JPWO2014141453A1 - 無線通信システム、無線通信方法、および無線局 - Google Patents

Abstract

端末の接続先候補である無線局が多数存在する場合でも、短時間で端末と接続先の候補となる無線局との間の通信状態を把握し、端末の接続先となる無線局を決定することを目的とする。第１の無線局の通信エリアの少なくとも一部が、第２の無線局の通信エリアに重なるように構成されており、端末は所定の周波数により接続用信号を送信し、複数の第２の無線局それぞれは接続用信号を受信した場合、接続用信号の受信結果を無線局通信管理装置に通知し、無線局通信管理装置は、受信結果に基づいて、端末と通信を行うための第２の無線局を選択し、選択した第２の無線局に対して、端末に接続用信号の応答信号を送信するよう通知する。

Description

本発明は、端末と複数の無線局とから構成された無線通信システムにおける無線通信技術に関する。

端末が、無線局との通信を開始する時に、無線通信するための無線局の候補が複数存在する場合は、例えば、端末が各無線局からの信号の受信電力を測定し、その結果を用いて、通信に適した無線局を決定し、その無線局に接続を要求する信号を送信するという方法が用いられる（従来例１）。

また、すでに無線局と通信している状態で、端末の移動などによる伝搬環境の悪化などにより、他の無線局へのハンドオーバが必要となる場合は、例えば、通信している無線局から、周辺に存在する無線局に関する情報のリストを受信し、その候補となる無線局からの受信電力を通信中の無線局に報告し、その結果から無線局が新たな接続先を決定するという方法がとられる（従来例２）。

特許文献１では、ハンドオーバする場合に着目し、複数の周波数帯を使用する無線通信システムにおけるハンドオーバ時のセルサーチ方法として以下が開示されている。特許文献１では、周辺の基地局に関する情報のリストを、周辺基地局リストとして示している。適切なハンドオーバ先の候補となる基地局をより多く含む基地局リストを移動局に通知可能とするために、各基地局のセルサイズに基づいて複数の第１カテゴリに分類し、且つ、各基地局の無線周波数帯に基づいて複数の第２カテゴリに分類する。分類した第１および第２のカテゴリと移動局の移動速度を対応付け、移動局の移動速度を取得し、取得した移動局の移動速度から、複数の第１のカテゴリの少なくとも１つと、複数の第２のカテゴリの少なくとも１つを選択する。選択された第１および第２のカテゴリに属する基地局に関する情報にもとづいて基地局リストを作成し、作成した基地局リストを移動局に通知し、移動局は通知された基地局リストに基づいてセルサーチを実行する。

特開２００８−８５８９公報

従来例１、２および特許文献１では、端末と無線局の１対１の通信により、端末は無線局からの信号の受信電力を測定し、それを接続先の候補となる無線局の数だけ繰り返す。そのため、端末が接続し通信する候補となる無線局が多く存在すれば、どの無線局と接続し通信するかを決定するために時間がかかる。

従って、本発明は、接続先の候補が多く存在する場合に、従来より短い時間で、端末と接続先の候補となる無線局との間の通信状態を把握し、端末の接続先となる無線局を決定する無線通信システム、方法ならびに装置を提供することを目的とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。

端末と、第１の周波数帯を用いて端末と通信を行う第１の無線局と、第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯を用いて端末と通信を行う複数の第２の無線局と、第１の無線局及び複数の第２の無線局に接続される無線局通信管理装置とを備える無線通信システムである。第１の無線局の通信エリアの少なくとも一部が、第２の無線局の通信エリアに重なるように構成されており、端末は、所定の周波数により接続用信号を送信し、複数の第２の無線局それぞれは、接続用信号を受信した場合、接続用信号の受信結果を無線局通信管理装置に通知し、無線局通信管理装置は、受信結果に基づいて、端末と通信を行うための第２の無線局を選択し、選択した第２の無線局に対して、端末に接続用信号の応答信号を送信するよう通知する。

本発明によれば、端末の接続先となる無線局の候補が複数存在する場合に、従来より短い時間で、端末と接続先の候補となる無線局との間の通信状態を把握し、端末の接続先となる無線局を決定することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１における複数無線局とその通信エリアの関係の概念を示す図である。 実施例１における無線局の構成例を示す図である。 実施例１における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例１における端末の機能構成の例を示す図である。 実施例１における無線局Aの機能構成の例を示す図である。 実施例１における無線局通信管理部のハードウエア構成の例を示す図である。 実施例１における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例１における端末の動作フローチャートの例を示す図である。 実施例２における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例２における無線局Ａが端末に送る無線局の情報の例を示す図である。 実施例２における無線局Ａが端末に送る無線局の情報の例を示す図である。 実施例２における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例２における端末の接続用信号送信に使用する周波数の優先順位の決定の動作フローチャートの例を示す図である。 実施例２における端末の機能構成の例を示す図である。 実施例３における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例４における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例５における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスの例を示す図である。 実施例５における無線局が端末に送る無線局の情報の例を示す図である。 実施例６における無線局のアンテナビームの形状を模式的に示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

