JP5056850B2 - 移動体通信システムおよび位置登録方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信システムおよび位置登録方法に関するものである。

一般に、携帯電話等の移動体通信システムでは、セルラー方式が主流となっている。セルラー方式では、移動局は、自身の移動に伴って、無線通信による接続先を次々と最寄りの基地局に切り替えながら通信を継続する。ここで、一つの基地局が移動局との通信を担当する領域（セル）を基地局エリアと呼ぶことにする。

また、移動局は、ネットワークからの着信を受け付けるために、現在位置の最寄りの基地局をネットワークに通知する。これを位置登録という。セルラー方式では、この位置登録に関しても領域が設定されており、移動局が存在する領域が変わるたびに位置登録を行う必要がある。ここでは、この位置登録に関する領域を位置登録エリアと呼ぶことにする。すなわち、移動局は、位置登録エリアが変わるたびに位置登録を行う。

図８は、従来の基地局エリア、位置登録エリアおよび呼び出しエリアを説明する図である。なお、呼び出しエリアとは、移動局を呼び出す際の領域のことである。図８に示すように、複数の隣接する基地局エリア２，３，４，５が組み合わされて一つの位置登録エリア６，７が構成される。移動局１を呼び出す際には、制御局装置は、その移動局１が存在する呼び出しエリア８内の全ての基地局（図示省略）から呼び出す。呼び出しエリア８，９は、位置登録エリア６，７と同じである。

従って、位置登録エリアが小さいと、移動局がいくつもの位置登録エリアに跨がって移動することになるため、位置登録の頻度が増える。位置登録の頻度が増えると、移動局装置の消費電力が増えてしまう。一方、位置登録エリアが大きいと、そこに含まれる基地局の数が増えるため、移動局の呼び出しを行う基地局の数が増える。この場合には、不要なシグナリングが増えて干渉が発生するおそれがある。移動局装置の消費電力を削減したり、不要なシグナリングによる干渉を抑制するためには、最適な位置登録エリアの設定が重要となる。その対策として、移動局の移動速度に応じて位置登録エリアの大きさを変化させる方法が提案されている。

ところで、移動量に基づいて位置通知を行う位置検索端末装置が提案されている。この端末装置は、加速度を検出する加速度検出手段と、この加速度を積分し移動量を累積して算出する移動量算出手段と、この移動量が閾値を超えるときに位置通知を送信する位置通知手段とを備えたことを特徴とする（例えば、特許文献１参照。）。また、車載用の移動体通信装置等において、位置登録エリアの配置間隔と同距離を車両が移動する度に位置登録エリア間を移動したものとして位置確認動作を実行するように移動体通信装置を制御することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−１４２２４５号公報（［請求項１］） 特開２００６−１５７４０２号公報（段落番号［００８５］〜［００８６］）

しかしながら、移動局の移動速度に応じて位置登録エリアの大きさを変化させる場合、移動局およびネットワークは、移動局の移動速度の情報、およびそれに応じた位置登録エリアの情報を予め知っておく必要がある。また、通常、位置登録エリアが地理的に固定されているため、移動局装置を携帯した多数のユーザが列車やバスで一緒に移動する場合のように、多数の移動局が同時に位置登録エリアの境界を通過すると、それらの移動局が一斉に位置登録を行うことになる。それによってシグナリング量が増え、ネットワークが一時的に輻輳するおそれがある。

この対策として、一般に、複数の移動局を複数のグループに分け、グループ毎に異なる位置登録エリアを設定する方法が用いられている。しかし、この方法では、移動局は、自分が属するグループを予め知っておく必要がある。また、この方法と、上述した移動局の移動速度に応じて位置登録エリアの大きさを変化させる方法を組み合わせると、移動局が把握しておくべき情報量がより一層多くなってしまう。さらに、これらの位置登録方法では、移動局は、位置登録を行うか否かを判断するために、常に自分がどの基地局エリアに属するかということを確認する必要がある。従って、移動局装置の消費電力が大きくなるという問題点がある。

