JP5319490B2 - 基地局システム、基地局制御装置、及び端末位置算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムにおける、基地局システム、基地局制御装置、及び端末位置算出方法に関する。

セルラ通信システムでは、通信中の端末の移動に伴って接続先の基地局を切り替えるハンドオーバが行なわれる。例えばＰＨＳシステムは、マクロセルに比べてセル半径(無線基地局装置との通信が可能なエリア)が小さいマイクロセルを利用している。このため、高速に移動している端末に対しては、高速でハンドオーバを行なわないと通信が切断されかねない。

特許文献１には、ハンドオーバの頻度を低減する移動通信端末が記載されている。この移動端末は、一定の周期で接続中の基地局及びその周辺の基地局から到来する電波の受信電界強度から、自端末の位置（緯度経度）を算出している。ハンドオーバが必要な場合、算出結果に基づいてハンドオーバ先の基地局が選択される。

特開２００２−２７５１９号公報（段落００２７〜００３０、図２）

しかしながら、特許文献１に記載の移動通信端末では、移動通信端末内に各基地局の位置情報（緯度及び経度）を備える必要がある。このため、セル半径が小さいシステムでは移動通信端末内に多数の基地局の位置情報を格納しなくてはならず、必要な記憶容量が増大する。また、基地局の位置が変更する場合等には、移動通信端末において何らかの方法で情報を更新する必要がある。更に、一定の周期で位置を算出しているため、移動通信端末が高速で移動している場合には、算出が移動に追いつかないおそれがある。従って、特許文献１に記載の技術では、移動通信端末の位置を精度良く算出できない。

本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、通信端末の位置を精度良く測定できる基地局システム、基地局制御装置、及び端末位置算出方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る基地局システムは、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置とは別に設置されて前記複数の基地局装置を制御する基地局制御装置とを具備する基地局システムであって、前記基地局制御装置は、前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段による複数回の算出結果に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出手段を具備する。

本発明の一実施形態に係る基地局制御装置は、複数の基地局装置を制御する基地局制御装置であって、前記複数の基地局とは別個に設置され、前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、前記距離算出手段によって算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段による複数回の算出結果に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出手段を具備する。

本発明の一実施形態に係る端末位置算出方法は、複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置を制御する基地局制御装置とを具備する基地局システムにおいて用いられる端末位置算出方法であって、前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出ステップと、前記距離算出ステップによって算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、前記位置算出ステップによる複数回の算出結果に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出ステップを具備する。

本発明の一実施形態に係る端末位置算出方法は、複数の基地局装置を制御する基地局制御装置において用いられる端末位置算出方法であって、前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出ステップと、前記距離算出ステップによって算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、前記位置算出ステップによる複数回の算出結果に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出ステップを具備する。

本発明の一実施形態に係る基地局システム、基地局制御装置、及び端末位置算出方法によれば、通信端末の位置を精度良く測定することができる。

本発明の一実施形態に係る移動通信システムの概略を示すシステム図。 図１に示す通信端末、基地局装置、及び基地局制御装置の機能を示す機能ブロック図。 通信端末の位置及び移動速度の測定動作の一例を示すシーケンス図。 図３の通信端末の位置及び移動速度の測定動作が行なわれる際の各装置の配置の一例を示す模式図。 基地局制御装置が各基地局装置から受信した受信時間の一例を示すテーブル。 通信端末が存在しうる位置を示す推定位置軌道を模式的に示した図。 任意に定められた座標平面上で移動する通信端末について、移動速度を算出する例を模式的に表す図。 端末位置情報データベースに格納される各通信端末の位置及び移動速度の測定結果の一例を示す図。 ハンドオーバ直後の測定周期を変更する場合の測定動作の一例を示すシーケンス図。 通信端末の移動速度に応じて測定周期を変更する場合の測定動作の一例を示すシーケンス図。 基地局制御装置において行なわれるハンドオーバ予測の一例を模式的に表す図。

以下、図面を参照して本発明による移動通信システムの実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動通信システムの概略を示すシステム図である。この移動通信システムは、基地局システム１０、ゲートウェイ装置２０、ＩＰ網３０、及び公衆交換電話網（public switched telephone network;ＰＳＴＮ）４０からなり、複数の通信端末５ａ〜５ｍ（ｍは任意の整数）は基地局システム１０と無線通信を行なう。

