JP4907554B2

JP4907554B2 - 基地局

Info

Publication number: JP4907554B2
Application number: JP2007552450A
Authority: JP
Inventors: 浩章奥津
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-05-29
Also published as: JPWO2008146361A1; WO2008146361A1

Description

本発明は、移動局にとって最適な通信環境での通信を提供する基地局に関する。

携帯電話の利用拡大に伴う加入者数及び通信トラフィックの増大により、移動体通信システムで使用される周波数帯が拡大する方向にある。特に、第３世代（３Ｇ）のネットワークサービスでは、複数の周波数帯（マルチバンド）が利用される。また、広域をカバーするセルラー電話網と、カバー範囲が数百ｍではあるがセルラー電話網よりも高速通信が可能な無線ＬＡＮは、互いに補完する関係が可能である。このため、基地局と移動局との間の通信距離や伝送速度等に応じてネットワークを使い分けることにより、状況に応じて最適な通信が可能となる。なお、ネットワークによって使用される周波数帯は異なる。

このように、基地局と移動局との間の通信で利用される周波数帯の切り替えは、マルチバンドに対応したネットワークを利用する基地局及び移動局で必要な機能であり、複数のネットワークを利用するシステムにとっても必要な機能である。図１７は、特開２００４−１８６９２３号公報に開示された通信システムを示すブロック図である。図１７に示す通信システムでは、基地局１が、移動局４と基地局１との間で送受信される信号に関する伝搬損失情報に基づいて、移動局４に使用させる使用周波数帯を選択し、選択した使用周波数帯において、移動局４に割り当てる送信電力を決定する。

特開２００４−１８６９２３号公報

しかし、上記通信システムでは、使用周波数帯域の選択が常に適切に行われない可能性がある。伝搬損失は、使用周波数帯域や基地局と移動局との間の伝搬距離によって異なり、特に、基地局から離れた移動局との通信では伝搬損失が大きい。また、伝搬損失は移動局の移動状況によって変化し、常に移動している移動局との通信では伝搬損失が常に変動する。このため、伝搬損失に基づいて選択された使用周波数帯域は、移動局にとって最適な周波数帯域ではない場合がある。

ＣＤＭＡ等の通信方式では、基地局が、移動局と基地局との間の通信距離に応じて移動局に割り当てる送信電力を決定し、移動局はこの決定された送信電力で信号を送信する。上記通信システムでは、基地局が伝搬損失に基づいて送信電力を決定しているため、移動局との通信距離に応じた送信電力の設定が適切に行われない可能性がある。適切でない送信電力が設定された場合、移動局の電池を不必要に消耗させる可能性がある。

本発明の目的は、移動局にとって最適な通信環境での通信を可能とする基地局を提供することである。

本発明は、複数の周波帯での各無線通信が可能な通信システムで用いられ、セル内に位置する移動局との通信の制御を行う基地局であって、前記移動局から送られた当該移動局の状態に関する情報に基づいて、前記複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択し、当該選択した周波帯内のチャネルで通信を行うよう前記移動局に指示し、前記移動局の状態に関する情報には、前記移動局の位置情報及び電池残量に関する情報が含まれ、前記基地局は、前記移動局の位置情報及び前記移動局の位置に関する履歴から前記移動局の移動速度を算出し、前記移動局の位置に基づいて、前記移動局の前記基地局からの距離を算出する移動局状態管理部と、前記移動局の移動速度及び前記移動局の前記基地局からの距離に基づいて、前記複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択する周波帯選択部と、前記移動局の電池残量がしきい値以上であれば、前記周波帯選択部によって選択された周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定し、前記移動局の電池残量が前記しきい値未満であれば、前記周波帯選択部によって選択された周波帯以下の周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定する周波帯決定部と、前記周波帯決定部によって決定された周波帯内より、前記移動局との通信に利用するチャネルを決定するチャネル設定部と、を備える基地局を提供する。
上記基地局では、前記周波帯決定部は、前記移動局の電池残量が前記しきい値未満のときは、前記周波帯選択部で高周波帯が選択されても中周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定し、前記周波帯選択部で前記中周波帯が選択されても低周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定する。