また、移動局の位置登録に前記特許文献１の提案を適用する場合には、移動局装置に加速度センサを設ける必要があるため、移動局装置の大型化を招くという問題点と、同一の位置登録エリア内で頻繁に移動を繰り返した結果、累積した移動量が閾値を超えた場合でも、位置登録が行われるという問題点がある。また、前記特許文献２の提案を適用する場合には、移動局が位置登録エリアの配置間隔よりも短い距離だけ移動して隣の位置登録エリア内に入っても、位置登録エリア間を移動したものと判断されないため、位置登録のタイミングが遅れるという問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動局装置の消費電力を削減できる移動体通信システムおよび位置登録方法を提供することを目的とする。また、本発明は、位置登録に伴うシグナリング量を削減することができる移動体通信システムおよび位置登録方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、全地球測位システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などを利用して移動局の現在位置を測定し、その現在位置が、移動局が最後に位置登録をしたときの位置から所定の距離Ｄだけ離れたら、移動局が再度、位置登録を行うことを特徴とする。従って、位置登録エリアは、位置登録するときの移動局の位置を中心として前記距離Ｄを半径とする範囲となる。

また、ネットワークは、移動局を呼び出す際に、その移動局が最後に位置登録した位置を中心として前記距離Ｄを半径とする範囲内に、基地局エリアの一部または全部が含まれるすべての基地局から移動局を呼び出す。この場合、呼び出しエリアは、位置登録エリアと同じになる。あるいは、呼び出しエリアの半径をＤよりも少し大きくなるようにしてもよい。この場合、呼び出しエリアは、位置登録エリアよりも少し大きくなる。

この発明によれば、移動局において、移動速度の情報、位置登録エリアの情報、グループの情報および基地局エリアの情報などを把握する必要がなくなる。また、位置登録を行うタイミングが移動局ごとに異なるので、一緒に移動する多数の移動局が一斉に位置登録を行うような事態が起こらなくなる。さらに、位置登録の頻度と移動局を呼び出す基地局の数を考慮して前記距離Ｄを決めることにより、位置登録エリアの大きさを最適に設定することができるので、移動局装置の消費電力を抑えつつ、移動局を呼び出す際のシグナリング量を減らして干渉を抑制することができる。また、移動局が位置登録を行った時間間隔と基地局の位置に基づいて、ネットワークは移動局の移動速度や移動方向を推定することができる。

本発明によれば、移動局での各種情報の把握が不要となるので、移動局装置の消費電力を削減することができるという効果を奏する。また、同時に位置登録を行う移動局の数が抑制されるので、移動局の位置登録に伴うシグナリング量を削減することができるという効果を奏する。

図１は、この発明の実施の形態にかかる基地局エリアおよび位置登録エリアを説明する図である。 図２は、この発明の実施の形態にかかる呼び出しエリアの一例を説明する図である。 図３は、この発明の実施の形態にかかる呼び出しエリアの他の例を説明する図である。 図４は、この発明の実施の形態にかかる移動局装置の構成を示す図である。 図５は、この発明の実施の形態にかかる位置登録方法を説明する図である。 図６は、この発明の実施の形態にかかる制御局装置の構成を示す図である。 図７は、この発明の実施の形態にかかる移動局呼び出し方法を説明する図である。 図８は、従来の基地局エリア、位置登録エリアおよび呼び出しエリアを説明する図である。

符号の説明

１ 移動局
２，３，４，５ 基地局エリア
１５，１６，１７，１９，５０ａ，５０ｂ 基地局
１１，１２ 位置登録エリア
１３ 移動局が最後に位置登録した位置
１４，１８ 呼び出しエリア
３０ 移動局装置
３４ 位置測定部
３５，４１ 位置記憶部
３６ 移動距離算出部
３７ 位置登録部
４０ 制御局装置
４２ 呼び出し基地局判定部

以下に、本発明にかかる移動体通信システムおよび位置登録方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施の形態にかかる基地局エリアおよび位置登録エリアを説明する図である。図１に示すように、移動局１は、電源が投入された直後に最初の位置登録を実行し、そのときに自分が存在する基地局エリア３の基地局（図示省略）に自分の位置を通知する。このときの位置登録エリア１１は、移動局１の現在位置を中心とする半径Ｄの円形の領域である。ここで、半径Ｄは、予めネットワークの管理者等によって設定されている。ネットワークおよび移動局１は、このＤの値を知っている。

この状態から図１に矢印１０で示すように、移動局１が移動し、電源投入直後に位置登録した位置から距離Ｄだけ離れると、移動局１は、電源投入直後の位置登録エリア１１の境界に達する。この境界を超えて今までの位置登録エリア１１の外に移動局１が出ると、移動局１は、再度、位置登録を行い、そのときに自分が存在する基地局エリア４の基地局（図示省略）に自分の位置を通知する。このときの位置登録エリア１２も、移動局１の現在位置を中心とする半径Ｄの円形の領域である。

