JPWO2009001400A1 - 無線通信における電力制御システム - Google Patents

Abstract

移動端末は、基地局からの電波の強度が所定値よりも低下すると、基地局に対して通信エリア外時間を問い合わせる。通信エリア外時間は、移動端末が通信エリアでない領域を通過するために要する時間である。基地局は、移動端末からの問い合わせに応じて、通信エリア外時間を計算して移動端末に通知する。移動端末は、通信エリア外時間が経過するまでの間、その移動端末の動作モードを低消費電力モードに設定する。

Description

本発明は、無線通信システムにおいて使用される移動端末の消費電力を制御する技術に関する。

携帯電話端末などの移動端末では、内部電池を電源としていることが多く、限られた電力での動作可能時間を長くすることが重要である。特に、山林、海上などで通信手段を携帯電話端末などに頼っている場合には、無駄な電力消費を抑えて動作可能時間を延ばすことが強く求められる。

携帯電話端末の電源がＯＮ状態である期間は、一般に、移動通信システムとの間で無線信号を送受信する。すなわち、各基地局は、例えば、図１Ａに示すように、それぞれ定期的に報知信号（または、アドバタイズメント）と呼ばれる無線信号を同報する。携帯電話端末は、報知信号を受信すると、その報知信号の送信元の基地局に対して応答信号を返送する。この応答信号により携帯電話端末の位置が検出される。そして、移動通信システムは、各携帯電話端末の位置を登録する。

ところが、携帯電話端末が移動通信システムの通信可能エリアの外に位置しているときには、携帯電話端末は、いずれの基地局からも報知信号を受信することができない。このような場合には、携帯電話端末は、図１Ｂに示すように、定期的に基地局サーチ信号を送信する。すなわち、この場合、携帯電話端末は、通信を行うことができないにもかかわらず、基地局サーチ信号を繰り返し送信することによって、電力を無駄に消費することとなってしまう。

特許文献１には、上述の問題を考慮した基地局サーチ方法が記載されている。すなわち、特許文献１に記載の基地局サーチ方法では、携帯無線通信端末が受信レベルを測定する。受信レベルが徐々に低下した場合には、携帯無線通信端末が基地局から遠ざかることによって、携帯無線通信端末がサービスエリア外に移動したと判断される。この場合、携帯無線通信端末は、基地局サーチの周期を長くする。これにより、サービスエリア外において携帯無線通信端末の消費電力が抑制される。

しかし、特許文献１に記載の方法においても、携帯電話端末は、通信可能な基地局が存在しないにもかかわらず一定の頻度で基地局サーチを行うことになる。従って、携帯電話端末がサービスエリア外に長時間存在する場合には、電力を無駄に消費してしまうことになる。特に、山林、海上などでは基地局の数が少ないまたは無いので、携帯電話端末がサービスエリア外に長時間存在することが予想され、携帯電話端末の内部電池の電力が無駄に消費されることになる。
特開２００６−１４０９１２号公報

本発明の開示

本発明の目的は、通信圏外においての不必要な電力消費を抑えることにより移動端末の動作可能時間を長くすることである。
本発明に係る電力制御システムは、無線通信システムにおいて使用される移動端末の消費電力を制御する電力制御システムであって、各基地局の位置および通信エリアを表すセル情報、および前記移動端末の移動の履歴を表す移動履歴情報に基づいて、前記移動端末において検出される基地局からの受信電波の強度が所定値よりも小さくなる領域を前記移動端末が通過するのに要する時間である通信エリア外時間を予測する予測手段と、前記予測手段により得られる通信エリア外時間の間、前記移動端末を低消費電力モードに設定する動作モード設定手段とを有する。

上記電力制御システムにおいては、移動端末において検出される基地局からの受信電波の強度が所定値よりも小さくなる領域を移動端末が通過するのに要する時間である通信エリア外時間が予測される。この領域は、例えば、移動端末がいずれの基地局とも通信ができない非通信エリアである。そして、移動端末の動作モードは、この通信エリア外時間が経過するまでの間（すなわち、移動端末が非通信エリアを通過するために要すると見込まれる時間）、移動端末を低消費電力モードに設定する。したがって、移動端末の無駄な消費電力が抑えられる。

従って、本発明によれば、通信圏外において移動端末の無駄な電力消費を抑え、移動端末の動作可能時間を長くすることが可能である。

通信エリア内に位置する移動端末が行う動作のシーケンス図である。 通信エリア外に位置する移動端末が行う動作のシーケンス図である。 本発明の概要を説明する図である。 本発明の実施形態の移動通信システムの一例を示す図である。 実施形態の基地局装置の構成を示す図である。 移動先セルの推定を説明する図である。 実施形態の移動端末装置の構成を示す図である。 移動端末における受信電波強度を示す図である。 通信エリア外時間を予測する方法の概要を示すフローチャートである。 セル情報データベースの実施例である。 移動履歴情報データベースの実施例である。 無電波区間情報データベースの実施例である。 移動方向推定テーブルの実施例である。 移動端末の電力を制御する手順を説明する図である。

