JP4895603B2 - 通信制御システム、無線通信端末及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる通信に適用される通信制御システム、無線通信端末及び通信制御方法に関する。

符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）を用いた移動体通信ネットワークにおいて、高速なデータ通信を実現する1xEV-DO（1x evolution - data only）が提供されている（例えば、特許文献１）。

1xEV-DOでは、一つのキャリアが一つのユーザ（無線通信端末）に割り当てられる。また、複数のキャリア（例えば、１５キャリア）を一つのユーザに割り当てることによって、さらに高速なデータ通信を実現する、いわゆる“マルチキャリア”（nxEV-DO）の導入も検討されている。
特開２００２−３００６４４号公報（第２−３頁、第１図）

マルチキャリアでは、全キャリアについて同時にハンドオフが実行されると、無線基地局及び無線通信端末での処理負荷が増大するといった問題がある。また、全キャリアについて同時にハンドオフが実行されると、ハンドオフの実行時にデータ通信が途絶するといった問題もある。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、マルチキャリアによる移動体通信ネットワークにおいて、ハンドオフ時の処理負荷を抑制するとともに、データ通信が途絶することを防止することができる通信制御システム、無線通信端末及び通信制御方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、複数のキャリア（例えば、１５キャリア）を用いたマルチキャリアによる無線通信端末（無線通信端末２００）との通信を制御する通信制御システム（例えば、無線基地局１００Ａ）であって、前記複数のキャリアを前記無線通信端末に向けて送信するキャリア送信部（無線送受信部１０１）を備え、前記複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記複数のキャリアは、複数のグループ（例えば、グループＧｔｘ１Ａ〜Ｇｔｘ３Ａ）に分割され、前記グループに含まれるキャリアの送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なることを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記マルチキャリアは、前記通信に用いられる最大キャリア数（例えば、１５キャリア）を有し、前記グループに含まれるキャリア数は、前記最大キャリア数を略均等に分割した数（例えば、５キャリア）であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる通信を実行する無線通信端末（無線通信端末２００）であって、前記複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なり、前記複数のキャリアを受信するキャリア受信部（無線送受信部２０１）と、前記キャリア受信部が受信した前記キャリアの受信状態を測定する受信状態測定部（受信電力測定部２０５）と、前記受信状態に基づいて、前記複数のキャリアの一部を対象として、ハンドオフを実行するハンドオフ処理部（ハンドオフ処理部２０７）とを備えることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記複数のキャリアは、複数のグループに分割され、前記ハンドオフ処理部は、前記グループごとにハンドオフを実行することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる無線基地局と無線通信端末との通信を制御する通信制御方法であって、前記無線基地局が、前記複数のキャリアを前記無線通信端末に向けて送信するステップ（Ｓ１０）と、前記無線通信端末が、前記複数のキャリアを受信するステップ（Ｓ１０）と、前記無線通信端末が、受信した前記キャリアの受信状態を測定するステップ（Ｓ２０）と、前記無線通信端末が、前記受信状態に基づいて、前記複数のキャリアの一部を対象として、ハンドオフするステップ（Ｓ２０）とを備え、前記複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なることを要旨とする。

このような通信制御方法によれば、複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なるため、無線通信端末における複数のキャリアの受信状態、具体的には受信信号強度も異なることとなる。また、無線通信端末は、当該受信状態に基づいてハンドオフを実行するため、キャリアごとのハンドオフのタイミングが異なることとなる。

すなわち、無線通信端末は、通信（具体的には、データ通信）に用いている全キャリアを同時にではなく、一部のキャリアについて、徐々にハンドオフを実行するため、ハンドオフ時の処理負荷を抑制できる。また、無線通信端末は、徐々にハンドオフを実行するため、ハンドオフの実行時に通信が途絶することを防止できる。

本発明の第７の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記複数のキャリアは、複数のグループに分割され、前記グループに含まれるキャリアの送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記マルチキャリアは、前記通信に用いられる最大キャリア数を有し、前記グループに含まれるキャリア数は、前記最大キャリア数を略均等に分割した数であることを要旨とする。

本発明の特徴によれば、マルチキャリアによる移動体通信ネットワークにおいて、ハンドオフ時の処理負荷を抑制するとともに、データ通信が途絶することを防止することができる通信制御システム、無線通信端末及び通信制御方法を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（移動体通信ネットワークの概略構成）
図１は、本実施形態に係る通信制御システム及び無線通信端末を含む移動体通信ネットワーク１０の概略構成図である。