このように、実施の形態では、移動局１は、最後に位置登録した位置から距離Ｄよりも遠くに離れるたびに位置登録を行う。その際の位置登録エリアは、移動局１の現在位置を中心とする半径Ｄの円形の領域である。

図２は、この発明の実施の形態にかかる呼び出しエリアの一例を説明する図である。図２において、移動局１が最後に位置登録した位置１３を×印で示す。図２に示すように、ネットワークが移動局１を呼び出す際の呼び出しエリア１４は、移動局１が最後に位置登録した位置１３を中心として前記距離Ｄを半径とする範囲である。従って、呼び出しエリア１４は、移動局１が最後に位置登録したときの位置登録エリア１１と同じになる。

この呼び出しエリア１４内に、基地局エリアの一部または全部が含まれるすべての基地局から移動局を呼び出す。図２の例では、符号３を付した基地局エリアは呼び出しエリア１４内に含まれており、符号２と符号４を付した基地局エリアは、それらの一部が呼び出しエリア１４に含まれている。従って、この場合、これら三つの基地局エリア２，３，４の各基地局１５，１６，１７から移動局１を呼び出す。

ところで、移動局の呼び出しを行う場合、基地局の配置や基地局エリアが均一でないなどの理由によって、位置登録エリアと呼び出しエリアに不整合が生じる場合がある。このような場合に対処するため、図３に示す例のように、呼び出しエリアを位置登録エリアよりも大きくしてもよい。このようにすれば、より確実に移動局の呼び出しを実行することができる。

図３は、この発明の実施の形態にかかる呼び出しエリアの他の例を説明する図である。図３に示す例では、呼び出しエリア１８の半径は、［Ｄ＋α］である。［Ｄ＋α］は、Ｄよりも少し大きい程度である。従って、この場合の呼び出しエリア１８は、移動局１が最後に位置登録したときの位置登録エリア１１よりも少し大きくなる。図２の例では、符号２、符号３、符号４および符号５を付した四つの基地局エリアの一部または全部が呼び出しエリア１８に含まれているので、これら四つの基地局エリア２，３，４，５の各基地局１５，１６，１７，１９から移動局１を呼び出す。

図４は、この発明の実施の形態にかかる移動局装置の構成を示す図である。図４に示すように、移動局装置３０は、アンテナ３１、受信機３２、送信機３３、位置測定部３４、位置記憶部３５、移動距離算出部３６、位置登録部３７、制御部３８およびデータ処理部３９を備えている。受信機３２は、基地局から送られてくる信号をアンテナ３１を介して受信する。送信機３３は、基地局へ信号を送信する。

位置測定部３４は、移動局の現在位置を測定する。特に限定しないが、例えば、位置測定部３４は、全地球測位システムの受信機で構成される。つまり、実施の形態では、移動局は、全地球測位システムを利用して自分の現在位置を知る。従って、移動局の現在位置は、緯度と経度の情報で表される。位置記憶部３５は、メモリで構成されており、移動局が最後に位置登録をしたときの位置を記憶する。

移動距離算出部３６は、位置記憶部３５に記憶された位置から、位置測定部３４により測定された移動局の現在位置までの直線距離を算出する。例えば、２地点間の直線距離ｄは、次の（１）式から求められる（インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｎｅｗｅｂ．ｎｅ．ｊｐ／ｗｄ／ｎｏｂｕａｋｉ／Ｎｅｗ＿Ｈｏｍｅｐａｇｅ／ｏｋｉｎａｗａ７０３．ｈｔｍ＞）。
ｄ＝６３６９×Δ ・・・（１）

ここで、Δ（ｒａｄ）は、地点Ａの緯度および経度をそれぞれｘ０およびｙ０とし、地点Ｂの緯度および経度をそれぞれｘ１およびｙ１とすると、次の（２）式、（３）式および（４）式から求められる。
ｘ０’＝ｘ０−１１．５５ｓｉｎ（２×ｘ０） ・・・（２）
ｘ１’＝ｘ１−１１．５５ｓｉｎ（２×ｘ１） ・・・（３）
ｃｏｓΔ＝ｃｏｓ（ｘ０’）ｃｏｓ（ｘ１’）ｃｏｓ（ｙ０−ｙ１）＋ｓｉｎ（ｘ０’）ｓｉｎ（ｘ１’） ・・・（４）