基地局システム１０は、例えば図１に示すように、基地局制御装置１１と複数の基地局装置１２ａ〜１２ｎ（ｎは任意の整数）とが別個に設けられた分離型の基地局システムを構成している。本実施形態では、基地局制御装置１１と基地局装置１２ａ〜１２ｎとの間は例えば光ケーブル等で有線接続されているものとする。基地局装置１２ａ〜１２ｎは、アンテナ１３ａ〜１３ｎをそれぞれ具備している。それぞれの基地局装置は、自身を中心として所定の半径を有する無線カバー範囲（セル）を有する。基地局装置は、セル内にある通信端末と無線通信を行なうことができる。基地局システム１０が、例えばＰＨＳサービスを提供する場合、セルの半径は１００ｍ〜５００ｍ程度（マイクロセル）となる。また、基地局制御装置１１と基地局装置１２ａ〜１２ｎとの間では、時刻同期がとられているものとする。

通信端末５ａ〜５ｍは、基地局装置との無線通信が可能な移動通信端末であり、いずれかのセルにおいて、当該セルの中心にある基地局装置に無線接続される。通信端末５ａ〜５ｍが通信中にセル間を移動する場合、ハンドオーバが行われて接続先の基地局装置が順次切り替えられる。

ゲートウェイ装置２０には、基地局制御装置１１、ＩＰ網３０、及び公衆交換電話網４０が接続されている。ゲートウェイ装置２０はネットワーク同士を接続する機能を有し、接続されるネットワークに合わせてデータのフォーマットやアドレス、プロトコルなどを変換する。

ＩＰ（Internet protocol）網３０は、例えばインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）が提供する広域イーサネット（登録商標）やＩＰ−ＶＰＮ（IP-Virtual Private Network）接続サービスなどのパケット通信網である。

公衆交換電話網４０は、例えばＩＳＤＮ網等の回線交換網である。公衆交換電話網４０では、端末同士を回線交換方式で接続して音声通話が行なわれる。また、端末と回線との間にモデムを接続してデータ通信を行なうこともできる。

図２は、図１に示す通信端末、基地局装置、及び基地局制御装置の本実施形態に係る機能を示す機能ブロック図である。

図２に示される通信端末５０は、図１の通信端末５ａ〜５ｍに共通する機能を具備しており、通信端末５ａ〜５ｍを代表して図示されている。また、図２に示される基地局装置１２０は、図１の基地局装置１２ａ〜１２ｎに共通する機能を具備しており、基地局装置１２ａ〜１２ｎを代表して図示されている。

通信端末５０は、アンテナ５１０、無線インタフェース部５２０、制御部５３０、入出力インタフェース部５４０、入力装置５４１、及び出力装置５４２を備えている。

アンテナ５１０は、基地局装置１２０から通信端末５１０に送られた無線信号を検出し、また通信端末５１０から基地局装置１２０へ送信されるデータを射出する。無線インタフェース部５２０は、アンテナ５１０を介した基地局装置１２０との通信を制御する。

制御部５３０は、図示しないＣＰＵ、プログラムメモリ、及びワークメモリを備え、通信端末５０の動作全体を制御する。制御部５３０は、呼接続部５３１、通信制御部５３２、要求受信制御部５３３、端末情報送信制御部５４４、及び端末情報格納部５４５を備えている。これらの各部の機能は、ＣＰＵがプログラムメモリに予め記憶された所定のプログラムを実行することで実現され得る。

呼接続部５３１は、基地局制御装置１１との間で呼を確立したり、確立した呼を切断したりするための呼制御を行なう。呼制御は、発信者と着信者の間で、通信路の確保や切断等の処理を行う制御である。通信制御部５３２は、基地局装置１２０を介して基地局制御装置１１との間で行われる通話やデータ通信等の通信を制御する。

要求受信制御部５３３は、基地局制御装置１１から基地局１２０を介して送信される要求信号を受信して、当該要求信号によって要求されている情報を特定する。例えば通信端末５０の端末情報の送信を要求する端末情報要求が送信された場合、要求受信制御部５３３は、受信した要求信号から、端末情報の送信が要求されていることを特定する。

端末情報送信制御部５４４は、受信した端末情報要求に応じて、端末情報格納部５４５に格納された通信端末５０の端末情報を、基地局１２０に送信する。

端末情報格納部５４５は、通信端末５０に固有の端末情報（例えば端末装置の製造番号、当該端末装置に割り当てられた電話番号、メールアドレス等）を保持する記憶装置である。端末情報は予め端末情報格納部５４５に格納されているものとする。