本実施例における異なる周波数とは、例えば、ある連続した周波数帯域を分割して、いくつかの周波数帯を設けた場合の周波数の違いを指すのではなく、例えば、７００ＭＨｚ帯と、２ＧＨｚ帯のように、不連続であり離散的な周波数帯を示す。

なお、以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互い無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。各実施の形態は、個別で実施してもよいが、組合せて実施してもよい。

また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよいものとする。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップなどを含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素などの形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合などを除き、実質的にその形状などに近似または類似するものなどを含むものとする。このことは前記数値及び範囲についても同様である。

以下、各種の実施例を詳述する。

図１は実施例１における複数無線局とその通信エリアの関係の概念を示す図である。実施例１における無線通信システムは、１つの無線局Ａ（１１）と、無線局Ａとは異なる周波数帯で通信する２つの無線局Ｂ−１（１２）、無線局Ｂ−２（１３）、並びに、いずれかの無線局と通信する端末（１７）とから構成されている。無線局Ａが端末との通信に用いる周波数帯を以下、周波数Ａ、無線局Ｂ−１と無線局Ｂ−２が端末との通信に用いる周波数帯を以下、周波数Ｂと称する。例えば、周波数Ａは７００ＭＨｚ帯であり、周波数Ｂは２ＧＨｚ帯である。無線局Ａの通信エリア（１４）の上に、無線局Ｂ−１の通信エリア（１５）ならびに無線局Ｂ−２の通信エリア（１６）が重なるように、各無線局が配置されている。

図２は実施例１における無線局の構成を示す図である。無線局Ａは、その内部に、無線局Ａ、無線局Ｂ−１、無線局Ｂ−２の３つの無線局の通信を管理する無線局通信管理部（２１）を有している。

無線局通信管理部は、少なくとも、無線局Ａ、無線局Ｂ−１、無線局Ｂ−２の使用周波数について管理している。また、無線局通信管理部は、周波数以外の情報、例えば、各無線局の最高通信速度や、対応できる端末の移動速度などの情報も管理することができる。また、無線局通信管理部は、各無線局からの情報を受信するだけではなく、各無線局に対する動作の指示を送信するための機能が設けられており、無線局通信管理部と無線局は互いに通信することができる。

実施例１では、無線局通信管理部を無線局Ａの内部に設けた構成としている。無線局通信管理部を無線局Ａの内部に設けることで、無線局通信管理部を別の装置として独立して設置するよりも、省スペース化できる可能性がある。しかし、実施例１の構成は一例であり、無線局Ａ、無線局Ｂ−１、並びに無線局Ｂ−２と通信できれば、無線局通信管理部を１つの装置として別の場所に設けても良い。また、無線局通信管理部と各無線局の接続は無線でもよく、この場合は、配線の引き回しが不要になり、また構成変更が容易になる。また使用する無線周波数は各無線局が端末との通信に使用する周波数でもよく、また異なる周波数でも良い。

実施例１では、無線局Ｂ−１、無線局Ｂ−２と無線局Ａを配線（２２）で接続し、無線局Ａ内にある無線局通信管理部と接続できるように構成している。無線局間の情報のやりとりを有線で行うことにより、端末との通信以外で無線リソースを使用しないで済む。また、各無線局が、他の無線局の通信状況を考慮せずに、所望のタイミングで無線局と無線局通信管理部での間の通信を実施することができる。

また、有線のみ、無線のみではなく、有線と無線の両方を用いるシステムとしても良いことは言うまでもない。

次に、図３に示す端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスを用いて、実施例１における無線通信システムの動作を説明する。端末が無線局との通信を希望する場合、端末が使用可能な周波数の１つを用いて、予め決められた電力、ならびに、タイミングで接続用信号を送信する（３１）。接続用信号とは、端末がいずれかの無線局との通信を要求する際に送信する信号である。接続用信号を受信した無線局は、受信結果通知信号として、例えば、受信電力の大きさを、無線局通信管理部に伝達するように構成する。