＜本発明の概要＞
図２は本発明の概要を説明する図である。移動端末１０が移動することによって、いずれの基地局とも通信ができない無電波区間を経由することがあり得る。ここで、無電波区間とは、いずれの基地局からの電波も届かない区間、もしくは、電波が届いたとしても通信可能な強度ではない区間のことを指す。「通信エリア外」、「通信エリア外区間」、「通信エリア圏外」の語も通信可能な強度の電波が届いていない区間のことを指し、無電波区間と同義である。

上述のとおり、移動端末１０が無電波区間に位置する間は電波状況が悪いため、移動端末１０は基地局と通信できない。つまり、図２に示したような進路を移動端末１０が通るとき、移動端末１０が無電波区間で上述した基地局サーチを行うと、無駄な電力消費をすることになってしまう。そこで、移動端末１０が無電波区間に存在している間、その移動端末を低消費電力モードに設定しておけば、通信不能な状況下での電力消費を抑えることができる。その結果として通信エリア内での移動端末の動作可能時間を延長することが可能となる。

低消費電力モードにおいては、例えば、移動端末１０の一部がスリープモードに設定される。低消費電力モードによって基地局サーチに関する部分をスリープモードに設定し、通信エリア外時間中の基地局サーチを停止することも可能である。すると、図１Bで示したような通信エリアの外での無駄な基地局サーチを防止できるため、消費電力を削減でき、結果として移動端末の動作可能時間を伸ばすことができる。

ここで、「通信エリア外時間」は、例えば、移動端末１０が上述の無電波区間を通過するのに要すると見込まれる予測時間を意味する。また、「通信エリア外時間」は、基地局からの電波の強度が所定値より小さくなると予測される時間としても良い。この所定値は、例えば、通信可能な電波強度の最小値などである。また、電波強度をいくつかのレベルに分けたときの、あるレベルより小さくなると予測される時間を通信エリア外時間としても良い。

本発明の実施形態では、移動端末１０が通信エリアから無電波区間に移動する前に、上述した「通信エリア外時間」が予測される。図２に示す例では、セルAにおいて、移動端末１０がセルAからセルＨへ移動するために要する時間が予測される。移動端末１０は、通信エリア外時間情報を取得すると、自律的に、動作モードを通常動作モードから低消費電力モードに移行する。この後、通信エリア外時間が経過すると、移動端末１０は、動作モードを低消費電力モードから通常動作モードに戻す。このとき、移動端末１０は、セルＨ内に位置しているものとすると、セルＨの基地局からの報知信号を受信することができる。

図３は本発明に係る移動通信システムの一例を示す図である。図３において、複数の基地局２０（２０ａ〜２０ｃ）は、基地局制御装置３０により管理される。複数の基地局制御装置３０が交換機４０を通じて接続されており、各交換機４０は基幹網と呼ばれるネットワークで接続されている。

基地局２０のうち、図２に示したセルＡ、Ｂを構成する基地局を２０ａ、２０ｂとする。移動端末１０がセルＢに位置するときには、移動端末１０は図１Aに示したように、基地局２０ｂからアドバタイズメントを受信すると基地局２０ｂに位置登録要求を含む応答信号を送信する。位置登録要求は基地局２０ｂ、基地局制御装置３０を経て交換機４０に送信される。さらに交換機４０を通じて、位置登録要求はホームロケーションレジスタ４１に送られる。このホームロケーションレジスタ４１は各移動端末１０の位置登録情報を管理しているデータベースである。

移動端末１０が移動することによって、セルＡに移動すると通信可能な基地局が変更される。移動端末１０は新たに通信可能となった基地局２０ａのアドバタイズメントに応じて位置登録要求を行う。この位置登録要求は、基地局２０ａを介して交換機４０へ転送され、移動端末１０の位置がホームロケーションレジスタ４１に登録される。ホームロケーションレジスタ４１において移動端末１０の位置が更新されると、移動履歴情報データベース４２において、その位置登録変更の履歴が記録される。

なお、図３や後述の説明で移動端末１０の移動元のセルおよび移動先のセルを構成する基地局を管理する基地局制御装置３０、および交換機４０が同一であるのは単に理解をしやすくするためである。つまり、図３のようにセルＡを構成する基地局２０ａとセルＢを構成する基地局２０ｂが同一の基地局制御装置３０、交換機４０に管理されている必要はない。異なる交換機４０に管理されている基地局２０の間を移動端末１０が移動した場合は、基幹網を介して、各種データベース、テーブルに記録された情報に基地局装置２０および／または移動端末１０がアクセスすることができる。

移動端末１０が通信エリアの端にある基地局２０ａのセルまで移動してきたとき、このまま移動を続けると図２の破線部で示したように通信エリアの外に出る可能性がある。このときに、本発明に係る電力制御システムによって、移動端末１０が通信エリアの外に位置する可能性がある時間の長さが予測される。移動端末１０が通信エリアの外に位置する可能性がある時間は、各基地局の位置、通信エリア、移動端末１０について予測される移動経路および移動時間などに基づいて算出される。これらのデータは、移動履歴情報データベース４２、セル情報データベース４３、無電波区間情報データベース４４、移動方向推定テーブル４５等に格納されているか、格納されたデータを基に算出される。通信エリア外時間は、移動端末１０が実際に通信エリアから出る前に予測される。