入出力インタフェース５４０は、制御部５３０と入力装置５４１及び出力装置５４２との間のデータのやり取りを制御する。入力装置５４１は、例えば指示情報を入力するためのキー入力部や音声入力のためのマイクロフォン等であってもよい。出力装置５４２は、例えばＬＣＤ等の表示装置や音声出力のためのスピーカ等であってもよい。

基地局装置１２０は、アンテナ１３０、無線インタフェース部１３１、無線信号処理部１３２、信号変換部１３３、有線信号処理部１３４、有線インタフェース部１３５、及び制御部１４０を備えている。

アンテナ１３０は、通信端末５０から基地局装置１２０に送られた無線信号を検出し、また基地局装置１２０から通信端末５０へ送信されるデータを出射する。無線インタフェース部１３１は、アンテナ１３０を介した通信端末５０との通信を制御する。

無線信号処理部１３２は、アンテナ１３０によって検出された無線信号に周波数変換処理、復調処理、復号処理等所定の信号処理を行う。また無線信号処理部１３２は、通信端末１５０へ送出される信号に符号化処理、変調処理、周波数変換処理等の所定の信号処理を行ってアンテナ１３０へ出力する。

信号変換部１３３は、制御部１４０の制御の下で、無線信号処理部１３２から出力された無線信号を有線通信用の形式に変換する。変換された信号は有線信号処理部１３４に出力される。また信号変換部１３３は、制御部１４０の制御の下で、基地局制御装置１１から光ケーブルを介して送られた信号を無線送信用の形式に変換する。無線送信可能な形式に変換された信号は、無線信号処理部１３２に送られ、無線インタフェース部１３１及びアンテナ１３０を介して送出される。

有線信号処理部１３４は、信号変換部１３３から出力された有線通信用の信号に、符号化処理、変調処理等所定の信号処理を行って、有線インタフェース部１３５に出力する。また有線信号処理部１３４は、有線インタフェース部１３５から出力された信号に、復調処理、復号処理等所定の信号処理を行って、信号変換部１３３に出力する。

有線インタフェース部１３５は、有線信号処理部１３４から出力された信号を、有線通信可能な信号形式に（光ケーブルを介した通信が可能な光信号）に変換して基地局制御装置１１へ送出する。また有線インタフェース部１３５は、基地局装置１１から光ケーブルを介して送られた光信号を、有線信号処理部１３４による処理が可能な信号形式（電気信号）に変換する。

制御部１４０は、図示しないＣＰＵ、プログラムメモリ、及びワークメモリを備え、基地局装置１２０の動作全体を制御する。制御部１４０は、通信制御部１４１、端末情報中継部１４２、待ち受け制御部１４３、計時制御部１４４及びタイマ１４５を備えている。これらの各部の機能は、ＣＰＵがプログラムメモリに予め記憶された所定のプログラムを実行することで実現され得る。

通信制御部１４１は、通信端末５０及び基地局制御装置１１との通話やデータ通信等の通信を制御する。端末情報中継部１４２は、基地局制御装置１１から送信された端末情報要求信号の情報端末５０への伝送を中継し、通信端末５０から送信された端末情報の基地局制御装置１１への伝送を中継する。

待ち受け制御部１４３は、基地局制御装置１１から送信される待ち受け要求信号を受信して、当該待ち受け信号に応答して通信端末５０からの端末情報を待ち受ける待ち受け状態に入る。また、通信端末５０から送信された端末情報を基地局制御装置１１に中継した後、待ち受け状態を解除する。

計時制御部１４４は、基地局制御装置１１からの待ち受け要求を受信した時刻、通信端末５０からの端末情報を受信した時刻を、タイマ１４５がカウントしている時刻情報に基づいて測定する。そして、待ち受け要求の受信から端末情報の受信までに要した時間（受信時間）を算出する。

基地局制御装置１１は、有線インタフェース部１１０、パケットスイッチ部１２５、制御部１６０、端末位置データベース１７０、基地局情報データベース１８０及びネットワークインタフェース１９０を備えている。

有線インタフェース部１１０は、基地局装置１２０から光ケーブルを介して送られた光信号を、パケットスイッチ部１２５によって処理が可能な電気的なパケット信号に変換する。また、有線インタフェース部１１０は、パケットスイッチ部１２５から出力されたパケット信号を、有線通信可能な信号形式（光ケーブルを介した通信が可能な光信号）に変換して基地局装置１２０へ送出する。