本実施例では、端末が使用可能な周波数の中から、任意の周波数として、周波数Ｂを選んで接続用信号を送信し、無線局Ｂ−１、並びに、無線局Ｂ−２が受信できた場合の動作を説明する。無線局Ｂ−１、並びに、無線局Ｂ−２は、受信結果通知信号として、信号の受信電力を無線局通信管理部に通知する（３２）。

無線局通信管理部は、受信結果から接続する無線局を決定し（７１）、その無線局に対して端末と通信するように指示する信号を送り（７２）、その信号を受けて無線局が、端末に対して応答信号を送信する（７３）。図３では、無線局Ｂ−１が端末と接続する無線局として決定された場合のシーケンスを示している。

このような構成とすることにより、端末からの１回の信号の送信により、無線局通信管理部は、無線局Ｂ−１と無線局Ｂ−２では、どちらの無線局の受信電力が大きいかを比較するための情報を得ることができる。

このような動作シーケンスとすることで、端末と無線局の１対１の通信により受信電力の大きさを測定し、それを接続先の候補となる無線局の数だけ繰り返す場合に比べて、より短い時間かつより少ない無線リソースで、その周波数を使用する複数の無線局と端末との間の通信状態を把握することができる。これにより、無線局通信管理部は、端末との通信に適した無線局を決定し、端末と無線局との通信が開始できるようになる。

実施例１では、同じ周波数で通信する無線局が２つであったが、この数は２つに限ったものではなく、無線局が３つ以上ある場合でもこの方法が適用できる。同じ周波数で通信する無線局の数が多いほど、端末と無線局との１対１の通信の繰り返しで、端末と無線局との間の通信状態を把握する場合に比べて、端末と複数の無線局との間の通信状態の把握に要する時間を短くする効果が大きくなることは明らかである。

次に、本実施例の無線通信システムにおける、端末と無線局の詳細を説明する。以下では、端末と無線局の本実施例の動作に関連する機能ブロックについて説明するが、これ以外の機能ブロックが構成要素として追加されてもよい。例えば、無線局には、同期をとるための機能や、他の装置との間で情報をやり取りするための外部インタフェースなども、必要に応じて設けても良い。

次に、図４を用いて、実施例１の無線通信システムにおける端末の一構成を説明する。端末７はアンテナ４１、無線送受信部４２、無線通信制御部４４、アプリケーション制御部４９を少なくとも含んで構成されている。無線送受信部４２、無線通信制御部４４、アプリケーション制御部４９はバス４３によって、それぞれ接続されており、互いに信号のやり取りをすることができる。

無線送受信部は、少なくとも無線フロントエンド部、ベースバンド部、を含んで構成される。ＭＡＣ部は、無線送受信部に含むように構成してもよく、また無線通信制御部に含むように構成しても良い。無線通信制御部、アプリケーション制御部は、通常のＣＰＵとメモリなどで、それぞれ構成可能である。ＣＰＵがメモリに格納された各種プログラムを実行することで、各種機能を実現可能である。無線送受信部は無線局と、無線信号の送受信を行う。

実施例１における無線通信制御部には、無線局とやり取りするデータ信号などを作成する送信信号作成部４７、ならびに無線局から受信した信号を処理する受信信号処理部４８の他に、本実施例の特有の機能として無線局と接続するために用いる信号である、接続用信号を作成する接続用信号作成部４５、ならびに接続用信号に対する応答として無線局から送信される応答信号を処理する応答信号処理部４６を含んで構成される。

次に、図５を用いて、実施例１の無線通信システムにおける無線局Ａの一構成を説明する。なお、無線局Ｂ−１、無線局Ｂ−２は、無線局Ａに対して、無線局通信管理部がないことと、端末との無線通信に使用する周波数が異なること以外は、同様の構成を備える。

無線局Ａは、有線インタフェース５４と、無線送受信部５２、バス４３、アンテナ５１、動作制御部５３とから構成され、さらに無線局通信管理部５５を含んで構成される。有線インタフェース５４は、他の無線局やバックホールなどとのインタフェースである。無線送受信部５２は、アンテナ５１経由で、端末と無線通信を行う。有線インタフェース５４経由で受信した信号や、無線局内で、例えば、無線局通信管理部で作成された信号は無線送受信部で無線信号に変換される。また、アンテナ５１経由で受信した無線信号は、無線送受信部５２でデジタル信号に変換される。無線局の無線送受信部５２の構成は、端末の無線送受信部の構成と同様でよい。無線局の動作制御部は、無線局の各種動作を制御するものであり、ＣＰＵとメモリ等で構成可能であるため、ここでは説明を省略する。