通信エリア外時間が予測されると、予測された時間だけ移動端末１０が低消費電力モードに設定される。この低消費電力モード設定により、不必要な電力消費を抑えることが可能である。

＜基地局装置＞
図４は本発明に係る基地局装置２０の構成を示したものである。基地局装置２０は、制御部２１、メモリ２２、伝送路インターフェース部２３、ベースバンド処理部２４、無線インターフェース部２５、および、外部アンテナを備えている。

伝送路インターフェース部２３は、基地局装置２０が基地局制御装置３０との通信を行うための部分である。基地局装置２０は、基地局制御装置３０を介して交換機４０、移動履歴情報データベース４２、セル情報データベース４３、無電波区間情報データベース４４、移動方向推定テーブル４５などにアクセスすることができる。

無線インターフェース２５は、無線チャネルを終端し、移動端末との間で信号を送受信する。ベースバンド信号処理部２４は、制御部２１に接続されており、伝送路インターフェース部２３が送受信する信号および無線インターフェース２５が送受信する信号をベースバンド領域で処理する。

メモリ２２は例えばROM、RAMなどを含み、処理で用いられるプログラムとデータを格納する。制御部２１は、メモリ２２を利用してプログラムを実行することにより、基地局の動作に対応する機能を提供する。各種の処理において共通して用いられるデータ（例えば、移動端末が位置する基地局や、移動端末が移動した経路など）を制御部２１がメモリ２２に格納して、行う処理を効率化することがある。

本発明の実施形態の基地局装置２０は、移動端末の移動についての速度推定機能、方向推定機能、および、移動端末の通信エリア外時間を予測する予測機能を有する。移動端末の速度推定、方向推定、および、通信エリア外に位置する時間の予測は、基地局装置２０の制御部２１で行われる。ここで行われる速度推定、方向推定、通信エリア外に位置する時間の予測についての具体的な方法は後で述べる。なお、速度推定、方向推定、通信エリア外に位置する時間の予測は、移動端末１０で行われる場合もある。

基地局装置２０は、移動端末が通信エリア外に位置すると予測される時間を移動端末１０に通知するための通知機能をさらに有することがある。基地局装置２０は、移動端末１０が通信エリアの外に出る前に通信エリア外時間を移動端末１０に通知する。

基地局装置２０は、さらに、移動先セル推定機能を有することもある。移動先セル推定機能は、予測された移動端末の移動方向に位置するセルのうち、移動端末が位置するセルから一番近いセルを推定する機能である。移動先セルが推定される際には、移動端末について推定された移動方向、移動速度を基にしてセル情報データベース４３が参照される。ここで、セル情報データベース４３は、基地局の位置と通信可能電波が届く距離を知るために用いられる。従って、必要とする基地局の位置と通信可能電波が届く距離に相当する情報が基地局内にある場合においては、基地局内のデータが用いられることもある。

また、基地局装置２０は、推定された移動先セルに対しての到達可能性推定機能をさらに有することがある。到達可能性推定機能は、図５に示すように、移動先セルとして複数のセルが推定される場合に、各セルに到達する可能性を推定する機能である。具体的な到達可能性の推定方法については、後に述べる。なお、移動先セル推定、および、到達可能性の推定は、移動端末１０で行われる場合もある。

基地局装置２０が通信エリアの末端に位置する場合は、移動端末１０がその基地局のセルを出ると通信エリアの外に出る可能性がある。そこで、基地局装置２０は、通信エリアの末端に位置する基地局であることを移動端末１０に通知する通知機能を有することもある。通信エリアの末端に位置する基地局である旨の通知によって、本発明にかかる電力制御システムを作動させることもできる。

＜移動端末＞
本発明の実施形態の移動端末１０の構成を図６に示す。移動端末１０は無線部１１、１２、無線処理部１３、ヒューマンインターフェース部１４、CPU１５、電源部１６、タイマー１７、およびアンテナ部を含む。

移動端末１０は、無線部１１、１２を利用して基地局との間で信号を送受信する。通信可能な基地局が通信エリアの末端に位置している旨の通知、基地局によって予測された通信エリア外時間などは、無線部１１により受信され、無線処理部１３で信号処理され、CPU１５に送られる。

CPU１５は移動端末の動作の制御をする。移動端末の移動速度推定および移動方向推定、通信エリア外時間の予測、移動先セルの推定、および、到達可能性の推定が、移動端末によって行われる場合には、CPU１５によって必要な処理が行われる。

基地局装置２０が通信エリア外時間を予測した場合において、予測された時間情報を取得するための時間情報取得機能を、移動端末１０がさらに有することがある。時間情報を取得するには、例えば、移動端末１０が基地局２０に時間情報を要求する信号を送ることもできる。また、移動端末１０は単に待ち受けの状態にあって、基地局２０から予測された時間情報が送信される場合もある。移動端末１０は基地局２０から受信した時間情報を、そのまま、通信エリア外時間として用いることができる。移動端末１０が移動速度の推定、移動方向の推定、通信エリア外時間の予測などをすることが可能である場合には、基地局２０から送信された時間情報を基にして、通信エリア外時間を移動端末１０が予測し直すこともできる。