パケットスイッチ部１２５は、ＩＰパケットの交換処理を制御する。パケットスイッチ部１２５は、制御部１６０の制御の下で、基地局装置１２０へ送出される信号を固定長のパケット信号に変換し有線インタフェース１１０に出力する。またパケットスイッチ部１２５は、有線インタフェース部１１０から出力されたパケット信号を読み取ってデータを復元する。

制御部１６０は、図示しないＣＰＵ、プログラムメモリ、及びワークメモリを備え、基地局制御装置１１の動作全体を制御する。制御部１６０は、呼接続部１６１、通信制御部１６２、要求生成制御部１６３、情報受信制御部１６４、及び端末位置・速度算出部１６５を備えている。これらの各部の機能は、ＣＰＵがプログラムメモリに予め記憶された所定のプログラムを実行することで実現され得る。

呼接続部１６１は、通信端末５０との間で呼を確立したり、確立した呼を切断したりするための呼制御を行なう。通信制御部１６２は、基地局装置１２０を介して通信端末５０との間で行われる通話やデータ通信等の通信を制御する。

要求生成制御部１６３は、基地局装置１２０に待ち受け状態に入るよう要求する待ち受け要求や、通信端末５０に端末情報の送信を要求する端末情報要求等の要求信号を生成する。

情報受信制御部１６４は、要求信号に応じて基地局装置１２０や通信端末５０から送信された情報を受信し、当該情報に含まれる端末情報や受信時間等の所要の情報を抽出する。

端末位置・速度算出部１６５は、情報受信制御部１６４が抽出した情報に基づいて通信端末５０の位置及び移動速度を算出する。

端末位置データベース１７０は、端末位置・速度算出部１６５によって算出された通信端末の位置及び移動速度が算出される都度、算出された位置及び移動速度を記憶するデータベースである（図８参照）。

基地局情報データベース１８０は、基地局制御装置１１に接続された基地局装置１２ａ〜１２ｎそれぞれの位置情報を格納している。基地局装置１２ａ〜１２ｎの位置座標は、任意の点を原点とした２次元の座標平面上で表される（図７参照）。

ネットワークインタフェース１９０は、基地局制御装置１１とゲートウェイ装置２０との間の通信を制御する。ネットワークインタフェース１９０は、ゲートウェイ装置２０から送信されたデータを、基地局制御装置１１において処理可能な形式に変換し、また基地局制御装置１１から送出されるデータを、ネットワーク上での転送が可能な形式に変換する。

次に、以上のように構成された移動通信システムにおいて実行される通信端末の位置及び移動速度の測定動作の詳細を説明する。

図３は、通信端末の位置及び移動速度の測定動作の一例を示すシーケンス図である。図４は、図３の通信端末の位置及び移動速度の測定動作が行なわれる際の各装置の配置の一例を示す模式図である。

図４には、４つの基地局装置１２ａ〜１２ｄが図示されている。基地局装置１２ａ〜１２ｄは、それぞれ無線カバー範囲（セルａ〜セルｄ）を有し、対応するセル内に通信端末がある場合に当該通信端末との通信が可能である。図３及び図４に示す例では、通信端末５ｆは、セルａ、セルｂ、及びセルｃが重複しているエリアに存在しており、基地局装置１２ｂとの間で通信を行なっている。

通信端末５ｆの位置及び移動速度の測定は、一例として、通信端末５ｆと基地局１２ｂとの通信中に行なわれる。どの基地局装置がどの通信端末と通信中であるのかを示す情報は、基地局制御装置１１において管理されているものとする。

基地局制御装置１１は要求生成制御部１６３によって、通信端末５ｆの端末情報を待ち受けるための待ち受け要求を生成し、接続されている基地局装置（図３及び図４では、１２ａ〜１２ｄ）に送信する（ステップＳ３０１）。待ち受け要求を受信した基地局装置それぞれの待ち受け制御部１４３は、通信端末５ｆから端末情報が送信されるのを待ち受ける待ち受け状態に入る。

基地局制御装置１１は要求生成制御部１６３によって、通信端末５ｆの端末情報を要求する端末情報要求を生成し、基地局装置１２ｂを介して通信端末５ｆに送信する（ステップＳ３０２）。

通信端末５ｆは端末情報送信制御部５４４によって、端末情報格納部５４５に格納された端末情報を通信可能な全ての基地局装置に送信する（ステップＳ３０３）。図４では通信端末５ｆはセルａ、セルｂ、及びセルｃに含まれているため、端末情報は基地局装置１２ａ、１２ｂ、及び１２ｃに受信される。

