JP6532807B2 - 中継局およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局と無線端末との通信を中継する中継局およびその制御方法に関する。

近年、スマートホンや無線機器（無線端末）において安定したサービスを提供するために、基地局と無線端末との通信を中継する中継局の設置が進んでいる。これによれば、ビル等の障害物によるシャドウイングの影響等により、無線端末がサービスエリア内にも拘わらず基地局と通信を行うことができない範囲を減少させることができる。

また中継局は、ビルや塔に固定設置したものに限らず、自動車や電車等、人が乗降可能な移動体にも搭載される（例えば特許文献１）。移動体に搭載された中継局は、無線端末との相対的な位置関係を維持することが可能であり、基地局との弊害のない通信が可能である。このため、移動体内の無線端末の安定した通信を確保できる。

特開２０１０−８１４３５号公報

通常、中継局と基地局との無線通信において、中継局は、通信している基地局の通信圏外に近づくと、次に通信を実行する候補となる周辺の基地局の電波強度を予め探知する。そして、中継局は、通信が切断される前にハンドオーバを実施して電波強度の強い次の基地局と通信を確立しようとする。このように、特許文献１の中継局に限らず一般的な中継局では、電波強度の強い次の基地局が無い場合には、ハンドオーバの際に切断が発生してしまう。

また中継局では、ハンドオーバの際に、無線端末側の周波数帯が基地局側の周波数帯と隣接または重なった場合、干渉を防ぐために無線端末側の周波数帯を変更する。このとき、やはり通信に切断が発生してしまうことがあるという課題があった。

本発明は、このような問題に鑑み、ハンドオーバを行う際の通信の切断の発生を回避することができ、通信サービスの安定性および快適性を高めることが可能な中継局およびその制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる中継局の代表的な構成は、基地局と無線端末との通信を中継する中継局であって、基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備え、１つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行うことを特徴とする。

上記ハンドオーバは、位置または時刻に基づいて実行するとよい。

上記基地局または端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、基地局と２つの無線部で同一の情報を送受信するとよい。

上記基地局または端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、基地局と２つの無線部で異なる情報を送受信するとよい。

上記基地局または端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を他の端末に接続するとよい。

本発明によれば、ハンドオーバを行う際の通信の切断の発生を回避することができ、通信サービスの安定性および快適性を高めることが可能な中継局およびその制御方法を提供することができる。

本実施形態にかかる中継局を含む通信システムを例示する図である。 本実施形態にかかる中継局の概略構成を例示する機能ブロック図である。 本実施形態の中継局の動作を説明するフローチャートである。 本実施形態の中継局の動作を説明するシーケンス図である。 本実施形態の中継局と基地局および無線端末との接続例を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる中継局１３０を含む通信システム１００を例示する図である。図１に示すように、通信システム１００は、基地局１１０ａ・１１０ｂ、端末１２０ａ・１２０ｂ（無線端末）および中継局１３０を含んで構成される。本実施形態では、中継局１３０は、車両等の移動体１０２に搭載されていて、基地局１１０ａと、移動体１０２内の端末１２０ａとの通信を中継している。

図２は、本実施形態にかかる中継局１３０の概略構成を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、本実施形態の中継局１３０は、制御部１３２および３つの無線部（第１無線部１３４、第２無線部１３６、第３無線部１３８）を含んで構成される。制御部１３２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路（不図示）により構成され、中継局１３０全体を管理および制御する。

第１無線部１３４、第２無線部１３６および第３無線部１３８は、基地局１１０ａ・１１０ｂまたは端末１２０ａ・１２０ｂとの通信を行う。図２に示すように、第１無線部１３４、第２無線部１３６および第３無線部１３８は、それぞれアンテナ１３４ａ・１３６ａ・１３８ａにそれぞれ接続されていて、かかるアンテナ１３４ａ〜１３８ａを介して信号の送受信（通信）を行う。

図３は、本実施形態の中継局１３０の動作を説明するフローチャートである。図４は、本実施形態の中継局１３０の動作を説明するシーケンス図である。なお、図３および図４において、中継局１３０の同一の動作については同一の符号を付している。

図４に示すように、本実施形態の中継局１３０では、３つの無線部のうち、第１無線部１３４は基地局１１０ａと通信していて（ステップＳ２０２）、第２無線部１３６は端末１２０ａと通信している（ステップＳ２０４）。これにより、基地局１１０ａと端末１２０ａとが中継局１３０を介して通信している。