移動端末１０は、動作モード設定機能を有する。この動作モード設定機能は、移動端末１０の電源管理に関するものであり、通常の電力供給モードと、低消費電力モードとの切り替えを司る。動作モードの設定もCPU１５における処理によって行われる。移動端末１０が低消費電力モードに設定される際には、予測された移動端末１０の通信エリア外時間にタイマー１７がセットされ、移動端末１０が低消費電力モードに設定される。この設定により、タイマー１７がタイムアップするまで、移動端末１０が低消費電力モードになる。タイマー１７がタイムアップすると、低消費電力モードが解除され、通常動作モードに切り替わる。また、タイマー１７がタイムアップする前であっても、ユーザが移動端末１０を操作したときには、低消費電力モードが解除される。

低消費電力モードの具体例としては、無線部１１、１２、無線処理部１３、ヒューマンインターフェース部１４の一部もしくは全部をスリープモードにすることなどが考えられる。このときに、CPU１５についても電力供給をする部分を限定して、ほぼ全てをスリープモードにすることも、CPU１５全体をスリープモードにすることも可能である。無線部１２および／または無線処理部１３をスリープモードに設定すると、移動端末１０は基地局サーチをすることができない。従って、無線部などをスリープモードにするような低消費電力モードに設定して、一定時間の基地局サーチを停止することが可能である。

移動端末１０は、受信電波の強度を測定する測定機能を有する。受信電波強度の測定は、アンテナを介して受信された電波が増幅された後、復調される前に行われる。具体的には、無線部１１もしくは無線処理部１３で受信電波強度が測定される。図７に示すように、測定された電波強度もしくは複数回測定値の平均値に応じて、電波状況をいくつかの段階に分類することもできる。

移動端末１０は、測定された電波強度を、定められた「電波受信レベル閾値」と比較する比較機能を、さらに有する。測定された電波強度が電波受信レベル閾値を下回れば、移動端末１０は通信エリア外に近づいていると判断できる。

さらに、測定された電波強度が電波受信レベル閾値を下回ったときに、通信エリア外時間を基地局２０に問合せる問合せ機能を、移動端末１０が有することがある。電波受信レベル閾値は、任意に設定することができる電波強度であるが、前記問合せ機能を動作させるために使用するには、図７に示したように、通信可能な最低限の電波強度よりも高く設定しておくのが好ましい。移動端末１０が基地局２０に前記問合せを行った後に、基地局２０から送られてくる通信エリア外時間を受信する必要があるためである。電波強度に応じて分類された電波状況に応じて、例えば、電波状況がレベル１になったときなどに、移動端末が問合せを行うようにすることも可能である。

本発明に係る移動端末１０は携帯電話端末などとして実現されることが想定される。ただし、携帯電話端末に限定されるものではなく、PDA、医療用PHSを含むPHSなど他の形態の端末装置であっても良い。

＜通信エリア外時間予測方法＞
｛通信エリア外時間予測方法の概要｝
図８は通信エリア外時間予測方法の概要を説明する図である。まず、ステップＳ１〜Ｓ３において、移動端末の移動履歴、セル情報などの、通信エリア外時間を予測するために必要なデータへのアクセスが行われる。そして、ステップＳ４〜Ｓ８において、得られたデータに基づき、移動端末の移動速度の推定、移動方向の予測などが行われ、通信エリア外時間が予測される。ここで、通信エリア予測に必要なデータのアクセスの順番は変更しても良い。すなわち、ステップＳ１〜Ｓ３の実行順序は、任意である。また、図８では移動端末の移動速度を推定した後で、移動方向を予測しているが、この順番を入れ替えることもできる。すなわち、ステップＳ４、Ｓ５（あるいは、ステップＳ４〜Ｓ７）の順番は任意に変えることができる。なお、前述のとおり、通信エリア外時間の予測は、基地局２０で行われる場合、移動端末１０で行われる場合、基地局２０と移動端末１０の両者で行われる場合がある。

｛通信エリア外時間の予測に必要なデータ｝
まず、通信エリア外時間の予測に必要なデータとその格納場所などについて説明する。セル情報データベース４３には、各セルについて、セルを提供する基地局の位置と、基地局２０からの電波が届く距離を表す情報が登録されている。セル情報データベース４３の一例を、図９に示す。基地局からの電波が届く距離は、例えば、隣接したセル、もしくは周辺のセルの方向への通信可能な強度の電波が基地局から届く距離を示す。特定の基地局から通信可能な強度の電波が届く距離は、例えば、当該特定の基地局と、隣接したセルもしくは周辺セルを形成している基地局とを直線で結んだ線上での、当該特定の基地局から通信可能な強度の電波が届く距離として記録される。なお、セル情報データベース４３には、ある基地局とその周辺に存在する各基地局との間の距離などの、他の情報が含まれることがある。

