は、周辺基地局リストに含まれる周辺基地局情報（基地局ＩＤ）のうち、基地局参照信号の受信電力が最も強い基地局を検索することで、ハンドオーバ先の基地局を選択する。

例えば、移動局１は、セルサーチの際に、周波数帯カテゴリに属する周辺基地局情報を用いて１回目のセルサーチを実行する。周波数帯カテゴリに属する周辺基地局情報を用いたセルサーチを優先的に実行することによって、移動局１の移動速度が高い場合であっても、比較的良好な通信品質を維持することができる。

そして、移動局１は、１回目のセルサーチに失敗した場合に、セル半径カテゴリに属する周辺基地局情報を用いて２回目のセルサーチを実行する。更に、移動局１は、２回目のセルサーチに失敗した場合に、エリアカテゴリに属する周辺基地局情報を用いて３回目のセルサーチを実行する。このように段階的に複数回セルサーチを実行することによって、移動局１がセルサーチに失敗して圏外処理される確率を削減することができる。

（セルサーチ方法の概要）
次に、本実施形態に係るセルサーチ方法の概要について説明する。図７は、本実施形態に係るセルサーチ方法の概要を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、移動速度取得部２３０は、移動局１の移動速度を取得する。

ステップＳ１０２において、選択部２９０は、対応情報記憶部２８０に記憶されているセル半径対応情報と、周波数帯対応情報と、エリア区分対応情報とに基づき、ステップＳ１０１で取得された移動速度に対応するセル半径カテゴリと、周波数帯カテゴリと、エリアカテゴリとを選択する。

ステップＳ１０３において、抽出部３００は、ステップＳ１０２で選択された各カテゴリに属する周辺基地局情報から、所定数の周辺基地局情報を抽出する。

ステップＳ１０４において、通知部３１０は、ステップＳ１０３で抽出された周辺基地局情報を周辺基地局リストとして移動局１に通知する。

ステップＳ１０５において、移動局１は、ステップＳ１０４で通知された周辺基地局リストを用いてセルサーチを実行する。

（周辺基地局情報の更新処理フロー例）
次に、図２の周辺基地局情報記憶部２６０に記憶された周辺基地局情報の更新処理フロー例について説明する。図８（ａ）に示すように、基地局２１のセルサイズは、トラヒックの収容率に応じて変動するため、周辺基地局情報とセル半径カテゴリとの対応付けを更新する必要がある。

図８（ｂ）は、周辺基地局情報の更新処理フロー例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、分類部２５０は、上位のネットワーク装置から通信Ｉ／Ｆ部２４０を介して通知される周辺の基地局のトラヒック負荷の情報を取得する。

ステップＳ２０２において、分類部２５０は、ステップＳ２０１で取得した周辺の基地局のトラヒック負荷の情報に基づき、周辺基地局情報を複数のセル半径カテゴリに再分類する。

（移動速度範囲の変更処理フロー例）
次に、移動速度範囲変更部２７０による移動速度範囲の変更処理フロー例について説明する。図９は、移動速度範囲の変更処理フロー例を示すフローチャートである。

ステップＳ３００において、移動速度範囲変更部２７０は、移動局１の移動速度分布、又はセル内における移動局１の滞在時間を取得する。移動速度分布や滞在時間の情報は、例えば上位のネットワーク装置から基地局２に通知される。

ステップＳ３０１において、移動速度範囲変更部２７０は、ステップＳ３００で取得した移動速度分布や滞在時間の情報に応じて、セル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報のそれぞれについて、移動速度範囲（移動速度閾値）を変更する。

（移動局によるセルサーチ処理フロー例）
次に、移動局１によるセルサーチの処理フロー例について説明する。図１０は、移動局１によるセルサーチの処理フロー例を示すフローチャートである。

ステップＳ４００において、移動局１は、周波数帯カテゴリに属する周辺基地局情報を用いて１回目のセルサーチを実行する。

ステップＳ４０１において、移動局１は、１回目のセルサーチが成功したか否かを判定する。１回目のセルサーチが成功した場合には、ステップＳ４０７の処理に移行する。一方、１回目のセルサーチに失敗した場合には、ステップＳ４０２の処理に移行する。