次に無線局通信管理部５５について説明する。無線局通信管理部は、少なくとも無線局データ収集部５６、接続無線局決定部５７、決定通知信号作成部５８とを含んで構成される。端末の接続用信号を受信した無線局から通知された受信電力の大きさは、無線局データ収集部に収集される。接続無線局決定部は、各無線局の受信電力の比較を行い、どの無線局が端末との通信に適しているかを決定する。本実施例では、受信電力の最も大きかった無線局が端末との通信に適していると判断する構成とした。ただし、どの無線局が端末との通信に適しているかの判断基準として、受信電力だけではなく、その他の条件を追加しても良い。例えば、受信電力がほぼ同じ無線局が複数存在する場合は、それぞれの無線局が通信している端末の数を条件として追加し、受信電力の大きさがほぼ同じであれば、接続先の端末数の数の少ない無線局を選定するようにしても良い。

決定通知信号作成部５８は、端末との通信が決定した無線局に、端末と通信する無線局として決定したことを通知する信号を作成する。この信号を受け取った無線局は、動作制御部において、端末の送信した接続用信号に対する応答信号を作成し、端末に送信する。

図６に無線局通信管理部５５のハードウエア構成の一例を示す。無線局通信管理部は、通常のコンピュータ構成で実現可能であり、バス４３に加え、処理部である中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）６１、記憶部であるメモリ６３、更には、必要に応じて入出力部６４を備えることも可能である。ＣＰＵ５１は、上述した各無線局の受信電力の値を比較し、端末との通信に適した無線局を決定し、その無線局にそれを通知する信号を作成するという動作を行うなどの、本実施例に必要な動作を行うための無線局通信管理プログラム６２を実行する。このプログラムは、メモリ６３等に記憶され、必要に応じてＣＰＵ５１で実行されることにより、上述の機能、またこれ以降に説明する無線局通信管理部の各種の機能を実現する。また、本実施例における端末に必要な動作を行うためのプログラムや、無線局に必要な動作を行うためのプログラムも、図６に示す構成と同様のハードウエア構成で実現することができる。

次に、図７を用いて実施例１における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部のさらに他の動作シーケンスを説明する。図７の説明においては、図３の動作シーケンスと異なる点のみを説明する。図７のシーケンスでは、最初に端末が送信した接続用信号の周波数の信号を受信できる無線局がない場合、または、端末と無線局が離れている、もしくは、障害物などの存在などで、無線局が検知できるほどの強さの信号が届かない場合の動作シーケンスを示している。

この場合は、無線局から無線局通信管理部に受信電力の情報が通知されないため、無線局通信管理部は端末が接続する無線局を決定できず、結果として、端末は応答信号を受信することができない。そのため、端末は、所定時間、応答信号を受信しなければ、他の周波数で接続用信号を送信することを行う（８１）。

このときの端末の動作フローチャートを、図８を用いて説明する。本実施例では、端末は、端末が無線局との通信に使用できる周波数の中の任意の周波数で接続用信号を送信し（９１）、所定時間内に無線局より応答信号を受信したかを判断する（９２）。Ｙｅｓであれば、応答信号を送信した無線局と通信する（９３）。また、Ｎｏであればこれまで送信した信号とは異なる、任意の周波数で接続用信号を送信し（９４）、所定時間内に応答信号を受信したかを判断する（９５）。Ｙｅｓであれば、応答信号を送信した無線局と通信する（９３）。また、Ｎｏであれば、送信可能な全ての周波数で接続用信号を送信したかを判断し（９６）、Ｎｏであれば、これまで送信した信号とは異なる任意の周波数で接続用信号の送信を行う（９４）。また、Ｙｅｓであれば一定時間後待機後、または送信電力を増加して、端末が無線局との通信に使用できる周波数の中の任意の周波数を用いて接続用信号の送信を行う（９７）。

本実施例では、端末は、接続用信号の送信に用いる周波数を任意に選ぶ構成とする。また、端末が送信できる全ての周波数を用いて接続用信号を送信した場合でも無線局からの応答を受信できなかった場合は、これまでに使用した周波数を用いて、接続用信号の送信を繰り返す。この場合の接続用信号の周波数の選び方は、１回目と同じ順序でもよく、また、ランダムに変更するように構成しても良い。

本実施例では、接続用信号の送信に用いる周波数は、端末が送信できる周波数の中から、任意に選択して送る構成とした。送信電力やアンテナの利得が同じ場合は、一般に、周波数の低い信号のほうが、減衰が少なく、信号の到達範囲が広いと考えられる。従って、端末が送信できる周波数のなかで、最も低い周波数から順番に接続用信号を送信する構成としても良い。