移動履歴情報データベース４２には、移動端末がセル間を移動した時刻と、どのセルからどのセルへの移動かというセル移動の内容が移動端末ごとに記録されている。一例を図１０に挙げる。移動履歴情報データベース４２には、セル移動時刻での移動端末の移動方向などの、他の情報が含まれることもある。

無電波区間情報データベース４４には、通信エリアの端に位置するセルの間において、基地局からの電波が通信可能な強度で届かない区間を表す情報が登録されている。具体的には、通信エリアの端に位置する移動元のセル、移動元のセルから無電波区間で隔てられた位置にある移動先のセル、移動元のセルからの移動先のセルまでの無電波区間の距離と方角を含むデータベースである。無電波区間情報データベース４４の一例を図１１に示す。

移動方向を推定するためには、移動方向推定テーブル４５が用いられる。図１２に移動方向推定テーブル４５の一例を示す。移動方向推定テーブル４５には、通信エリアの端に位置する基地局ごとに、移動端末のこれまでの移動経路と、移動端末の今後の推定される進路が記録されている。また、図１２に示したように、複数の方向が推定される場合においては、移動方向推定テーブル４５は、移動端末が各々の方向に進路を取る可能性を表す、推定可能性も含む。また、移動方向として予測される各方角について、あらかじめ移動先セルが特定されて、移動方向推定テーブル４５に記録されることもある。移動方向推定テーブル４５のデータは経験則などに基づいて定められる。具体的には、移動端末の進路は、地図、海図などに基づいて想定される。道路整備の状況、その付近での交通量、比較的大きな都市への移動に取りうる経路、港などの施設の有無などを基にして、通信エリアの末端に位置する基地局のそれぞれについて、移動端末の移動方向が想定され、記録される。なお、図１２では、推定可能性が百分率で表されているが、これは本発明の理解を助けるための便宜上の表現に過ぎない。すなわち、図１２は、移動端末が必ず移動方向推定テーブル４５に記載された方向のいずれかに進路を取ることを意味するものではない。

移動履歴情報データベース４２、セル情報データベース４３、無電波区間情報データベース４４、移動方向推定テーブル４５は、典型的には交換機４０に備えられているが、基地局制御装置３０、基地局２０に、これらのデータベースもしくはデータベースの一部の情報が置かれることもある。

｛移動端末の速度推定｝
移動端末の速度推定の方法について詳述する。まず、移動端末が経過してきたセルのうちの一つにおいて、移動端末が通信可能な状態で通過した距離が求められる。ここで、移動端末の経路は、通信可能な状態で通過した距離を求めようとするセルの前後に存在するセルの基地局を直線で結んだ線として近似される。例えば、図５に示したように移動端末が移動した場合において、セルBにおいて通信可能な状態で通過した距離を求めるためには、移動端末がセルCの基地局とセルAの基地局を直線で結んだ線を経由したと近似される。従って、セルBにおいて通信可能であった距離は、B→A方向に通信可能な強度の電波が届く距離と、B→C方向に通信可能な強度の電波が届く距離との和である。各基地局から通信可能な強度の電波が届く距離は、前述のとおり、図９で例示したセル情報データベース４３にアクセスして取得できる。

次に、移動端末が通信可能な状態で通過した距離を求めたセル中で、移動端末が通信可能であった時間が求められる。通過した距離を求めたセル中で通信可能であった時間は、移動端末が当該セルに入るためのセル移動が行われた時刻から当該セルから出て行くためのセル移動が行われた時刻までの時間である。この時間は、図１０に例示した移動履歴情報から求めることができる。例えば、図１０の移動端末１０ａを例とすると、移動端末１０ａがセルCからセルBに入った時刻から、移動端末１０ａがセルBから出て行った時刻までの12分間がセルBで通信可能であった時間である。

移動端末が特定のセルで通信可能であった移動距離と、そのセル中での移動に要した時間から、移動端末の移動速度を算出できる。例えば、移動端末１０ａの例では、セルBでの通信可能な状態での移動距離の2km（図９のセル範囲情報により）を12分で移動しているので、10km/hで移動したことになる。

また、任意の2つの基地局の間を移動するのにかかった時間を移動端末の移動履歴から算出して移動速度を推定することも可能である。例えば、移動端末１０ａは、セルC、セルB、セルAの順に移動しているので、セルCからセルBに移動する際には、セルCの基地局（基地局C）とセルBの基地局（基地局B）を結んだ線上を移動したと近似することができる。基地局Cと基地局Bの距離は、両方の基地局の位置から計算される。ここで、周辺に存在する各基地局間の距離があらかじめ計測されて、データベースが用意されていればそのデータベースにアクセスして取得されることもある。好ましくは、セル情報データベース４３に基地局間の距離が含まれている。次に前記2つの基地局を通過するのにかかった時間が求められる。このとき、移動端末が各基地局を通過した時刻は、基地局が構成するセルに滞在した時間のちょうど中間の時刻であると仮定される。例えば、図１０に示した移動端末１０ａが基地局Bを通過した時刻は、10:06であると仮定される。さらに、移動端末が各基地局を通過したと仮定される時刻から、基地局間の移動にかかったと仮定される時間を算出する。基地局間の距離を、得られた基地局間の移動にかかったと仮定される時間で割って、移動端末の速度が推定される。このような推定方法を用いた場合には、例えば、移動端末が図５のセルDの基地局から直線的にセルFの基地局まで移動した場合のように、特定のセル内を移動した距離をセル情報から求めにくい場合でも有効である。