移動体通信ネットワーク１０は、複数のキャリアを用いるマルチキャリアによって、高速なデータ通信（nxEV-DO）を提供する。なお、データ通信には、ＶｏＩＰによる音声データが含まれる。

移動体通信ネットワーク１０は、無線基地局１００Ａ，１００Ｂ及び無線通信端末２００によって構成される。なお、移動体通信ネットワーク１０に含まれる無線基地局及び無線通信端末の数量は、図１に示す数量に限定されるものではない。

無線基地局１００Ａは、複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる無線通信端末２００との無線通信を制御する。

具体的には、無線基地局１００Ａは、無線通信端末２００との無線通信に最大１５本のキャリアを用いることができる。１５本のキャリアを用いることによって、最大約４６．５Ｍｂｐｓ（３．１Ｍｂｐｓ×１５）のデータ通信を、無線通信端末２００と実行することができる。本実施形態において、無線基地局１００Ａ（及び１００Ｂ）は、通信制御システムを構成する。なお、無線基地局１００Ｂも無線基地局１００Ａと同様の機能を備える。

また、図１に示すように、無線基地局１００Ａが送信する最大１５本のキャリア（最大キャリア数）の少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なる。

さらに、本実施形態では、１５本のキャリアは、３つのグループ（グループＧｔｘ１Ａ〜Ｇｔｘ３Ａ）に分割される。つまり、各グループに含まれるキャリア数は、最大キャリア数（１５本）を略均等に分割した数（５本）に設定される。

また、各グループに含まれるキャリアの送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なる。具体的には、グループＧｔｘ１Ａの送信電力が最も高く、グループＧｔｘ３Ａの送信電力が最も低い。また、グループＧｔｘ２Ａの送信電力は、グループＧｔｘ１ＡとグループＧｔｘ３Ａとの中間に設定される。

無線通信端末２００は、無線通信を実行する携帯電話端末である。具体的には、無線通信端末２００は、nxEV-DOに準拠した高速なデータ通信を実行することができる。また、無線通信端末２００は、複数のキャリアの受信状態に基づいて、当該複数のキャリアの一部を対象としてハンドオフを実行する。

（機能ブロック構成）
図２は、無線基地局１００Ａの機能ブロック構成図である。また、図３は、無線通信端末２００の機能ブロック構成図である。

なお、以下、本発明との関連がある部分について主に説明する。したがって、無線基地局１００Ａ及び無線通信端末２００は、当該装置としての機能を実現する上で必須な、図示しない或いは説明を省略したブロック（電源部など）を備える場合があることに留意されたい。

（１）無線基地局１００Ａ
図２に示すように、無線基地局１００Ａは、無線送受信部１０１、信号処理部１０３及びネットワーク接続部１０５を備える。なお、無線基地局１００Ｂも無線基地局１００Ａと同様の機能ブロック構成を有する。

無線送受信部１０１は、複数のキャリアを用いて構成された無線信号を無線通信端末２００に送信する。また、無線送受信部１０１は、無線通信端末２００によって送信された無線信号を受信する。本実施形態において、無線送受信部１０１は、複数のキャリアを無線通信端末２００に向けて送信するキャリア送信部を構成する。

また、無線送受信部１０１が送信する複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なる。具体的には、上述したように、最大１５本のキャリアが用いられ、３つのグループ（グループＧｔｘ１Ａ〜Ｇｔｘ３）に分割される。各グループに含まれるキャリア（５本）の送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なる。

さらに、無線送受信部１０１は、ベースバンド信号のディジタル変調（及び復調）処理を実行し、信号処理部１０３とベースバンド信号を送受信する。

信号処理部１０３は、ベースバンド信号の処理を実行する。特に、本実施形態では、信号処理部１０３は、データ通信に用いられるＩＰパケットに関する処理（例えば、ルーティングやＱｏＳ）を実行する。

また、信号処理部１０３は、ネットワーク接続部１０５と、当該パケットを送受信する。

ネットワーク接続部１０５は、無線基地局やＩＰパケット終端装置（ＰＤＳＮ）を接続する通信ネットワーク（不図示）との接続インタフェースを提供する。

（２）無線通信端末２００
図３に示すように、無線通信端末２００は、無線送受信部２０１、信号処理部２０３、受信電力測定部２０５及びハンドオフ処理部２０７を備える。

無線送受信部２０１は、複数のキャリアを用いて構成された無線信号を無線基地局１００Ａ（または１００Ｂ）から受信する。また、無線送受信部２０１は、無線基地局１００Ａに無線信号を送信する。本実施形態において、無線送受信部２０１は、複数のキャリアを受信するキャリア受信部を構成する。