また、初回の接続用信号の送信で応答信号が受信できない場合は、他の周波数で信号を送信する前に、同一の周波数で送信電力を大きくして接続用信号を送信するようにシステムを構成しても良い。

以上、述べたように、本発明の実施例１によれば、端末の接続先となる無線局の候補が多い場合でも、無線局通信管理部は、従来より、より少ない無線リソースと、より短い時間で、端末と無線局との間の通信状態を把握し、端末の新たな接続先となる無線局を決定することができる。

次に、図９を用いて実施例２における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスを説明する。実施例２では、無線局Ａ、無線局Ｂ−１、無線局Ｂ−２、ならびに、無線局Ｃ−１（１０１）、無線局Ｃ−２（１０２）、無線局Ｃ−３（１０３）、無線局Ｃ−４（１０４）が存在する。無線局Ａが端末との通信に用いる周波数帯を以下、周波数Ａ、無線局Ｂ−１と無線局Ｂ−２が端末との通信に用いる周波数帯を以下、周波数Ｂ、無線局Ｃ−１、無線局Ｃ−２、無線局Ｃ−３、無線局Ｃ−４が端末との通信に用いる周波数帯を以下、周波数Ｃと称する。本実施例では、各無線局の周波数は周波数Ａよりも周波数Ｂが高く、また周波数Ｂよりも周波数Ｃが高くなっている。

図９のシーケンスでは、無線局通信管理部が管理している無線局の周波数情報を無線局Ａに通知して（１０５）、無線局Ａが、その情報を端末に通知する（１０６）ように構成されている点が、実施例１の動作シーケンスと異なる点である。本実施例では、端末が周波数Ａの信号を受信できる場合の動作を説明する。端末は、周波数情報を受け取ることで、端末が送信可能な周波数帯と、無線局が受信可能な周波数帯とが一致する周波数の中から、接続用信号を送信する周波数を選択することができる（１０７）。このような構成にすることによって、無線局がそもそも受信できない周波数を使って、端末が接続用信号を送信するということを避けることができる。

図１０は、実施例２における無線局Ａが端末に送る無線局の情報１１１を示す図である。この情報を受信することで、特定の周波数で端末と通信を行う無線局として、端末は無線局Ａ（１１３）の他に、周波数Ｂで通信する無線局Ｂ（１１４）と、周波数Ｃで通信する無線局Ｃ（１１５）があることがわかる。

さらには、無線局Ａ経由で、図１１に示すような無線局の情報１２１を通知するようにしても良い。図１１に示した無線局の情報には、周波数やその周波数で通信できる無線局の個数、または最大通信速度や対応できる端末の移動速度など、頻繁に変更が発生しない固定情報（１２２）と、各無線局の通信の混雑度のように変動する変動情報（１２３）が入っている。そのため、後述するように、固定情報と変動情報とを、別々に通知するような方法を用いても良い。

図１２を用いて、実施例２における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の他の動作シーケンスを説明する。端末が、無線局の特性を通知する信号を受信ですることで、図１２の動作シーケンスが示すように、端末が接続用信号送信に使用する周波数の優先順位を決定することができる（１３１）。

図１３に実施例２における端末の接続用信号送信に使用する周波数の優先順位の決定のための動作フローチャートを示す。端末は、最も要求する通信性能を何とするか決定し（１４１）、最も要求する性能が高速移動性であれば（１４２）、優先順位を周波数の低い順である、１位：無線局Ａ、２位：無線局Ｂ、３位：無線局Ｃと決定する（１４３）。また、最も要求する性能は通信速度であれば（１４４）、通信速度が速い無線局の順を優先順位とする（１４５）。図１２に示す実施例では、通信速度は無線局Ｃが最も速く、次いで無線局Ｂ、最後が無線局Ａという順番になっている。また、高速移動性でも通信速度でもない場合は、無線局から通知された項目を１つ選択し、選択した項目での条件の良い無線局の優先度を高くする（１４６）。

このような動作を行う端末の機能構成を図１４に示す。以下では、図４に示した端末の機能構成と異なる点のみ説明する。実施例２における端末は、無線通信制御部のなかに、優先順位決定部１５１、要求通信速度判定部１５２、端末移動速度推定部１５３、無線局周波数と端末使用可能周波数の比較部 １５４、無線局情報の通知信号処理部１５５を有している。