さらに、GPS機能を有する移動端末においては、移動距離、移動速度の推定の際にGPS機能によって得られたデータも用いても良い。
｛移動端末の移動方向の推定｝
移動端末の移動方向は、図１２に例示したような、移動方向推定テーブルに基づいて推定される。まず、移動履歴情報データベース４２やホームロケーションレジスタ４１などが参照され、移動端末が位置しているセルが特定される。次にセル情報データベース４３が参照されて移動端末が位置しているセルが通信エリア外に隣接していることが確認される。さらに、移動履歴情報データベース４２に含まれている情報から、これまでに移動端末が移動した経路が特定される。これらを基にして、移動方向推定テーブル４５が参照され、予測される進路が移動端末のこれまでの進路に応じて推定される。ここで、移動方向として、複数の方角が推定される場合もある。複数の方角が推定される場合には、各方角に進行する可能性が、移動方向推定テーブル４５に記録されているデータから特定される。

例えば、移動端末１０ａがセルCからセルBを経由してセルAに入り、さらに移動する場合について述べる。移動端末１０ａのこれまでの進路に基づいて、移動方向推定テーブル４５（図１２）が参照され、移動端末が通信エリア外へと移動する場合は、北東、東、南東に進む可能性があることが推定される。また、移動端末がそれぞれの方向に進む確率は、北東：東：南東で20％：60％：20％であることも、特定される。

｛移動先セルの推定｝
移動先セルの推定も移動方向推定テーブル（図１２）にアクセスすることによってなされる。移動方向推定テーブルへのアクセスには、前述の方法によって推定された移動端末の移動方向と、移動端末が位置しているセルのデータとが用いられる。移動先として推定されるセルは1つであっても複数であっても良い。

例えば、前述の移動端末１０ａの場合においては、移動端末がセルAに位置しており、推定された方向が北東、東、南東であるので、これらを基に移動方向推定テーブルへのアクセスが行われる。その結果、移動先セルとして、図５に示すセルG、セルH、セルIが推定される。

｛移動先セルへの到達可能性推定｝
到達可能性の推定は、移動先セル推定機能によって、複数の移動先セルが推定された場合に行われる。到達可能性の推定は、移動先セルとして推定された各セルと、移動端末が位置する基地局と、特定された移動端末の移動履歴とを用いて移動方向推定テーブル（図１２）にアクセスすることによって行われる。移動方向推定テーブルの推定可能性が、推定された各移動先セルに到達する可能性として抽出される。

例えば、前述の移動端末１０ａの場合においては、移動端末がセルAに位置していて、移動先セルがセルG、セルH、セルIであることが推定されている。また、この移動端末の移動履歴はC→B→Aである。そこで、到達可能性は、セルG：セルH：セルIで20％：60％：20％であると推定される。

｛通信エリア外時間の予測｝
移動端末の移動速度の推定と、移動方向の推定がなされた後に、それぞれの結果を用いて移動端末の通信エリア外時間が予測される。まず、推定された移動方向とセル情報に基づいて、予測された移動経路のうちで、通信可能な強度の電波が届かない区間が認識される。この通信可能な強度の電波が届かない区間について、移動端末が通信エリア内の移動速度と同じ速度で移動するものという仮定の下に、通信エリア外時間が算出される。つまり、通信可能な強度の電波が届かない区間の距離を、移動端末の移動速度で割った値が通信エリア外時間となる。

通信可能な強度の電波が届かない区間の距離が認識される際に、図１１に例示したような無電波区間情報データベースが用いられることもある。無電波区間情報データベースからの、通信可能な強度の電波が届かない区間の特定は、通信エリア外に隣接した基地局の位置と、予測される移動方向とを用いて行われる。

移動先セルの推定がなされる場合には、具体的な移動先セルが推定される。そこで、移動端末が存在するセルおよび推定された移動先セルのセル情報を基にして、通信可能な強度の電波が届かない区間の距離の算出が行われる。具体的には、以下の処理が行われる。まず、移動先セルが推定されると、推定された移動先セルの基地局と移動元のセルの基地局との間の距離が求められる。次に、得られた値から、移動元および移動先セルの各々の基地局の位置からの通信可能な強度の電波が届く距離が差し引かれる。得られた距離は、通信可能な電波が届かない距離であるとして、通信エリア外での移動距離と仮定される。ここで、前述のように無電波区間情報データベースへのアクセスによって、通信エリア外の移動距離が取得されることもある。得られた通信エリア外の移動距離を、移動端末が予測される移動速度で移動すると仮定して、通信エリア外に存在することになる時間が算出される。ここで算出された時間が通信エリア外時間とされる。