上記基地局は、前記セル内の各周波帯の接続回線数を管理する接続回線状態管理部を備え、前記周波帯決定部は、前記移動局との通信に利用する周波帯、及び前記接続回線状態管理部によって管理されている前記選択された周波帯の接続回線数に基づいて、前記移動局との通信に利用する周波帯を最終的に決定し、前記チャネル設定部は、前記周波帯決定部によって最終的に決定された周波帯内より、前記移動局との通信に利用するチャネルを決定する。

本発明に係る基地局によれば、移動局にとって最適な通信環境での通信を可能とする。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態の通信システムは、複数の周波帯での各無線通信に対応するが、利用される通信方式は１つのみ（シングルモード）である。図１は、第１の実施形態の通信システムを示すブロック図である。図１に示す通信システムは、少なくとも一端末の移動局５と、セル内に位置する移動局５との通信の制御を行う基地局１０とを備える。複数の周波帯には、高周波帯、中周波帯及び低周波帯が含まれる。高周波帯は、例えば２．５ＧＨｚ以上の周波帯である。中周波帯は、例えば１．５ＧＨｚ〜２．０ＧＨｚの周波帯である。低周波帯は、例えば７００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚの周波帯である。

移動局５は、セル内での待ち受け中は基地局１０からの制御情報を受信する。また、移動局５は、自端末の状態に関する情報を基地局へ報告する。移動局５の状態に関する情報には、移動局５の位置情報及び電池残量に関する情報が含まれる。

基地局１０は、セル内の移動局５の移動状態を常に監視する。また、基地局１０は、移動局５からの通信要求を受信したとき、又は移動局５に通信要求を送るとき、移動局５の移動速度及び基地局１０からの距離に応じて複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択する。さらに、基地局１０は、選択した周波帯、及び移動局５の電池残量に応じて周波帯を決定し、当該決定した周波帯内のチャネルを決定した上で、当該チャネルで通信を行うよう移動局５に指示する。

基地局１０は、アンテナ１１と、無線部１２と、通信部１３と、通信プロトコル処理部１４と、移動局状態管理部１５と、チャネル決定部１６と、ＧＰＳ用アンテナ５１と、ＧＰＳ信号受信部５２と、位置測位部５３とを備える。

無線部１２は、アンテナ１１を用いて移動局５と無線通信を行い、高周波帯無線部１２ａと、中周波帯無線部１２ｂと、低周波帯無線部１２ｃとを有する。高周波帯無線部１２ａは高周波帯での無線通信を行い、中周波帯無線部１２ｂは中周波帯での無線通信を行い、低周波帯無線部１２ｃは低周波帯での無線通信を行う。

通信部１３は、音声通信又はデータ通信のための処理を行い、高周波帯通信部１３ａと、中周波帯通信部１３ｂと、低周波帯通信部１３ｃとを有する。高周波帯通信部１３ａは、高周波帯に対応した音声通信又はデータ通信のための処理を行い、無線部１２の高周波帯無線部１２ａに接続されている。中周波帯通信部１３ｂは、中周波帯に対応した音声通信又はデータ通信のための処理を行い、無線部１２の中周波帯無線部１２ｂに接続されている。低周波帯通信部１３ｃは、低周波帯に対応した音声通信又はデータ通信のための処理を行い、無線部１２の低周波帯無線部１２ｃに接続されている。

通信プロトコル処理部１４は、移動局５との通信においてプロトコルに従った通信処理を行う。また、通信プロトコル処理部１４は、チャネル決定部１６によって決定された周波帯のチャネルに応じた通信部を動作させて、当該チャネルで通信を行うよう移動局５に指示する信号を出力する。

移動局状態管理部１５は、移動局５の状態を管理する。移動局５の状態とは、移動局５の位置及び移動速度を含む移動状態と、移動局５の基地局１０からの距離と、移動局５の電池残量とを示す。移動局状態管理部１５は、移動局５から受け取った移動局５の位置情報から、移動局５の位置を特定し、移動局５の位置に関する履歴情報から移動局５の移動速度を算出する。また、移動局状態管理部１５は、移動局５の位置及びＧＰＳ信号から算出された基地局１０の位置に基づいて、移動局５の基地局１０からの距離を算出する。さらに、移動局状態管理部１５は、移動局５から受け取った移動局５の電池残量に関する情報に基づいて、移動局５の電池残量を特定する。移動局状態管理部１５は、移動局の状態に関する情報をセル内の移動局毎に管理して、随時、チャネル決定部１６に送る。