端末情報を受信した基地局装置１２ａ〜１２ｃはそれぞれ、当該端末情報、及び待ち受け情報の受信から端末情報の受信に要した受信時間情報を、基地局制御装置１１に送信する（ステップＳ３０４〜Ｓ３０６）。情報を送信したら、基地局装置１２ａ〜１２ｃの待ち受け制御１４３の待ち受け状態は解除される。また、端末情報を受信できなかった基地局装置１２ｄは、所定の時間経過後、端末情報の待ち受けを停止する。

基地局制御装置１１では端末位置・速度算出部１６５によって、各基地局装置から送られてきた情報に基づく通信端末５ｆの位置及び移動速度の算出が行われる（ステップＳ３０７）。算出された通信端末５ｆの位置及び移動速度は、端末位置データベース１７０に記憶される。

以上のステップＳ３０１〜Ｓ３０７の測定処理は、所定の時間間隔（Ｔ_０）で繰り返され、繰り返しの都度、算出された通信端末５ｆの位置及び移動速度が端末位置データベース１７０に蓄積されてもよい。

また、上述の例では、通信端末５ｆについての位置及び移動速度の測定について説明したが、他の通信端末５ａ〜５ｍについても同様の手順で位置及び移動速度が測定され、測定結果は端末位置データベース１７０に記憶される。

次に、基地局制御装置１１において実行される通信端末の位置・及び速度の算出処理（上述のステップＳ３０７）について詳細に説明する。

基地局制御装置１１の端末位置・速度算出部１６５は、各基地局装置から送られた端末情報の受信に要した受信時間に基づいて、各基地局装置と通信端末との間の距離を算出し、通信端末が取り得る位置を示す軌道の交点を求める。

図５は、基地局制御装置１１が各基地局装置から受信した受信時間の一例を示すテーブルである。このテーブルは、端末位置データベース１７０に格納されてもよいが、制御部１６０のワークメモリに一時的に記憶されるだけでもよい。図５に示す例では、基地局装置１２ａでは２０ｍｓｅｃ、基地局装置１２ｂでは１５ｍｓｅｃ、及び基地局装置１２ｃでは１０ｍｓｅｃの時間が、通信端末５ｆの端末情報の受信にかかっている。

これら端末情報の受信に要した受信時間と通信端末と基地局装置との間の無線通信に用いられる電波の伝播速度から、各基地局装置と通信端末５ｆとの間の距離が算出可能である。電波の伝播速度が１０ｍ／ｍｓｅｃである場合、基地局装置１２ａと通信端末５ｆとの距離は２００ｍ（＝１０ｍｓｅｃ×１０ｍ／ｍｓｅｃ）である。同様に、通信端末５ｆと基地局装置１２ｂとの間の距離は１５０ｍ、通信端末５ｆと基地局装置１２ｃとの間の距離は１００ｍと算出される。

従って、通信端末５ｆが存在しうる点は、基地局装置１２ａを中心とした半径２００ｍの円軌道（推定位置軌道Ａ）上にある。また、通信端末５ｆが存在しうる点は、基地局装置１２ｂを中心とした半径１５０ｍの円軌道（推定位置軌道Ｂ）上、及び基地局装置１２ｃを中心とした半径１００ｍの円軌道（推定位置軌道Ｃ）上にある。

図６は、通信端末５ｆの存在しうる位置を示す推定位置軌道Ａ〜Ｃを模式的に示した図である。図６に示すように、無線端末５ｆは、これらの軌道の交点上に存在するはずである。予め平面上の任意の点に原点（図７参照）を設定し、２次元座標軸を設定しておけば、当該交点の位置座標を求めることができる。

次に、通信端末の移動速度の算出について説明する。端末位置・速度算出部１６５は、通信端末の位置座標の算出結果から、通信端末の移動速度を求める。

図７は、任意に定められた座標平面上で移動する通信端末について、移動速度を算出する例を模式的に表す図である。図７に示す基地局装置１２ａ〜１２ｃ及び通信端末５ｆは、図６に示す基地局装置１２ａ〜１２ｃ及び通信端末５ｆと同じ装置であるとする。基地局装置１２ａ〜１２ｃ及び通信端末５ｆの位置は、任意の点を原点Ｏとし、東西方向にｘ軸（東向きを正とする）、南北方向にｙ軸（北向きを正とする）を設定した座標平面上で２次元の位置座標（ｘ，ｙ）によって表すことができる。