ステップＳ４０２において、移動局１は、セル半径カテゴリに属する周辺基地局情報を用いて２回目のセルサーチを実行する。

ステップＳ４０３において、移動局１は、２回目のセルサーチが成功したか否かを判定する。２回目のセルサーチが成功した場合には、ステップＳ４０７の処理に移行する。一方、２回目のセルサーチに失敗した場合には、ステップＳ４０４の処理に移行する。

ステップＳ４０４において、移動局１は、エリアカテゴリに属する周辺基地局情報を用いて３回目のセルサーチを実行する。

ステップＳ４０５において、移動局１は、３回目のセルサーチが成功したか否かを判定する。３回目のセルサーチが成功した場合には、ステップＳ４０７の処理に移行する。一方、３回目のセルサーチに失敗した場合には、ステップＳ４０６の処理に移行する。

ステップＳ４０６において、移動局１は、ハンドオーバ可能な基地局が存在しないとして、圏外処理される。

ステップＳ４０７において、移動局１は、セルサーチによって検索された基地局にハンドオーバする。

（作用・効果）
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、基地局のセルサイズ（セル半径、エリア区分）及び使用周波数帯の両方を同時に考慮して、周辺基地局リストを移動局１に通知可能となるため、適切なハンドオーバ先の基地局の候補をより多く含む周辺基地局リストを移動局１に通知できる。また、所定数の周辺基地局情報を抽出することによって、移動局１がセルサーチに要する時間の増大を回避できる。

また、所定数の周辺基地局情報の抽出処理においては、各基地局の無線周波数帯に基づくカテゴリを優先することによって、移動速度の高い移動局に対して安定した通信品質を提供できる。あるいは、所定数の周辺基地局情報の抽出処理において、基地局２からの受信電力が大きい基地局の周辺基地局情報を優先的に抽出することによって、移動局１がセルサーチを成功する確率を増加させることができる。

また、本実施形態によれば、移動局１の移動速度分布、セル滞在時間に応じて移動速度範囲（移動速度閾値）を変更することによって、よりきめ細かいセルサーチ制御を実現可能となる。

更に、本実施形態によれば、トラヒック負荷に応じて、周辺基地局情報を複数の第１カテゴリに再分類することによって、適切なハンドオーバ先の基地局の候補をより多く含む周辺基地局リストを移動局１に通知できる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態においては、空間多重技術（ＳＤＭＡ：Spacial Division Multiple Access）を実現するために、アダプティブアレイアンテナ技術を採用した構成について説明する。このようなアダプティブアレイアンテナ技術を採用した無線通信システムとしては、例えばｉＢｕｒｓｔ（登録商標）規格に準拠した無線通信システムが挙げられる。なお、以下の第２実施形態においては、第１実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。

図１１（ａ）は、本実施形態に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。図１１（ａ）に示す無線通信システムは、移動局１と、ＵＨＦ帯及びＳ帯のデュアルバンド基地局１０１，１０２と、ＵＨＦ帯基地局２０１，２０２と、Ｓ帯基地局３０１，３０２と、無線回線制御局８１と、コアネットワーク９１とを有している。図１１（ａ）に示す各基地局は、アダプティブアレイアンテナでは、複数のアンテナにより適応的に指向性パターンを形成することにより、特定方向の移動局に対して電波を送受信する。

図１１（ｂ）は、各基地局がビームフォーミング送信する信号を移動局１が受信する場合を示している。図１１（ｂ）では、ＵＨＦ帯基地局２０１と、ＵＨＦ帯及びＳ帯のデュアルバンド基地局１０１と、Ｓ帯基地局３０１，３０２，３０３，３０４とが例示されている。なお、ＵＨＦ帯基地局２０１は大セル基地局であっても良く、Ｓ帯基地局３０１，３０２，３０３，３０４は小セル基地局であっても良い。