チャネル決定部１６は、移動局５との通信に用いる周波帯及びチャネルを決定し、無線部１２及び通信プロトコル処理部１４にチャネル情報を通知する。チャネル決定部１６は、周波帯選択部１６１と、周波帯決定部１６３と、チャネル設定部１６５とを有する。

周波帯選択部１６１は、移動局５からの通信要求を受信したとき、又は移動局５に通信要求を送るとき、移動局状態管理部１５から得られる移動局５の移動速度及び基地局１０からの距離に関する情報に基づいて、高周波、中周波及び低周波の中から１つの周波帯を選択する。周波帯決定部１６３は、周波帯選択部１６１によって選択された周波帯（以下「選択周波帯」という。）と、移動局状態管理部１５から得られる移動局５の電池残量とに基づいて、移動局５との通信に利用する周波帯を決定する。チャネル設定部１６５は、周波帯決定部１６３によって決定された周波帯内より、移動局５との通信に利用するためのチャネルを決定し、当該決定されたチャネルを通信プロトコル処理部に報せる。

ＧＰＳ信号受信部５２は、ＧＰＳ用アンテナ５１を用いてＧＰＳ衛星５０からの信号を受信する。位置測位部５３は、ＧＰＳ信号に基づいて基地局１０の測位を行う。位置測位部５３による測位結果、すなわち基地局１０の位置情報は、移動局状態管理部１５に送られる。

図２は、周波帯選択部１６１が周波帯を選択する際に用いる周波帯選択表を示す図である。周波帯選択部１６１は、図２に示す周波帯選択表又は当該表に相当する算出式を記憶し、当該表又は算出式を用いて、移動局５の移動速度及び基地局１０からの距離に応じた周波帯を選択する。移動局５の移動速度は、例えば、高速（時速８０ｋｍ以上）、中速（時速１０〜８０ｋｍ）、低速（時速１０ｋｍ未満）、及び停止の４つに分けられる。また、移動局５の基地局からの距離は、例えば、近距離（３ｋｍ未満）、中距離（３〜６ｋｍ）、及び遠距離（６〜１０ｋｍ）の３つに分けられる。例えば移動局の移動速度が時速５０ｋｍであり、基地局１０からの距離が１ｋｍの場合、周波帯選択部１６１は中周波帯を選択する。

図３は、周波帯決定部１６３が電池残量に基づいて周波帯を決定する際に用いる周波帯決定表を示す図である。周波帯決定部１６３は、図３に示す周波帯決定表又は当該表に相当する算出式を記憶し、当該表又は算出式を用いて、選択周波帯及び移動局５の電池残量に応じた周波帯を決定する。図３に示すように、移動局５の電池残量がしきい値以上のとき、周波帯決定部１６３は、選択周波帯を通信に利用する周波帯として決定する。一方、移動局５の電池残量がしきい値未満のとき、周波帯決定部１６３は、選択周波帯が高周波帯であれば、中周波帯を通信に利用する周波帯として決定し、選択周波帯が中周波帯であれば、低周波帯を通信に利用する周波帯として決定し、選択周波帯が低周波帯であれば、低周波帯を通信に利用する周波帯として決定する。このように、周波帯決定部１６３は、電池残量がしきい値以上か未満かによって、選択周波帯から通信に利用する周波帯を決定する。

上記説明した基地局１０の動作を図４〜図１３に示す。図４及び図５は、基地局１０が行う移動局５との通信で利用する周波帯を決定する処理のメインルーチンを示すフローチャートである。図６は、メインルーチン中に行われるサブルーチンであるシングルモード通信処理を示すフローチャートである。図７〜図１２は、シングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートである。図１３は、周波帯設定処理中に行われるサブルーチンである電池容量による周波帯設定処理を示すフローチャートである。