図７に示す例は、点Ｐ１にあった通信端末５ｆの位置が、次回の測定では点Ｐ２として求められた場合に対応する。図７では、通信端末５ｆは測定周期Ｔ_０の間にｘ方向にｘ_ｆ、ｙ方向にｙ_ｆ移動している。この時間Ｔ_０の間のｘ方向の移動速度ｖ_ｘを式ｖ_ｘ＝ｘ_ｆ／Ｔ_０から、またｙ方向の移動速度ｖ_ｙを式ｖ_ｙ＝ｙ_ｆ／Ｔ_０から算出することができる。従って、時間Ｔ_０の間の通信端末５ｆの移動速度ｖはｖ＝（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ）で表される。

例えば、通信端末５ｆが時間Ｔ_０＝１ｍｓｅｃの間にｘ_ｆ＝１０ｍ移動したとすると、通信端末５ｆのｘ方向の移動速度ｖ_ｘは、時速３６ｋｍとなる。

図８は、端末位置情報データベース１７０に格納される各通信端末の位置及び移動速度の測定結果の一例を示す図である。図８に示すように、１回目の測定結果としては、各通信端末の位置座標がそれぞれ記憶される。また、２回目の測定結果としては、算出された各端末の位置座標、及び１回目と２回目の位置座標の相対変化から算出される各通信端末の移動速度がそれぞれ記憶される。以降、測定処理が行われる都度、端末位置情報データベース１７０には測定結果が蓄積される。

例えば通信端末５ｂのように、１回目と２回目の算出の間でｘ方向にもｙ方向にも位置座標の相対変化が無い場合は、ｘ方向及びｙ方向の移動速度は時速０ｋｍとなり、通信端末５ｂは移動していないことがわかる。

上述のステップＳ３０１〜Ｓ３０７の測定動作が行われる周期は、通信端末の移動速度に応じて変更できるようにしてもよい。例えば、通信端末が高速で移動してい場合、ハンドオーバの直後にさらに別の基地局にハンドオーバされる確率が高いと考えられる。このため、ハンドオーバの直後は短い時間間隔で測定を行い、以降、測定間隔を徐々に長くしてもよい。

図９は、ハンドオーバ直後の測定周期を変更する場合の測定動作の一例を示すシーケンス図である。図９では、上述のステップＳ３０１〜Ｓ３０７の測定動作の後に、測定周期を変更する周期変更処理（ステップＳ３０８）が付け加えられている。

周期変更処理（ステップＳ３０８）によって、ハンドオーバの直後の測定であれば、測定周期が短くなるよう設定される。例えば図９に示すように、ハンドオーバ直後の測定と、その次の測定との間の時間間隔Ｔ_１が、上述の所定時間間隔Ｔ_０より短くなるように設定されてもよい。また、次の測定動作において、周期変更処理（ステップＳ３０８）により、待ち受け要求を送信するタイミングが遅延され、時間Ｔ_２（Ｔ_１＜Ｔ_２＜Ｔ_０）後に次々回の測定動作が開始されるように設定されてもよい。以降、測定周期がＴ_０に達するまで漸次周期を変更してもよい。

図１０は、通信端末の移動速度に応じて測定周期を変更する場合の測定動作の一例を示すシーケンス図である。通信端末が高速で移動している場合、ハンドオーバの頻度が高くなると考えられる。このため、通信端末の移動速度の測定結果が高速である場合、測定周期を短くして、通信端末の移動に追随する必要がある。図１０でも、上述のステップＳ３０１〜Ｓ３０７の測定動作の後に、測定周期を変更する周期変更処理（ステップＳ３０８）が付け加えられている。

ｉ回目の測定動作において、ステップＳ３０７で算出された通信端末５ｆの移動速度が高速である場合（例えば所定の閾値よりも高速である場合）、周期変更処理（ステップＳ３０８）によって次回のｉ＋１回目の測定周期が短くなるよう設定される。

また、図１０に示すように、ｉ＋１回目の測定動作において、ステップＳ３０７で算出された通信端末５ｆの移動速度が低速である場合（例えば所定の閾値以下の速度である場合）、周期変更処理（ステップＳ３０８）によって次回のｉ＋２回目の測定周期が長くなるよう設定される。