位置登録部３７は、移動距離算出部３６により算出された距離が前記距離Ｄを超えるときに、その時点で移動局が存在する基地局エリアの基地局に、位置測定部３４により測定された現在位置を、送信機３３およびアンテナ３１を介して通知する。その際、移動局は、自分の位置のみを通知する。制御部３８は、受信信号の受信レベルに基づいて通常のハンドオーバなどの制御を行うとともに、全体の制御を司る。データ処理部３９は、受信信号の復調や復号処理、送信データの符号化や変調処理、およびその他のデータ処理を行う。

図５は、この発明の実施の形態にかかる位置登録方法を説明する図である。まず、移動局装置３０の電源が投入されると、直ちに、位置測定部３４は、移動局の現在位置を測定し、位置登録を実行する。また、位置登録された現在位置の情報は、移動局が最後に位置登録をしたときの位置（ｘ０，ｙ０）の情報として位置記憶部３５に記憶される。次いで、図５に示すように、位置測定部３４は、移動局の現在位置（ｘ１，ｙ１）を測定する（ステップＳ１）。

次いで、移動距離算出部３６は、その現在位置（ｘ１，ｙ１）の情報と位置記憶部３５に記憶されている位置（ｘ０，ｙ０）の情報に基づいて、前記（１）〜（４）式に従って、２地点間の直線距離ｄを求める。そして、位置登録部３７は、その距離ｄと前記距離Ｄを比較することによって、現在位置（ｘ１，ｙ１）が最後の登録位置（ｘ０，ｙ０）から距離Ｄだけ離れたか否かを判断する（ステップＳ２）。

離れていない場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、位置登録処理を終了する。一方、距離Ｄだけ離れた場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、位置登録部３７は、位置登録を実行する（ステップＳ３）。また、現在位置（ｘ１，ｙ１）の情報は、移動局が最後に位置登録をしたときの位置（ｘ０，ｙ０）の情報として位置記憶部３５に記憶される。それによって、位置記憶部３５に記憶されているｘ０およびｙ０は、それぞれ、ｘ１およびｙ１に更新される（ステップＳ４）。そして、位置登録処理が終了する。以上のステップＳ１〜Ｓ４の位置登録処理を、移動局の現在位置を測定するたびに行う。

図６は、この発明の実施の形態にかかる制御局装置の構成を示す図である。図６に示すように、制御局装置４０は、位置記憶部４１および呼び出し基地局判定部４２を備えている。制御局装置４０には、複数の基地局５０ａ，５０ｂが接続されている。位置記憶部４１は、移動局装置３０の位置登録部３７により通知された移動局の位置を記憶する。

呼び出し基地局判定部４２は、位置記憶部４１に記憶されている移動局の位置の情報と、前記距離Ｄに基づいて、移動局を呼び出す際に使用する基地局を判定する。具体的には、位置記憶部４１に記憶された位置、すなわち移動局が最後に位置登録をしたときの位置を中心とする半径Ｄの呼び出しエリア内に基地局エリアの一部または全部が含まれるすべての基地局を、移動局を呼び出す際に使用する基地局と判定する。

これは、移動局は、最後に位置登録をしたときの位置から半径Ｄの範囲内に存在するからである。なお、呼び出しエリアの半径を［Ｄ＋α］としてもよい。なお、制御局装置４０には、その他にも制御部などが備えられているが、それについては、本発明の要旨ではないので、説明を省略する。基地局５０ａ，５０ｂは、送信機５１、受信機５２およびアンテナ５３を備えている。制御局装置４０は、基地局５０ａ，５０ｂのアンテナ５３および受信機５２を介して、移動局から位置情報を取得する。

図７は、この発明の実施の形態にかかる移動局呼び出し方法を説明する図である。図７に示すように、まず、制御局装置４０は、移動局に着呼があるか否かを判定する（ステップＳ１１）。着呼がない場合には（ステップＳ１１：Ｎｏ）、移動局の呼び出し処理を終了する。一方、着呼がある場合には（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、呼び出し基地局判定部４２は、位置記憶部４１を参照して移動局の登録位置（ｘ，ｙ）を確認する（ステップＳ１２）。次いで、呼び出し基地局判定部４２は、ステップＳ１２で確認した移動局の登録位置（ｘ，ｙ）を中心とする半径Ｄの呼び出しエリア内に基地局エリアの一部または全部が含まれるすべての基地局を、移動局を呼び出す際に使用すると判定する（ステップＳ１３）。