移動端末の移動方向として複数の移動方向が推定される場合には、予測される各方向について、各々推定される推定経路のうちの通信可能な強度の電波が届かない区間の距離が特定される。さらに、予測された各々の通信可能な強度の電波が届かない区間を移動端末が推定された移動速度で移動した場合に移動に要する時間が算出される。算出された時間と、推定された各方向に進行する可能性とが用いられて、通信エリア外時間が予測される。

例えば、移動端末１０ａの場合には、前述の通り、北東（P_NE）：東（P_E）：南東（P_SE）に20％：60％：20％での確率で進むと特定されている。これを基に、それぞれの経路のうちの通信可能な強度の電波が届かない区間の距離が特定される。ここで、無電波区間情報データベース（図１１）へのアクセスにより、移動端末が北東に進むと8.0km、東に進むと10.0km、南東に進むと15.0kmの区間では、通信可能な強度の電波が届かないということが特定されることもある。その後、前述のとおり、移動端末１０ａは10km/hで移動することが推定されているので、各々の方向に移動したときの通信可能な強度の電波が届かない区間の移動に要する時間は、北東（T_NE）で0.8時間、東（T_E）で1.0時間、南東（T_SE）で1.5時間である。これらの値と、各方角に進む可能性から、通信エリア外時間は次式で算出される。
通信エリア外時間＝T_NE×P_NE＋T_E×P_E＋T_SE×P_SE＝1.06（時間）
移動先セルの推定、到達可能性の推定が行われる場合には、予測される各セルに到達する可能性と、各セルへの到達までに通信可能な強度の電波が届かない区間の移動に要する時間に基づいて、同様の計算が行われることにより通信エリア外時間が予測される。

移動端末１０ａでは、前述の通り、セルG、H、Iに移動する可能性があり、到達可能性はセルG（P_G）：セルH（P_H）：セルI（P_I）で20％：60％：20％であると推定されている。まず、各セルへの移動の際に通る通信可能な強度の電波が届かない区間の距離が特定される。この場合も、基地局装置および／または移動端末による計算、あるいは、無電波区間情報データベース（図１１）へのアクセスにより、距離の特定がなされる。移動端末がセルGに進むと8.0km、セルHに進むと10.0km、セルIに進むと15.0kmの区間で通信可能な強度の電波が届かないことが特定される。移動端末１０ａが10km/hで移動するときに、無電波区間の移動に要する時間は、セルG（T_G）で0.8時間、セルH（T_H）で1.0時間、セルI（T_I）で1.5時間である。従って次式より通信エリア外時間が求められる。
通信エリア外時間＝T_G×P_G＋T_H×P_H＋T_I×P_I＝1.06（時間）
＜電力制御システム全体での動作＞
本発明に係る電力制御システムの一例をフローチャートとして図１３に示す。図１３に示したのは、各種データベースが交換機に置かれており、通信エリア外時間の予測を基地局装置のみが行うときの例である。また、この例では、基地局装置は通信エリアの末端に位置する基地局であることを移動端末に通知する通知機能を有している。移動端末は、通信エリア外時間を基地局に問い合わせる問合せ機能を有する場合の例である。また、図１３のフローチャートにおいては、図８などに記載した移動先セル推定機能、到達可能性推定機能を明示していない。これらの処理を図１３に含めるとすると、ステップＳ１５の方向推定手段の段階で行うことになる。

移動端末１０ａが図５の経路を取ったときを想定してフローチャートの説明をする。ここで、フローチャート中のステップS１０、S１４〜S１８は基地局によって行われる動作であり、ステップS１１〜S１３、S１９〜S２１が移動端末によって行われる動作である。

（１）ステップＳ１０で、セルAを提供する基地局装置（基地局A）が通信エリアの末端に位置する基地局であることを移動端末に通知する。この通知は、特に限定されるものではないが、例えば、報知信号と共に同報されるようにしてもよい。

（２）ステップＳ１１〜Ｓ１２では、移動端末１０ａは、基地局Aからの電波強度を測定し、予め決められている電波受信レベル閾値と比較する。この電波受信レベル閾値は、移動端末と基地局との間で通信可能な最小値よりも所定レベルだけ高い値である。そして、基地局Aからの電波強度が電波受信レベル閾値よりも低下すると、ステップＳ１３へ進む。

（３）ステップＳ１３で、移動端末から基地局Aに対して通信エリア外時間の問合せが行われる。
（４）ステップＳ１４で、基地局Aは移動端末１０ａからの問合せを受けると、セル情報データベース、移動履歴情報データベースなどにアクセスする。

（５）ステップＳ１５で、移動方向推定テーブルへのアクセスにより、移動端末１０ａが取りうる方向が推定される。ここで、移動先セル推定機能、到達可能性推定機能も有している基地局であれば、具体的な移動先セルと、その到達可能性も推定される。

（６）ステップＳ１６で、移動端末１０ａがセルＣからセルＢを経由してセルＡへ移動してきたときの移動速度が計算される。計算値に基づいて、今後の移動端末１０ａの移動速度が推定される。

（７）ステップＳ１７において、ステップS１５およびS１６で得られた結果から、通信エリア外時間が予測される。
（８）ステップＳ１８で、予測された通信エリア外時間が基地局Ａから移動端末１０ａに通知される。