さらに、無線送受信部２０１は、ベースバンド信号とのディジタル変調（及び復調）処理を実行し、信号処理部２０３とベースバンド信号を送受信する。

信号処理部２０３は、ベースバンド信号の処理を実行する。特に、本実施形態では、信号処理部２０３は、データ通信に関する処理（例えば、ＩＰパケット化や受信したデータの再生）を実行する。

受信電力測定部２０５は、無線送受信部２０１が受信したキャリアの受信状態を測定する。具体的には、受信電力測定部２０５は、無線送受信部２０１が受信したキャリアの受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定する。本実施形態において、受信電力測定部２０５は、受信状態測定部を構成する。

ハンドオフ処理部２０７は、無線送受信部２０１が受信したキャリアの受信状態に基づいて、他のキャリア（無線基地局）へのハンドオフを実行する。

特に、本実施形態では、ハンドオフ処理部２０７は、無線送受信部２０１が受信したキャリアの受信状態に基づいて、データ通信に用いられている複数のキャリアの一部を対象として、ハンドオフを実行する。

具体的には、ハンドオフ処理部２０７は、無線送受信部２０１が受信したキャリアのＲＳＳＩに基づいて、ＲＳＳＩが略同様となる特定のグループに含まれるキャリアを対象として、ハンドオフを実行する。つまり、ハンドオフ処理部２０７は、グループごとにハンドオフを実行することができる。なお、無線通信端末２００によるハンドオフの詳細については、後述する。

（通信制御システム及び無線通信端末の動作）
次に、上述した移動体通信ネットワーク１０に含まれる無線基地局１００Ａ，１００Ｂ（通信制御システム）及び無線通信端末２００の動作について説明する。

具体的には、図１に示すように、無線基地局１００Ａと、マルチキャリアによってデータ通信を実行している無線通信端末２００が、無線基地局１００Ｂに向けて移動する場合、つまり、位置Ｐ１に存在する無線通信端末２００が、位置Ｐ４に移動する場合における動作について説明する。

図４は、無線通信端末２００が位置Ｐ１から位置Ｐ４に移動する場合における通信シーケンス図である。

図４に示すように、ステップＳ１０において、無線通信端末２００は、１５本（１５ｘ）のキャリアを用いて無線基地局１００Ａとデータ通信を実行する。ステップＳ１０のタイミングでは、無線通信端末２００は、位置Ｐ１（図１参照）に存在する。

ここで、無線通信端末２００がデータ通信に用いるキャリアの構成は、図５（ａ）に示す状態となる。グループＧｒｘ１〜Ｇｒｘ３は、ＲＳＳＩ（受信電力レベル）によって振り分けられた無線通信端末２００におけるグループであり、無線通信端末２００と、無線基地局１００Ａまたは無線基地局１００Ｂとの無線通信（データ通信）に用いられる複数のキャリアによって構成される。

位置Ｐ１では、グループＧｒｘ１〜Ｇｒｘ３は、すべて無線基地局１００Ａが送信するキャリア（グループＧｔｘ１Ａ〜Ｇｔｘ３Ａ）によって構成され、無線通信端末２００は、無線基地局１００Ａのみを介してデータ通信を実行する。

次に、無線通信端末２００は、さらに無線基地局１００Ｂに向けて移動し、境界地Ｄ１を超えて、位置Ｐ２（図１参照）に到達する。

無線通信端末２００が位置Ｐ２に到達すると、図４に示すように、ステップＳ２０において、無線通信端末２００は、一部のキャリアについてハンドオフを実行する。具体的には、無線通信端末２００は、１５本のキャリアのうち、５本（５ｘ）について、無線基地局１００Ａから無線基地局１００Ｂへのハンドオフを実行する。

無線通信端末２００が当該ハンドオフを実行すると、無線通信端末２００がデータ通信に用いるキャリアの構成は、図５（ｂ）に示す状態となる。図５（ｂ）では、グループＧｒｘ３は、無線基地局１００Ａではなく、無線基地局１００Ｂによって送信されたキャリアのグループであるグループＧｔｘ１Ｂによって構成されている。

すなわち、無線通信端末２００が位置Ｐ２に到達すると、無線基地局１００Ａによって送信されたグループＧｔｘ３Ａを構成するキャリアのＲＳＳＩがハンドオフの閾値を下回るため、無線基地局１００Ｂによって送信された最も送信電力の高いグループＧｔｘ１Ｂを構成するキャリアへのハンドオフが実行される。