アダプティブアレイアンテナ技術では、各基地局から送信される指向性ビームは、移動局１の移動に追従する。第１実施形態で述べたセルサーチ方法によれば、移動局１が高速に移動する場合には、移動局１のハンドオーバ先の基地局の候補として、セルサイズの大きい基地局又は無線周波数帯の低い基地局が選択されるので、指向性ビームの追従誤差による信号の劣化を防止することができ、通信品質を向上させることができる。

この点について、図１２（ａ）を用いて説明する。図１２（ａ）は、移動局１と基地局２のアレーアンテナ５００との間の距離と、指向性ビームの回動角との関係を示す図である。図１２（ａ）において、“Rmicro”は移動局１が小セル基地局に収容されている場合の距離を表し、“Rmacro”は移動局１が大セル基地局に収容されている場合の距離を表している。

移動局１が大セル内で距離ΔＸだけ移動した場合と、小セル内でΔＸだけ移動した場合とでは、大セル内における指向性ビームの回動角Δθmacroよりも小セル内における指向性ビームの回動角Δθmicroの方が大きくなる。回動角が大きくなるほど追従誤差が生じやすくなり、移動局１の移動速度が高速であれば更に追従誤差が生じやすくなる。したがって、上述したセルサーチ方法は、アダプティブアレイアンテナ技術を利用した無線通信システムにおいてより良い効果を得ることができる。

次に、図１２（ｂ）を参照して、複数の周波数帯を１つのアレーアンテナで共用する場合について説明する。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の６素子線形配置型のアレーアンテナ５００の空間相関（ビーム）特性を、素子間隔（ｄ）が０．５λ，１λ，５λの場合について示す図である。

図６（ｂ）に示すように、空間相関特性は、波長比での素子間隔に応じて変化する。すなわち、素子間隔が一定では、使用する周波数帯に応じて空間相関特性が変化する。なお、図６（ｂ）では、５００ＭＨｚ帯で素子間隔が０．５λのアレーアンテナを設計し、アンテナ配置を変えずに１ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯を共用した場合について示している。

移動局１側で５°程度の拡散広がり（散乱リング）を考えた場合、角度広がりに対する空間特性が５００ＭＨｚでは緩やかであり、移動局１の移動に追従することが比較的容易になる。一方、５ＧＨｚ帯では、高空間特性の幅は半値角で１°程度以下であり、移動局１の移動に追従することが比較的難しくなる。

上述したセルサーチ方法によれば、移動局１が高速に移動する場合には、移動局１のハンドオーバ先の基地局の候補として、無線周波数帯の低い基地局が選択されるので、複数の周波数帯を１つのアレーアンテナで共用する場合においてより良い効果を得ることができる。

［その他の実施形態］
上記のように、本発明は第１及び第２実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した第２実施形態においては、アダプティブアレイアンテナ技術を利用する一例を説明したが、他のマルチアンテナ技術、例えばＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)を利用する構成でも構わない。

上述した第１及び第２実施形態においては、周辺基地局情報をカテゴリに分類する処理を基地局２にて実行する場合について説明した。しかしながら、無線回線制御局や、コアネットワークにて、周辺基地局情報をカテゴリに分類する処理を実行しても良い。

また、セル半径、周波数帯、及びエリア区分を考慮したセルサーチ制御手法について説明したが、セル半径及びエリア区分のいずれか一方と、周波数帯とを用いたセルサーチ制御を行っても良い。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの全体構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る基地局の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る周辺基地局情報の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るセル半径対応情報、周波数帯対応情報、及びエリア区分対応情報の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る各セル半径カテゴリ、各周波数帯カテゴリ、及び各エリアカテゴリについての移動速度範囲の設定例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る基地局から移動局に通知される周辺基地局リストの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るセルサーチ方法の概要を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る周辺基地局情報の更新処理を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る移動速度範囲の変更処理フロー例を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る移動局によるセルサーチの処理フロー例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る本実施形態に係る無線通信システムの動作を説明するための図である。