（９）ステップＳ１９〜Ｓ２０で、通知された通信エリア外時間にタイマーがセットされ、低消費電力モードに設定される。以降、移動端末１０は、タイマーが満了するまでの間、低消費電力モードとなる。ただし、移動端末１０は、タイマーが満了する前であっても、ユーザの操作によって低消費電力モードから通常動作モードに移ることもできる。

（１０）ステップＳ２１で、タイマーが満了して移動端末１０ａが通信可能エリアに入ると、低消費電力モードを解除する。移動端末１０ａが通信可能な基地局からのアドバタイズメントを受信すると、アドバタイズメントに応答して位置登録を行い、通信可能な状態を保つ。

以上説明したように、本発明の実施形態の電力制御システムによれば、移動端末が通信エリアから無電波区間に移動する際には、通信エリア外時間が予測される。そして、移動端末は、その予測時間が経過するまでの間、低消費電力モードとなる。したがって、無電波区間における無駄な電力消費が回避される。

なお、上述の実施例では、基地局において通信エリア外時間が計算されて移動端末に通知される構成を示したが、移動端末において通信エリア外時間を計算するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、計算された通信エリア外時間の間だけ低消費電力モードで動作する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、通信エリア外時間が経過する少し前に、動作モードが通常動作モードに復帰するようにしてもよい。

さらに、低消費電力モードは、必ずしも移動端末内の所定の領域をスリープ状態にする必要はなく、例えば、基地局サーチの頻度を減らすようにしてもよい。

Claims (10)

1. 無線通信システムにおいて使用される移動端末の消費電力を制御する電力制御システムであって、
   各基地局の位置および通信エリアを表すセル情報、および前記移動端末の移動の履歴を表す移動履歴情報に基づいて、前記移動端末において検出される基地局からの受信電波の強度が所定値よりも小さくなる領域を前記移動端末が通過するのに要する時間である通信エリア外時間を予測する予測手段と、
   前記予測手段により得られる通信エリア外時間の間、前記移動端末を低消費電力モードに設定する動作モード設定手段と、
   を有することを特徴とする電力制御システム。
2. 前記動作モード設定手段は、前記通信エリア外時間が経過するまでの間、基地局サーチを停止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
3. 各基地局の位置および通信エリアを表すセル情報、および前記移動端末の移動の履歴を表す移動履歴情報に基づいて、前記移動端末の移動速度を推定する手段、
   前記移動履歴情報に基づいて、前記移動端末の移動方向を推定する手段、
   推定された前記移動端末の移動速度、推定された前記移動端末の移動方向、および前記セル情報に基づいて、前記移動端末を低消費電力モードで動作させる時間として、前記移動端末において検出される基地局からの受信電波の強度が所定値よりも小さくなる領域を前記移動端末が通過するのに要する時間を予測する手段、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
4. 各基地局の位置および通信エリアを表すセル情報、および前記移動端末の移動の履歴を表す移動履歴情報に基づいて、前記移動端末の移動速度を推定する速度推定手段と、
   前記移動履歴情報に基づいて、前記移動端末の移動方向を推定する方向推定手段と、
   前記移動速度、前記移動方向、および前記セル情報に基づいて、前記移動端末を低消費電力モードで動作させる時間として、前記移動端末において検出される基地局からの受信電波の強度が所定値よりも小さくなる領域を前記移動端末が通過するのに要する時間である通信エリア外時間を予測する予測手段と、
   を有することを特徴とする基地局装置。
5. 前記方向推定手段により得られた前記移動端末の移動方向に基づいて、前記移動端末の移動先セルを推定する移動先セル推定手段をさらに有し、
   前記予測手段は、前記速度推定手段により得られた前記移動端末の移動速度、および前記移動先セルまでの距離に基づいて、前記通信エリア外時間を計算する
   ことを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
6. 移動端末に前記通信エリア外時間を通知する通知手段
   をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の基地局装置。
7. 前記移動先セル推定手段において複数の移動先セルが推定される場合に、それぞれの移動先セルへの到達可能性を推定する到達可能性推定手段をさらに有し、
   前記予測手段は、各移動先セルまでの移動時間および前記到達可能性に基づいて、通信エリア外時間を計算する
   ことを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。
8. 基地局からの受信電波の強度を測定する測定手段と、
   各基地局の位置および通信エリアを表すセル情報、および前記移動端末の移動の履歴を表す移動履歴情報に基づいて予測された、前記測定手段による測定値が所定値よりも小さくなる領域を当該移動端末が通過するのに要する時間である通信エリア外時間を表す時間情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した時間情報に対応する所定の時間の間、当該移動端末の動作モードを低消費電力モードに設定する動作モード設定手段と、
   を有することを特徴とする移動端末。
9. 前記動作モード設定手段は、前記所定の時間が経過するまでの間、基地局サーチを停止する
   ことを特徴とする請求項８に記載の移動端末。
10. 前記測定手段により測定された電波強度が、所定の電波強度よりも弱いときに、基地局に対して通信エリア外時間を問合せる問合せ手段、
    をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の移動端末。

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