以上説明したように、本実施形態の通信システムでは、基地局１０は、セル内に位置する移動局５の状態に応じて複数の周波帯の中から最適な周波帯を選択し、選択周波帯及び移動局５の電池残量に応じて周波帯を決定する。このように、各移動局の移動速度及び基地局１０からの距離といった移動状態に基づいて最適な周波帯が選択されるため、移動局５にとって最適な通信環境での通信が実現される。

また、選択周波数及び移動局５の電池残量に基づいて周波帯が最終的に決定される。低い周波帯よりも高い周波帯の通信の方が伝搬損失が大きいため高い送信電力が必要とされる。このため、高周波帯での通信は消費電力が大きく、移動局５の電池消耗率が高い。本実施形態では、移動局５の電池残量がしきい値未満のときは、周波帯選択部１６１で高周波帯が選択されても中周波帯が通信に利用する周波帯として決定され、中周波帯が選択されても低周波帯が通信に利用する周波帯として決定される。このため、本実施形態では、移動局５の電池残量に適した周波帯が通信に利用する周波帯として決定されるため、移動局５の電池残量に適した通信を行うことができ、移動局５の電池消耗率を下げることができる。

なお、移動局５の電池残量に応じた周波帯の決定は必ずしも行わなければならない機能ではない。すなわち、周波帯決定部１６３は、移動局５の電池残量に応じた上記動作を行わず、周波帯選択部１６１によって選択された周波帯を移動局５との通信に利用する周波帯として決定しても良い。

（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態の通信システムを示すブロック図である。第２の実施形態の通信システムが第１の実施形態の通信システムと異なる点は、基地局１０に設けられるチャネル決定部１６が、周波帯選択部１６１、周波帯決定部１６３、及びチャネル設定部１６５に加えて、接続回線状態管理部２１を有することである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図１４において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。

接続回線状態管理部２１は、セル内の各周波帯の接続回線数を管理する。本実施形態の周波帯決定部１６３は、移動局５の電池残量に基づいて周波帯決定部１６３によって決定された周波帯（以下「決定周波帯」という。）と、接続回線状態管理部２１によって管理されている当該周波帯の接続回線数とに基づいて、移動局５との通信に利用する周波帯を最終的に決定する。

図１５は、周波帯決定部１６３が接続回線数に基づいて周波帯を決定する際に用いる周波帯決定表を示す図である。本実施形態の周波帯決定部１６３は、図１５に示す周波帯決定表又は当該表に相当する算出式を記憶し、当該表又は算出式を用いて、決定周波帯及び当該決定周波帯の接続回線数に応じた周波帯を最終的に決定する。図１５に示すように、決定周波帯の接続回線数がしきい値未満であり回線に通常の空きがあるとき、周波帯決定部１６３は、決定周波帯を通信に利用する周波帯として最終的に決定する。一方、決定周波帯の接続回線数がしきい値以上であり混雑しているとき、輻輳等を回避するため、周波帯決定部１６３は、決定周波帯とは異なる周波帯を通信に利用する周波帯として最終的に決定する。例えば、決定周波帯が高周波帯であれば、中周波帯又は低周波帯を通信に利用する周波帯として最終的に決定し、決定周波帯が中周波帯であれば、低周波帯を通信に利用する周波帯として最終的に決定し、決定周波帯が低周波帯であれば、中周波帯を通信に利用する周波帯として最終的に決定する。このように、本実施形態の周波帯決定部１６３は、電池残量に基づいて決定した周波帯の接続回線数がしきい値以上か未満かによって、決定周波帯から通信に利用する周波帯を決定する。

以上説明したように、本実施形態の通信システムでは、移動局５の状態に応じて周波帯が選択及び決定されても、決定周波帯が混雑していれば、移動局５の状態にかかわらず、伝搬損失が小さい周波帯を割り当てることができる。

なお、本実施形態では、周波帯選択部１６１で周波帯を選択した後、選択周波帯及び移動局５の電池残量に基づいて周波帯を決定し、かつ、決定周波帯の接続回線数に基づいて通信に利用する周波帯を最終的に決定している。他の実施形態として、電池残量に基づく周波数の決定を行わずに、選択周波帯の接続回線数に基づいて周波帯を最終的に決定しても良い。