当該ハンドオフが完了すると、図４に示すように、ステップＳ３０において、無線通信端末２００は、１０本（１０ｘ）のキャリア、つまり、グループＧｔｘ１Ａ及びグループＧｔｘ２Ａを構成するキャリアを用いて、無線基地局１００Ａとデータ通信を実行する。

また、ステップＳ４０において、無線通信端末２００は、５本（５ｘ）のキャリア、つまり、グループＧｔｘ１Ｂを構成するキャリアを用いて、無線基地局１００Ｂとデータ通信を実行する。

次に、無線通信端末２００は、さらに無線基地局１００Ｂに向けて移動し、境界地Ｄ２を超えて、位置Ｐ３（図１参照）に到達する。

無線通信端末２００が位置Ｐ３に到達すると、図４に示すように、ステップＳ５０において、無線通信端末２００は、さらに一部のキャリアについてハンドオフを実行する。

具体的には、グループＧｒｘ２において、グループＧｔｘ２Ａを構成するキャリアから、グループＧｔｘ２Ｂを構成するキャリアへのハンドオフが実行される。

当該ハンドオフが完了すると、ステップＳ６０において、無線通信端末２００は、５本（５ｘ）のキャリア、つまり、グループＧｔｘ１Ａを構成するキャリアを用いて、無線基地局１００Ａとデータ通信を実行する。

また、ステップＳ７０において、無線通信端末２００は、１０本（１０ｘ）のキャリア、つまり、グループＧｔｘ１Ｂ及びグループＧｔｘ２Ｂを構成するキャリアを用いて、無線基地局１００Ｂとデータ通信を実行する。

次に、無線通信端末２００は、さらに無線基地局１００Ｂに向けて移動し、境界地Ｄ３を超えて、位置Ｐ４（図１参照）に到達する。

無線通信端末２００が位置Ｐ４に到達すると、図４に示すように、ステップＳ８０において、無線通信端末２００は、さらに一部のキャリアについてハンドオフを実行する。

具体的には、グループＧｒｘ１において、グループＧｔｘ１Ａを構成するキャリアから、グループＧｔｘ３Ｂを構成するキャリアへのハンドオフが実行される。

無線通信端末２００が当該ハンドオフを実行すると、無線通信端末２００がデータ通信に用いるキャリアの構成は、図５（ｃ）に示す状態となる。図５（ｃ）では、全グループ（グループＧｒｘ１〜Ｇｒｘ３）が、無線基地局１００Ｂによって送信されたキャリアのグループであるグループＧｔｘ１Ｂ〜Ｇｔｘ３Ｂによって構成されている。

すなわち、無線通信端末２００が位置Ｐ４に到達すると、無線基地局１００Ａによって送信された全グループのキャリアのＲＳＳＩがハンドオフの閾値を下回るため、無線基地局１００Ｂによって送信されたキャリアへのハンドオフが実行される。

当該ハンドオフが完了すると、ステップＳ９０において、無線通信端末２００は、１５本（１５ｘ）のキャリア、つまり、グループＧｔｘ１Ｂ〜Ｇｔｘ３Ｂを構成するキャリアを用いて、無線基地局１００Ｂとデータ通信を実行する。

（作用・効果）
以上説明した本実施形態に係る無線基地局１００Ａ，１００Ｂ及び無線通信端末２００によれば、複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なるため、無線通信端末２００における複数のキャリアのＲＳＳＩも異なることとなる。また、無線通信端末２００は、当該受信状態に基づいてハンドオフを実行するため、キャリアごとのハンドオフのタイミングが異なることとなる。

すなわち、無線通信端末２００は、データ通信に用いている全キャリアを同時にではなく、一部のキャリアについて、徐々にハンドオフを実行するため、ハンドオフ時の処理負荷を抑制できる。また、無線通信端末は、徐々にハンドオフを実行するため、ハンドオフの実行時にデータ通信が途絶することを防止できる。

ここで、図６は、上述した本実施形態に係るキャリアの使用状態と、従来例におけるキャリアの使用状態とを示している。

具体的には、本実施形態では、無線基地局１００Ａによって送信されるキャリアと、無線基地局１００Ｂによって送信されるキャリアとが混在している（位置Ｐ２，Ｐ３）。

一方、従来例では、無線基地局１００Ａ（１００Ｂ）が送信するキャリアの送信電力がすべて同一である。この場合、図６に示すように、無線通信端末２００におけるＲＳＳＩに基づくハンドオフのタイミングは、略同時に到来するため、無線通信端末２００が位置Ｐ３に到達すると、全キャリア（１５本）について、略同時にハンドオフが実行される。このため、ハンドオフ時における処理負荷の増大やデータ通信の途絶が問題となっていた。