基地局１１０ａおよび端末１２０ａとの通信中、中継局１３０の制御部１３２は、基地局１１０ａの電波強度が所定の閾値以上であるかを監視する（ステップＳ２０６）。そして、制御部１３２は、第１無線部１３４が受信した基地局１１０ａの電波強度が所定の閾値未満となったら（ステップＳ２０６のＮＯ）、それを基地局ハンドオーバ（Ｈ．Ｏ．）を実行するトリガとして判断する（ステップＳ２０６）。電波強度としては、例えばＲＳＳＩやＳＩＮＲを例示することができる。

なお、本実施形態では、基地局１１０ａの電波強度をハンドオーバのトリガとして例示したが、これに限定するものではない。例えば制御部１３２は、中継局１３０の位置や時刻に基づいてハンドオーバの実行を判断してもよい。当該中継局１３０が搭載される移動体１０２が電車やバスであった場合、移動体１０２がどの時刻にどの位置にいるかは大よそ把握することができる。したがって、所定の位置や時刻における基地局１１０ａとの位置関係がわかるため、それらの情報に基づいてハンドオーバを実行することができる。

上述したようにハンドオーバを実行する判断をしたら、制御部１３２は、基地局１１０ａおよび端末１２０ａと通信をしていない無線部、すなわち残っている無線部である第３無線部１３８によって基地局サーチを行う（ステップＳ２１０）。これにより、制御部１３２は、次に通信を行う基地局（本実施形態では、基地局１１０ｂを例示）を決定する（ステップＳ２１２）。

次に通信を行う基地局を決定したら、制御部１３２は、その基地局１１０ｂとの通信に使用する周波数帯（基地局側の周波数帯）が、現在、第１無線部１３４が端末１２０ａとの通信に使用している周波数帯（端末側の周波数帯）に隣接するか、または重なっているかを判断する（ステップＳ２１４）。図３のシーケンス図には示していないが、第１無線部１３４が端末１２０ａとの通信に使用している周波数帯と、次に通信する基地局１１０ｂの周波数帯とが、隣接していない、または重なっていない場合には（ステップＳ２１４のＮＯ）、中継局１３０の制御部１３２は、残った無線部である第３無線部１３８にシームレスハンドオーバを行い、第３無線部１３８において基地局１１０ｂと通信する。

シームレスハンドオーバとは、例えば、時分割多重による通信を行っている際に移動元のタイムスロットと移動先のタイムスロットの両方と接続しながらタイムスロットを切り替えるハンドオーバであるし、ＬＴＥによる通信を行っている際に、移動元のリソースブロックと移動先のリソースブロックの両方と接続しながらリソースブロックを切り替えるハンドオーバもある。

一方、第１無線部１３４が端末１２０ａとの通信に使用している周波数帯と、次に通信する基地局１１０ｂの周波数帯とが、隣接している、または重なっていたら（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、中継局１３０の制御部１３２は、残った無線部、すなわち通信を行っていない第３無線部１３８を用いて端末１２０ａとの間の制御チャネルを切り替えるシームレスハンドオーバ（端末のＨ．Ｏ．）を実行する（ステップＳ２１６）。

具体的には、図４に示すように、中継局１３０の制御部１３２は、端末１２０ａとの通信を第２無線部１３６から第３無線部１３８に変更する。これにより、端末１２０ａとの通信に切断を発生させることなく、通信時の制御チャネル、すなわち周波数帯を変更することができる。そして、端末１２０ａと第３無線部１３８とが通信することにより（ステップＳ２１８）、第２無線部１３６が、基地局１１０ａ・１１０ｂおよび端末１２０ａのいずれとも通信をしていない、「残った無線部」となる。

続いて中継局１３０の制御部１３２は、図３に示すように、ステップＳ２１６でのハンドオーバによって残った無線部となった第２無線部１３６を用いて基地局１１０ｂ（他の基地局）へのシームレスハンドオーバ（基地局のＨ．Ｏ．）を実行する（ステップＳ２２０）。具体的には、中継局１３０の制御部１３２は、第２無線部１３６において基地局１１０ｂとの通信を確立した後に、第１無線部１３４における基地局１１０ａとの通信を切断する。これにより、図４に示すように、基地局１１０ｂと第２無線部１３６との通信が開始される（ステップＳ２２２）。したがって、通信の切断が発生することなく、基地局間のハンドオーバを行うことできる。

上記説明したように、本実施形態の中継局１３０によれば、３つの無線部のうち、基地局および端末のいずれとも通信していない無線部を、基地局間のハンドオーバおよび端末の制御チャネルを切り替えるハンドオーバの両方に用いることができる。これにより、基地局および端末の両方のシームレスハンドオーバを実現することができ、基地局や端末とのハンドオーバを行う際の通信の切断の発生を回避することが可能となる。したがって、通信サービスの安定性および快適性を高めることができる。