上記説明した第１及び第２の実施形態の通信システムで利用される通信方式は１つのみ（シングルモード）であるが、複数の通信方式（マルチモード）が利用されても良い。上記説明したように、シングルモードでは移動局５の状態に応じて複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択するが、マルチモードでは、移動局５の状態に応じて複数の通信方式の中から１つの通信方式を選択して、この選択された通信方式に従った通信を行っても良い。マルチモードが利用された際の通信処理（マルチモード通信処理）を示すフローチャートを図１６に示す。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本発明に係る基地局は、移動局にとって最適な通信環境での通信を提供する装置等として有用である。

第１の実施形態の通信システムを示すブロック図周波帯選択部が周波帯を選択する際に用いる周波帯選択表を示す図周波帯決定部が電池残量に基づいて周波帯を決定する際に用いる周波帯決定表を示す図基地局が行う移動局との通信で利用する周波帯を決定する処理のメインルーチンを示すフローチャート基地局が行う移動局との通信で利用する周波帯を決定する処理のメインルーチンを示すフローチャートメインルーチン中に行われるサブルーチンであるシングルモード通信処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャートシングルモード通信処理中に行われるサブルーチンである周波帯設定処理を示すフローチャート波帯設定処理中に行われるサブルーチンである電池容量による周波帯設定処理を示すフローチャート第２の実施形態の通信システムを示すブロック図周波帯決定部が接続回線数に基づいて周波帯を決定する際に用いる周波帯決定表を示す図マルチモードが利用された際の通信処理（マルチモード通信処理）を示すフローチャート特開２００４−１８６９２３号公報に開示された通信システムを示すブロック図

符号の説明

移動局５
基地局１０
アンテナ１１
無線部１２
通信部１３
通信プロトコル処理部１４
移動局状態管理部１５
チャネル決定部１６
高周波帯無線部１２ａ
中周波帯無線部１２ｂ
低周波帯無線部１２ｃ
高周波帯通信部１３ａ
中周波帯通信部１３ｂ
低周波帯通信部１３ｃ
周波帯選択部１６１
周波帯決定部１６３
チャネル設定部１６５
接続回線状態管理部２１

Claims

複数の周波帯での各無線通信が可能な通信システムで用いられ、セル内に位置する移動局との通信の制御を行う基地局であって、
前記移動局から送られた当該移動局の状態に関する情報に基づいて、前記複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択し、当該選択した周波帯内のチャネルで通信を行うよう前記移動局に指示し、
前記移動局の状態に関する情報には、前記移動局の位置情報及び電池残量に関する情報が含まれ、
前記基地局は、
前記移動局の位置情報及び前記移動局の位置に関する履歴から前記移動局の移動速度を算出し、前記移動局の位置に基づいて、前記移動局の前記基地局からの距離を算出する移動局状態管理部と、
前記移動局の移動速度及び前記移動局の前記基地局からの距離に基づいて、前記複数の周波帯の中から１つの周波帯を選択する周波帯選択部と、
前記移動局の電池残量がしきい値以上であれば、前記周波帯選択部によって選択された周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定し、前記移動局の電池残量が前記しきい値未満であれば、前記周波帯選択部によって選択された周波帯以下の周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定する周波帯決定部と、
前記周波帯決定部によって決定された周波帯内より、前記移動局との通信に利用するチャネルを決定するチャネル設定部と、
を備えることを特徴とする基地局。
請求項１に記載の基地局であって、
前記周波帯決定部は、前記移動局の電池残量が前記しきい値未満のときは、前記周波帯選択部で高周波帯が選択されても中周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定し、前記周波帯選択部で前記中周波帯が選択されても低周波帯を前記移動局との通信に利用する周波帯として決定することを特徴とする基地局。
請求項１又は２に記載の基地局であって、
前記基地局は、前記セル内の各周波帯の接続回線数を管理する接続回線状態管理部を備え、
前記周波帯決定部は、前記移動局との通信に利用する周波帯、及び前記接続回線状態管理部によって管理されている前記選択された周波帯の接続回線数に基づいて、前記移動局との通信に利用する周波帯を最終的に決定し、
前記チャネル設定部は、前記周波帯決定部によって最終的に決定された周波帯内より、前記移動局との通信に利用するチャネルを決定することを特徴とする基地局。