実施例２の端末は、無線局情報の通知信号処理部で、無線局から送られた情報の中から使用可能な周波数の情報を入手する。無線局周波数と端末使用可能周波数の比較部において、無線局の使用する周波数と、端末が使用できる周波数との比較を行い、一致する周波数を抽出する。優先順位決定部は、図１３に示したフローチャートに従って、どの周波数を用いるかを決定する。要求通信速度判定部は、例えば、端末の使用するアプリの認識により、そのアプリに適した要求通信速度の判定を行う。端末移動速度推定部は、例えば、GPSを用いて端末の移動速度の推定を行う。優先順位の決定方法は、図１３に示したフローチャートに限ったものではなく、例えば、図１１に示した項目の複数を組み合わせて優先順位を決めるようにしても良い。その場合に、要求通信速度判定部や、端末移動速度推定部が算出または推定した結果などを利用して、総合的に判断するようにしても良い。

実施例１では、端末が送信できる周波数の中から選んで、接続用信号を送信するため、場合によっては、無線局が受信できない周波数で接続用信号を送ることも有りうる。そこで、実施例２のような構成にすることにより、無線局が使用しない周波数を用いて接続用信号を送ることを防ぐことができ、端末と無線局の接続をより確実に、かつ効率良く行うシステムを提供できる。

また、実施例２のように、全無線局の周波数などの情報を最も低い周波数で通信する無線局から送ることにより、その情報を広範囲に届けられるという利点がある。また、無線局の情報として、周波数以外の情報も端末に通知することにより、端末は周波数以外の情報も考慮して、接続用信号を送る周波数の優先順位を決めることができる。

図１５を用いて実施例３における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスを説明する。本実施例では、無線局Ａが定期的に全端末向けに送る報知信号の中に、同期をとるための信号や、無線局にアクセスするタイミングの情報の他に、各無線局の周波数や特性の情報も一緒にを通知する構成となっている（１６１）。それ以外の動作は、図１３を用いて説明した動作シーケンスと同様である。

実施例３では報知信号として、同期のための情報、無線局にアクセスするタイミングの情報、並びに、全ての無線局に関する情報を一度に送ることができるため、端末は、これらの情報を別々に受信する場合に比べて、さらに効率良く、無線局への接続を行うことができる。

実施例２並びに３では、無線局Ａから無線局の情報を通知する構成としたが、他の無線局から通知する構成としても良い。また、単一の無線局ではなく、複数の無線局から報知するように構成しても良い。また、単一の周波数ではなく、複数の周波数によって通知するようにしても良い。通知する無線局や周波数が複数となることで、単数の周波数、単数の無線局から通知するよりも、端末が報知信号を受信する確率を高くすることができる。

図１６を用いて実施例４における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスを説明する。図１６は、無線局通信管理部が管理している無線局とは異なる無線局から、無線局通信管理部が管理している無線局の通信エリア内に端末が移動してきたときの端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスである。まず、最も周波数の低い無線局Ａと接続し、その後、端末の通信要求に応じて、より適した無線局に端末をハンドオーバさせる場合を示す。

従って図１６では、端末はまず無線局Ａに接続し、無線局Ａと通信する（１７１）。その後、端末は、無線局Ａに対して、所望の通信速度や端末の移動速度など、所望の無線局との通信要求を通知する信号を送信する（１７２）。無線局Ａは受信した情報を無線局通信管理部に伝達する（１７３）。無線局通信管理部は、端末から送られてきた通信要求と、各無線局の負荷の双方を考慮して、端末が次に通信する無線局の優先順位を決定し（１７４）、各無線局の情報と優先順位の決定結果を無線局Ａに通知する（１７５）。無線局Ａはハンドオーバする特定の端末に向けて各無線局の情報と優先順位と送信タイミングを通知する信号を送信する（１７６）。また、無線局通信管理部は、優先順位一位となった無線局に対して、ハンドオーバを希望する端末が、接続用信号を送信するタイミングを通知する（１７７）、端末は指定されたタイミングに従って、優先順位一位となった無線局に対して接続用信号を送信する（１７８）。それ以降の動作は、これまでに述べた他の実施例と同様である。

本実施例では、無線局通信管理部で端末が接続用信号を送る無線局の優先順位を決めるため、無線局通信管理部は、どの無線局から、どのタイミングで接続用信号の受信結果が届くかを把握することができる。従って、もし、予期していたタイミングにどの無線局からも接続用信号の受信結果が通知されなければ、優先順位二位の無線局に対して、接続用信号を送信する端末と送信タイミングに関する情報を通信するように構成する。また、端末も優先順位一位の無線局から応答信号が送信されなかった場合、所定のタイミングで優先順位二位の無線局に対して、接続用信号を送信するように構成する。また、ハンドオーバ先として無線局Ａよりも適した無線局がない場合は、無線局Ａとの通信を続行する。