符号の説明

１…移動局、２…基地局、２１，２２，・・・ …大セル基地局、３１，３２，・・・ …小セル基地局、４１，４２，・・・ …ＵＨＦ帯基地局、５１，５２，・・・ …Ｓ帯基地局、６１，６２，・・・ …都市部基地局、７１，７２，・・・ …郊外部基地局、８１，８２…無線回線制御局、９１…コアネットワーク、１０１，１０２…デュアルバンド基地局、２０１，２０２…ＵＨＦ帯基地局、２１０…アンテナ、２２０…無線通信部、２３０…移動速度取得部、２４０…通信Ｉ／Ｆ部、２５０…分類部、２６０…周辺基地局情報記憶部、２７０…移動速度範囲変更部、２８０…対応情報記憶部、２９０…選択部、３００…抽出部、３０１，３０２，３０３，３０４…Ｓ帯基地局、３１０…通知部、５００…アレーアンテナ

Claims (8)

1. 移動局と、複数の基地局とを具備するマルチバンド無線通信システムにおけるセルサーチ方法であって、
   前記複数の基地局に関する情報を、各基地局のセルサイズに基づいて複数の第１カテゴリに分類し、且つ各基地局の無線周波数帯に基づいて複数の第２カテゴリに分類して、当該分類した第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度とを対応付けるステップと、
   前記移動局の移動速度を取得し、取得された移動速度から、前記第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度との対応付けに基づいて、前記複数の第１カテゴリの少なくとも１つと、前記複数の第２カテゴリの少なくとも１つとを選択するステップと、
   前記選択された第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報に基づいて、前記移動局に通知する基地局リストを作成するステップと、
   前記基地局リストを前記移動局に通知するステップと、
   前記移動局が、前記通知された基地局リストに基づいて、セルサーチを実行するステップと
   を含むことを特徴とするセルサーチ方法。
2. 前記作成するステップでは、前記選択された前記第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報から、所定数の基地局に関する情報を抽出し、抽出された基地局に関する情報に基づいて前記基地局リストを作成することを特徴とする請求項１に記載のセルサーチ方法。
3. 前記作成するステップでは、前記第２カテゴリに属する基地局に関する情報を前記第１カテゴリに属する基地局に関する情報よりも優先的に抽出することを特徴とする請求項２に記載のセルサーチ方法。
4. 前記作成するステップでは、前記選択された第１及び第２カテゴリに属する基地局に関する情報から、前記移動局と通信中の基地局からの受信電力が大きい基地局に関する情報を優先的に抽出することを特徴とする請求項２に記載のセルサーチ方法。
5. 前記選択するステップでは、各第１カテゴリと前記移動局の移動速度範囲と対応付けた第１対応情報と、各第２カテゴリと前記移動速度範囲と対応付けた第２対応情報とに基づいて、前記取得された移動速度に対応する第１及び第２カテゴリを選択しており、
   前記移動局の状態に応じて前記移動速度範囲を変更するステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセルサーチ方法。
6. 前記複数の基地局のそれぞれのトラヒック負荷に応じて、前記複数の基地局に関する情報を前記複数の第１カテゴリに再分類するステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセルサーチ方法。
7. 前記実行するステップは、
   前記第２カテゴリに属する基地局に関する情報を用いて１回目のセルサーチを実行するステップと、
   前記１回目のセルサーチに失敗した場合に、前記第１カテゴリに属する基地局に関する情報を用いて２回目のセルサーチを実行するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセルサーチ方法。
8. マルチバンド無線通信システムに適用される基地局であって、
   複数の他基地局に関する情報を、各基地局のセルサイズに基づいて複数の第１カテゴリに分類し、且つ各基地局の無線周波数帯に基づいて複数の第２カテゴリに分類して、当該分類した第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度とを対応付ける対応付け部と、
   前記移動局の移動速度を取得し、取得された移動速度から、前記第１及び第２カテゴリと移動局の移動速度との対応付けに基づいて、前記複数の第１カテゴリの少なくとも１つと、前記複数の第２カテゴリの少なくとも１つとを選択する選択部と、
   前記選択された第１及び第２カテゴリに属する他基地局に関する情報に基づいて、前記移動局に通知する基地局リストを作成する作成部と、
   前記基地局リストを前記移動局に通知する通知部と
   を備えることを特徴とする基地局。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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