また、無線基地局１００Ａ，１００Ｂ及び無線通信端末２００によれば、１５本のキャリアは、３つのグループに分割され、各グループに含まれるキャリアの送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なる。つまり、グループを構成するキャリア（５本）を単位としてハンドオフを実行させることができるため、ハンドオフ時の処理負荷を過負荷にすることなく、ハンドオフの実行タイミングをある程度集約させることができる。

さらに、グループに含まれるキャリア数は、最大キャリア数（１５本）を略均等に分割した数（５本）であるため、ハンドオフに要する処理時間や処理負荷を平準化することができる。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本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の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、無線通信端末２００は、携帯電話端末であるものとして説明したが、無線通信端末２００は、パーソナル・コンピュータやＰＤＡなどに実装できるカード型のものであってもよい。また、本発明に係る無線通信端末２００の機能は、無線通信用モジュールとして提供することもできる。

上述した実施形態では、無線基地局１００Ａ（１００Ｂ）が全キャリア（１５本）を送信するものとして説明したが、複数の無線基地局（例えば、小型無線基地局）によって構成されるシステム（通信制御システム）とし、当該システムが送信するキャリアの送信電力を異ならせるようにしてもよい。さらに、最大キャリア数やグループ数は、上述した実施形態に限定されるものではない。

上述した実施形態では、キャリアの受信状態としてＲＳＳＩを用いる形態としたが、例えば、ＣＩＲ（信号電力対干渉電力比）やビットエラー率を用いてもよい。さらに、上述した実施形態では、ＲＳＳＩが所定の閾値を下回った場合にハンドオフする形態としたが、送信電力が同一であるキャリアのグループをより確実に同時期にハンドオフさせるため、ＲＳＳＩ（或いはＣＩＲやビットエラー率）が一定の範囲内となるキャリアをハンドオフの対象としてもよい。

また、上述した実施形態では、ＣＤＭＡを用いた移動体通信ネットワーク１０を例として説明したが、本発明は、マルチキャリアを用い、ハンドオフを実行する他の無線通信ネットワークに適用することができる。

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の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る通信制御システム及び無線通信端末を含む移動体通信ネットワークの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局の機能ブロック構成図 本発明の実施形態に係る無線通信端末の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信端末が移動する場合における通信シーケンス図である。 本発明の実施形態に係る無線通信端末がデータ通信に用いるキャリアの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るキャリアの使用状態と、従来例におけるキャリアの使用状態とを示す図である。

符号の説明

１０…移動体通信ネットワーク、１００Ａ，１００Ｂ…無線基地局、１０１…無線送受信部、１０３…信号処理部、１０５…ネットワーク接続部、２００…無線通信端末、２０１…無線送受信部、２０３…信号処理部、２０５…受信電力測定部、２０７…ハンドオフ処理部、Ｄ１〜Ｄ４…境界地

Claims (5)

1. 複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる通信を実行する無線通信端末であって、
   前記複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なり、
   前記複数のキャリアを受信するキャリア受信部と、
   前記複数のキャリアの一部を対象として、ハンドオフを実行するハンドオフ処理部と、を備える無線通信端末。
2. 前記複数のキャリアは、複数のグループに分割され、
   前記ハンドオフ処理部は、前記グループごとにハンドオフを実行する請求項１に記載の無線通信端末。
3. 複数のキャリアを用いたマルチキャリアによる無線基地局と無線通信端末との通信を制御する通信制御方法であって、
   前記無線基地局が、前記複数のキャリアを前記無線通信端末に向けて送信するステップと、
   前記無線通信端末が、前記複数のキャリアを受信するステップと、
   前記複数のキャリアの一部を対象として、ハンドオフするステップと、を備え、
   前記複数のキャリアの少なくとも一部は、送信電力が他のキャリアと異なる通信制御方法。
4. 前記複数のキャリアは、複数のグループに分割され、
   前記グループに含まれるキャリアの送信電力は、同一であるとともに、他のグループと異なる請求項３に記載の通信制御方法。
5. 前記マルチキャリアは、前記通信に用いられる最大キャリア数を有し、
   前記グループに含まれるキャリア数は、前記最大キャリア数を略均等に分割した数である請求項４に記載の通信制御方法。

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