本実施例では、無線局通信管理部が端末のハンドオーバ先となる無線局を決定するため、各無線局の負荷などを考慮した優先順位の決定が可能になり、そのため、端末が優先順位を決定する場合に比べて、システム全体の無線リソースを効率的に使用できるようになる可能性がある。なお、各無線局の負荷とは、例えば無線局が通信している端末の数であり、無線局通信管理部で管理している情報である。

以上述べたように、実施例４では、端末を、まず、無線局の中で、使用する周波数が最も低い無線局Ａに端末を接続させる。その後、各無線局の負荷と、端末の通信要求の双方を考慮して、無線通信管理局が端末が新たに接続する無線局の優先順位を決定し、その結果を端末に通知する。そのため、無線通信システム全体の無線リソースをより効率的に使用することができる。また、端末を周波数が最も低い無線局Ａに最初に接続させる構成としたが、端末を、無線局通信管理部が管理する中で、最も広い通信エリアを有する無線局に最初に接続させる構成としても良い。

図１７を用いて実施例５における端末と無線局、ならびに無線局通信管理部の動作シーケンスを説明する。実施例５では、端末が無線局Ａよりも高い周波数を使用して通信する無線局との通信中に、端末の場所の移動や伝搬環境の変化による無線局からの信号の受信電力の低下などにより、無線局が他の周波数の無線局、もしくは同じ周波数の別の無線局へのハンドオーバが必要と判断した場合の動作シーケンスを示している。

図１７に示す例では、端末は無線局Ｂ−２と通信しており（１８１）、定期的に無線局Ｂ−２に対して、無線局Ｂ−２から受信した信号の受信電力を通知している（１８２）。その受信電力の結果が、無線局Ｂ−２が設定している閾値よりも下がった場合は、無線局Ｂ−２は端末と通信する無線局を変更することを決定する（１８３）。そして、無線局Ｂ−２が無線局通信管理部に各無線局の情報の通知を要求し（１８４）、無線局通信管理部は無線局Ｂ−２に各無線局の情報を通知する（１８５）。そして、無線局Ｂ−２は、特定端末向けの信号として、ハンドオーバが必要な端末に対して、各無線局の情報の通知信号を送信する（１８６）。その信号を受信して、端末は接続用信号送信に使用する周波数の優先順位を決定し（１３１）、優先順位一位の周波数により接続用信号を送信する（１７７）。以下の動作は、これまで説明して他の実施例と同様である。

実施例５では、端末が現在通信中の無線局Ｂ−２から、各無線局の情報を通知される構成となっている。例えば、実施例４のように、端末は、最初に無線局Ａと接続後に、無線局Ｂ−２にハンドオーバして、無線局Ｂ−２と通信していた場合は、無線局Ａと通信していたときに、各無線局に関する情報を通知されている。そのため、無線局Ｂ−２から他の無線局にハンドオーバする場合は、無線局Ａから通知された情報から更新された分の情報だけ通知されるように構成すると良い。

更新された情報とは、例えば、図１８に示すように各無線局における通信混雑度１９１である。通信混雑度は時間によって変化する情報であるため、適時更新できるように、各無線局が定期的に通信混雑度の情報を無線局通信管理部に通知するように構成すればよい。図１１にも示したが、各無線局の情報には、使用周波数や、その周波数を使用する無線局の個数や、その周波数の無線局での最大通信速度、対応できる移動速度などの固定情報と、各無線局の混雑度のように時間によって変化する変動情報に大別できる。そのため、変動情報と固定情報を、同じ頻度で端末に送る必要がなく、これらの情報を分けて送るようにしても良い。実施例５では、無線局Ｂ−２から他の無線局にハンドオーバする端末に対しては、変動情報のみを送信するように構成する。このように、無線局Ａ以外の無線局と通信をしている端末に対しては、現在通信中の無線局から端末に対して各無線局の情報を通知するように構成することにより、端末が、ハンドオーバのたびに無線局Ａに接続を変更する必要がなくなる。また、変動情報だけを送信することで、固定情報と変動情報の両方を送る場合に比べて、使用する無線リソースを低減することができる。また、本実施例では、ハンドオーバの判断は無線局が行う例を述べたが、端末が判断するように構成してもよい。