次いで、制御局装置４０は、ステップＳ１３で移動局の呼び出しに使用すると判定された基地局の送信機５１およびアンテナ５３を介して、移動局の呼び出しを行う（ステップＳ１４）。そして、移動局の呼び出し処理を終了する。なお、呼び出しエリアの半径を［Ｄ＋α］とする場合には、図７に示すフローチャートのステップＳ１３において、半径Ｄを半径［Ｄ＋α］とすればよい。

実施の形態によれば、移動局において、移動速度の情報、位置登録エリアの情報、グループの情報および基地局エリアの情報などを把握する必要がなくなるので、移動局装置の消費電力を削減することができる。また、位置登録を行うタイミングが移動局ごとに異なり、一緒に移動する多数の移動局が一斉に位置登録を行うような事態が起こらなくなるので、移動局の位置登録に伴うシグナリング量を削減することができる。

さらに、位置登録の頻度と移動局を呼び出す基地局の数を考慮して前記距離Ｄまたは［Ｄ＋α］を決めることにより、位置登録エリアの大きさを最適に設定することができるので、移動局装置の消費電力を抑えつつ、移動局を呼び出す際のシグナリング量を減らして干渉を抑制することができる。また、移動局が位置登録を行った時間間隔と基地局の位置に基づいて、ネットワークは移動局の移動速度や移動方向を推定することができる。

特に、第３世代の移動体通信システムの標準化団体である３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において標準化が進められているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、伝送レートの高速化に伴って基地局エリアが小さくなる傾向にある。実施の形態によれば、基地局エリアの大きさに関係なく、位置登録エリアの大きさを決めることができるので、３ＧＰＰのＬＴＥに有効である。ＬＴＥの仕様については、３ＧＰＰ ＴＲ ２５．９１３ Ｖ７．３．０（２００６−０３）に開示されている。

なお、移動局装置３０の位置測定部３４は、移動局の現在位置を測定することができれば、全地球測位システムを利用する構成のものでなくてもよい。また、移動距離算出部３６は、２地点間の直線距離を算出することができれば、前記（１）〜（４）式を用いる構成のものでなくてもよい。

以上のように、本発明にかかる移動体通信システムおよび位置登録方法は、セルラー方式において位置登録を行うシステムに有用であり、特に、携帯電話システムにおける３ＧＰＰのＬＴＥに適している。

Claims (7)

1. 複数の基地局と、移動局と、制御局とを備えた移動体通信システムにおいて、
   前記移動局は、
   当該移動局の現在位置を測定する測定手段と、
   当該移動局が最後に位置登録をした際の位置を記憶する第１の記憶手段と、
   前記第１の記憶手段に記憶された位置から、前記測定手段により測定された当該移動局の現在位置までの距離を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された距離が閾値を超えるときに、前記測定手段により測定された当該移動局の現在位置の位置登録を行う登録手段と、を備え、
   前記制御局は、
   前記移動局の前記登録手段により登録された位置を記憶する第２の記憶手段と、
   前記第２の記憶手段に記憶された位置を中心として前記閾値以上の距離を半径とする範囲内に、前記移動局との通信を担当する領域の少なくとも一部が含まれるすべての前記基地局を、前記移動局を呼び出す際に使用する基地局と判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする移動体通信システム。
2. 前記算出手段は、２点間の直線距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記測定手段は、全地球測位システムの受信機で構成されることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
4. 前記判定手段は、前記第２の記憶手段に記憶された位置を中心として前記閾値よりも大きい距離を半径とする範囲内に、移動局との通信を担当する領域の少なくとも一部が含まれるすべての基地局を、移動局を呼び出す際に使用する基地局と判定することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
5. 複数の基地局と、移動局と、制御局とを備えた移動体通信システムの位置登録方法において、
   前記移動局は、
   当該移動局の現在位置を測定する測定ステップと、
   当該移動局が最後に位置登録をした際の位置から、前記測定ステップにより測定された当該移動局の現在位置までの距離を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップにより算出された距離が閾値を超える場合に、前記測定ステップにより測定された当該移動局の現在位置の登録を行う登録ステップと、を含み、
   前記制御局は、
   前記移動局について前記登録ステップにより登録された位置を中心として前記閾値以上の距離を半径とする範囲内に、前記移動局との通信を担当する領域の少なくとも一部が含まれるすべての前記基地局を、前記移動局を呼び出す際に使用する基地局と判定する判定ステップを含むことを特徴とする位置登録方法。
6. 前記算出ステップでは、２点間の直線距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置登録方法。
7. 前記測定ステップでは、全地球測位システムにより現在地を測定することを特徴とする請求項５に記載の位置登録方法。

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