例えば図９に示すように、ハンドオーバ直後の測定と、その次の測定との間の時間間隔Ｔ_１が、上述の所定時間間隔Ｔ_０より短くなるように設定されてもよい。また、次の測定動作において、周期変更処理（ステップＳ３０８）により、待ち受け要求を送信するタイミングが遅延され、時間Ｔ_２（Ｔ_１＜Ｔ_２＜Ｔ_０）後に次々回の測定動作が開始されるように設定されてもよい。以降、測定周期がＴ_０に達するまで漸次周期を変更してもよい。

以上のように、ステップＳ３０８の周期変更処理によって、通信端末の移動速度に応じて測定動作を行うことができるようになる。

また、基地局制御装置１１の端末位置・速度算出部１６５は、上述の測定動作によって測定された通信端末の位置及び移動速度に基づいて、ハンドオーバの必要性を予測することができる。

図１１は、基地局制御装置１１において行なわれるハンドオーバ予測の一例を模式的に表す図である。端末位置・速度算出部１６５は、端末位置データベース１７０に記憶された端末位置及び移動速度の測定結果と、基地局情報データベース１８０に記憶された各基地局装置の位置及びセル半径から、移動中の通信端末がどのセルからどのセルへ移動しようとしているかを予測することができる。

図１１に示す例では、通信端末５ｆが、基地局装置１２ａのセルａ及び基地局装置１２ｂのセルｂから逸脱する方向へ移動していることが分かる。端末位置・速度算出部１６５は、通信端末５ｆのｘ方向及びｙ方向の移動速度から、通信端末５ｆがどのタイミングでどの方向のセルへ移動しているかを予測する。このため、どの方向にどのタイミングでハンドオーバが必要かを判断し、予めその方向に位置する基地局装置に対して、ハンドオーバに必要な準備を指示することができる。これによって、高速なハンドオーバを実現することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る移動通信システムでは、基地局装置と通信端末間の距離を所定周期で測定し、通信端末の移動速度を算出することが出来る。また、移動速度に応じて測定周期を変更することで、移動速度が小さい場合には不要な測定処理に要する処理負荷を削減し、移動速度が大きい場合には通信端末の移動に精度良く追随することが可能になる。またｘ方向及びｙ方向の２次元で通信端末の移動速度が算出できるため、通信端末の移動方向を予測することができ、通信端末がどのタイミングでセル間を横切るかを精度良く予測することができる。従って、ハンドオーバのための予備動作を必要な基地局装置に予め行なわせることができる。

なお、上述の実施形態では、移動通信システムとしてＰＨＳシステムを想定した。しかしながら、本発明はＰＨＳシステムに限らず、他の移動通信システムにも適用できる。

また、上述の実施形態では、分離型の基地局システム１０を想定したが、基地局同士の同期が取られていれば、一体型の基地局システムにも本発明を適用することができる。一体型の基地局システムに本発明を適用する場合は、いずれか一つの基地局装置に他の基地局装置から受信時間情報を集約し、上述の位置・移動速度算出処理が行われてもよい。または、基地局システムの後段に、端末位置・速度算出部が設けられてもよい。

上述の実施形態では、基地局装置１２ａ〜１２ｎと基地局制御装置１１の間は光ケーブルで有線接続されているとした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、基地局装置１２ａ〜１２ｎと基地局制御装置１１の間は無線接続されていてもよい。

上述の実施形態では、端末位置データベース１７０に測定結果を蓄積するとしたが、端末位置データベース１７０には、過去の所定回数分の測定結果のみが蓄積されるよう構成されてもよい。このように構成することで、必要とされる記憶容量を削減することができる。また、上述の実施形態では、通信端末の測定動作間での相対位置変化に基づいて通信端末の移動速度を算出したが、通信端末の移動速度は、過去の所定回数分の測定結果の平均値から算出されてもよい。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、１つの実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの実施形態に示される構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

５ａ〜５ｍ…通信端末、１０…基地局システム、１１…基地局制御装置、１２ａ〜１２ｎ…基地局装置、１３ａ〜１３ｎ…アンテナ、２０…ゲートウェイ装置、３０…ＩＰ網、４０…公衆交換電話網。

Claims (9)