図５は、本実施形態の中継局１３０と基地局および端末との接続例を説明する図である。図３および図４を用いて説明したように、端末１２０ａのハンドオーバ、および基地局間のハンドオーバを行った後、中継局１３０では、第３無線部１３８が端末１２０ａと通信し、第２無線部１３６が基地局１１０ｂと通信している。このため、基地局１１０ｂおよび端末１２０ａと通信していない通信部は第１無線部１３４となる。そこで、図５および以下の説明では、第１無線部１３４が残っている無線部である場合を想定する。

図５（ａ）では、基地局または端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った第１無線部１３４を基地局１１０ｂに接続している。このとき、基地局１１０ｂと２つの無線部（第１無線部１３４および第２無線部１３６）で同一の情報を送受信することにより、データ送受信時におけるエラーの発生を抑制することができる。またこのとき、基地局１１０ｂと２つの無線部（第１無線部１３４および第２無線部１３６）で異なる情報を送受信すれば、通信の高速化を図ることが可能となる。

図５（ｂ）では、基地局または端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った第１無線部１３４を他の端末１２０ｂに接続している。かかる構成によれば、収容回線数を増加することができ、通信のリソースを拡大することが可能となる。

すなわち、図５（ａ）の構成では、残っている第１無線部１３４を基地局１１０ｂとの通信に用い、図５（ｂ）の構成では、残っている第１無線部１３４を他の端末１２０ｂとの通信に用いている。このように、残っている無線部を基地局側または端末側のいずれに用いるかについては、通信速度の遅い方に割り当てることが好ましい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の無線通信中継方法における各工程は、必ずしもフローチャートやシーケンス図に記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、基地局と無線端末との通信を中継する中継局およびその制御方法に利用することができる。

１００…通信システム、１０２…移動体、１１０ａ…基地局、１１０ｂ…基地局、１２０ａ…端末、１２０ｂ…端末、１３０…中継局、１３２…制御部、１３４…第１無線部、１３４ａ…アンテナ、１３６…第２無線部、１３６ａ…アンテナ、１３８…第３無線部、１３８ａ…アンテナ

Claims (9)

1. 基地局と無線端末との通信を中継する中継局であって、
   前記基地局または無線端末と通信する第１乃至第３の無線部を備え、
   前記第１の無線部が基地局と接続し、前記第２の無線部が無線端末と接続しているとき、
   前記第３の無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行った後、該ハンドオーバにより前記無線端末との通信に使用されなくなった前記第２の無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行うことを特徴とする中継局。
2. 前記ハンドオーバは、位置または時刻に基づいて実行することを特徴とする請求項１に記載の中継局。
3. 基地局と無線端末との通信を中継する中継局であって、
   前記基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備え、
   １つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行い、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、該基地局と２つの無線部で同一の情報を送受信することを特徴とする中継局。
4. 基地局と無線端末との通信を中継する中継局であって、
   前記基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備え、
   １つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行い、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、該基地局と２つの無線部で異なる情報を送受信することを特徴とする中継局。
5. 基地局と無線端末との通信を中継する中継局であって、
   前記基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備え、
   １つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行い、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を他の無線端末に接続することを特徴とする中継局。
6. 基地局または無線端末と通信する第１乃至第３の無線部を備えた中継局の制御方法であって、
   前記第１の無線部が基地局と接続し、前記第２の無線部が無線端末と接続しているとき、
   前記第３の無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行った後、該ハンドオーバにより前記無線端末との通信に使用されなくなった前記第２の無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行うステップを有する中継局の制御方法。
7. 基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備えた中継局の制御方法であって、
   前記３つの無線部のうち、１つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行うステップと、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、該基地局と２つの無線部で同一の情報を送受信するステップと、を有する中継局の制御方法。
8. 基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備えた中継局の制御方法であって、
   前記３つの無線部のうち、１つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行うステップと、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を基地局に接続し、該基地局と２つの無線部で異なる情報を送受信するステップと、を有する中継局の制御方法。
9. 基地局または無線端末と通信する３つの無線部を備えた中継局の制御方法であって、
   前記３つの無線部のうち、１つの無線部が無線端末と接続し、１つの無線部が基地局と接続しているとき、
   残った無線部を用いて他の基地局へのハンドオーバを行う、または、残った無線部を用いて前記無線端末との間の制御チャネルを切り替えるハンドオーバを行うステップと、
   前記基地局または無線端末とのハンドオーバが行われていないときに、残った無線部を他の無線端末に接続するステップと、を有する中継局の制御方法。