1. 複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置を制御する基地局制御装置とを具備する基地局システムであって、
   前記基地局制御装置は、
   移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段が算出する距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、
   前記位置算出手段が算出する位置に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
   前記位置算出手段が位置を算出する周期を、前記移動通信端末のハンドオーバ動作後の所定時間までは所定周期より短い周期に設定し、前記所定時間後は前記周期を前記所定周期に達するまで徐々に長く設定する周期設定手段と、を具備する基地局システム。
2. 前記基地局制御装置は、
   前記移動通信端末の位置、及び前記移動通信端末の移動速度に基づいて、前記移動通信端末の移動方向を予測する予測手段と、
   前記移動方向に位置する基地局に、ハンドオーバの準備を行なわせるハンドオーバ制御手段と、
   を更に具備する請求項１に記載の基地局システム。
3. 前記基地局制御装置は、前記移動通信端末に固有の端末情報の送信を要求する端末情報要求を生成する要求生成手段を備え、
   前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置のそれぞれは、
   前記移動通信端末への前記端末情報要求の送信を中継する中継手段と、
   前記端末情報要求に応答して前記移動通信端末から送られる前記端末情報を受信する受信手段と、
   前記中継手段が端末情報要求を中継した時点から、前記受信手段が前記端末情報を受信した時点までに要した受信時間を測定する測定手段と、
   前記受信時間を前記基地局制御装置に送信する送信手段と、
   を具備し、
   前記距離算出手段は、前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局の送信手段から送信された受信時間に基づいて、前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と、当該移動通信端末との距離とをそれぞれ算出する請求項１に記載の基地局システム。
4. 複数の基地局装置を制御する基地局制御装置であって、
   移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出手段と、
   前記距離算出手段が算出する距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出手段と、
   前記位置算出手段が算出する位置に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出手段と、
   前記位置算出手段が位置を算出する周期を、前記移動通信端末のハンドオーバ動作後の所定時間までは所定周期より短い周期に設定し、前記所定時間後は前記周期を前記所定周期に達するまで徐々に長く設定する周期設定手段と、を具備する基地局制御装置。
5. 前記移動通信端末の位置、及び前記移動通信端末の移動速度に基づいて、前記移動通信端末の移動方向を予測する予測手段と、
   前記移動方向にある基地局に、ハンドオーバの準備を行なわせるハンドオーバ制御手段と、
   を更に具備する請求項４に記載の基地局制御装置。
6. 前記移動通信端末に固有の端末情報の送信を要求する端末情報要求を生成する要求生成手段を更に備え、
   前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置は、前記移動通信端末への前記端末情報要求の送信を中継してから、前記端末情報要求に応答して前記移動通信端末から送られる前記端末情報を受信するまでに要した受信時間を測定し、
   前記距離算出手段は、前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局の送信手段から送信された受信時間に基づいて、前記移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と、当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する請求項４に記載の基地局制御装置。
7. 前記移動通信端末への前記端末情報要求の送信を中継する中継手段と、
   前記端末情報要求に応答して前記移動通信端末から送られる前記端末情報を受信する受信手段と、
   前記中継手段が端末情報要求を中継した時点から、前記受信手段が前記端末情報を受信した時点までに要した受信時間を測定する測定手段と、
   前記受信時間を前記基地局制御装置に送信する送信手段と、
   を具備する請求項４に記載の基地局制御装置。
8. 複数の基地局装置と、前記複数の基地局装置を制御する基地局制御装置とを具備する基地局システムにおいて用いられる端末位置算出方法であって、
   前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出ステップと、
   前記距離算出ステップで算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、
   前記位置算出ステップで算出された位置に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、
   前記位置算出ステップで位置を算出する周期を、前記移動通信端末のハンドオーバ動作後の所定時間までは所定周期より短い周期に設定し、前記所定時間後は前記周期を前記所定周期に達するまで徐々に長く設定する周期設定ステップと、を具備する端末位置算出方法。
9. 複数の基地局装置を制御する基地局制御装置において用いられる端末位置算出方法であって、
   前記複数の基地局装置のうち、移動通信端末と通信可能な複数の基地局装置と当該移動通信端末との距離をそれぞれ算出する距離算出ステップと、
   前記距離算出ステップで算出された距離に基づいて、前記移動通信端末の位置を算出する位置算出ステップと、
   前記位置算出ステップで算出された位置に基づいて、前記移動通信端末の移動速度を算出する移動速度算出ステップと、
   前記位置算出ステップで位置を算出する周期を、前記移動通信端末のハンドオーバ動作後の所定時間までは所定周期より短い周期に設定し、前記所定時間後は前記周期を前記所定周期に達するまで徐々に長く設定する周期設定ステップと、を具備する端末位置算出方法。

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