図１９を用いて実施例６における無線局のアンテナビームの形成について説明する。本実施例では、端末が送信した接続用信号を、その周波数の信号を受信できる無線局が一斉に受信するように構成している。そこで、例えば、図１９（ａ）に示したように、周波数Ｃの無線局Ｃ−１から無線局Ｃ−４が隣接して４つ配置されており、端末が無線局Ｃ−１、無線局Ｃ−２のセルの間に存在していた場合、無線局通信管理部は無線局Ｃ−１から無線局Ｃ−４のそれぞれの接続用信号の受信結果から、端末の位置を推定することができる。また、本実施例では、無線局は、特定の端末の存在する方向にビームフォーミングできるアレイアンテナの機能を有している。例えば、無線局通信管理部が、端末と通信する無線局を無線局Ｃ−２と決定した場合、端末１７に送信する信号に対しては、図１９（ｂ）に示すように、無線局Ｃ−２（１０２）のアンテナのビームパタン（２０４）を端末（１７）の方向に向くように設定する。これにより、図１９（ａ）のような全方位をカバーするようなビームパタン（２０２）で通信する場合に比べて、端末の受信電力を大きくすることができる。

また、この場合は、図１９（ａ）に比べて、無線局Ｃ−２から無線局Ｃ−１の方向に対して届く電波の強度が大きくなる。そのため、隣接セル間の干渉を防ぐために、無線局Ｃ−１のビーム方向（２０１）を、図１９（ｂ）に示すように、無線局Ｃ−２と反対側に向くように（２０３）調整するとなお良い。

実施例６に示すように、無線局Ｃがアレイアンテナとしてビーム方向を変化させる機能を有している場合、端末からの接続用信号を受信する場合は、端末の位置がわからない。そのため、図１９（ａ）のような全方位をカバーするようなビームパタンで信号を受信することが望ましい。しかし、端末の位置が推定でき、かつ、その端末に対してビームを向けることが可能な場合は、端末にビームを向けることで、端末の受信電力の大きくすることができ、より良い状態で通信することができる。

以上、本発明の実施例を述べたが、本発明の構成はこれに限ることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲では、種々変更してもよいことは明白である。

１１：無線局Ａ
１２：無線局Ｂ-１
１３：無線局Ｂ-２
１４：無線局Ａの通信エリア
１５、１６：無線局Ｂの通信エリア
１７：端末
２１：無線局通信管理部
２２：配線
４１、５１：アンテナ
４２：無線送受信部
４３：バス
４４：無線通信制御部
４５：接続用信号作成部
４６：応答信号処理部
４７：送信信号作成部
４８： 受信信号処理部
４９：アプリケーション制御部
５２：無線送受信部
５３：動作制御部
５４：有線IF
５５：無線局通信管理部
５６：無線局データ収集部
５７：接続無線局決定部
５８：決定通知信号作成部
６１：ＣＰＵ
６２：無線局通信管理プログラム
６３：メモリ
６４：入出力部
１０１：無線局Ｃ−１
１０２：無線局Ｃ−２
１０３：無線局Ｃ−３
１０４：無線局Ｃ−４
２０１、２０３：無線局Ｃ−１のアンテナビームパタン
２０２、２０４：無線局Ｃ−２のアンテナビームパタン。

Claims (15)

1. 端末と、
   第１の周波数帯を用いて前記端末と通信を行う第１の無線局と、
   前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯を用いて前記端末と通信を行う複数の第２の無線局と、
   前記第１の無線局及び前記複数の第２の無線局に接続される無線局通信管理装置と、を備え、
   前記第１の無線局の通信エリアの少なくとも一部が、前記第２の無線局の通信エリアに重なるように構成されており、
   前記端末は、所定の周波数により接続用信号を送信し、
   前記複数の第２の無線局それぞれは、前記接続用信号を受信した場合、前記接続用信号の受信結果を前記無線局通信管理装置に通知し、
   前記無線局通信管理装置は、前記受信結果に基づいて、前記端末と通信を行うための第２の無線局を選択し、前記選択した第２の無線局に対して、前記端末に前記接続用信号の応答信号を送信するよう通知することを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記端末は、予め設定された時間内に、前記応答信号を受信しなければ、前記所定の周波数とは異なる周波数を用いて前記接続用信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記無線局通信管理装置は、前記無線局に関する情報として、前記第１の無線局及び前記第２の無線局の使用する周波数の情報を前記端末に通知することを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記無線局に関する情報は、前記無線局通信管理部が管理している前記無線局の中で、最も通信エリアが大きい無線局、又は最も使用周波数が低い無線局から前記端末に送信されることを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記無線局に関する情報として、前記第１の無線局及び前記第２の無線局が対応できる端末の移動速度の情報、前記第１の無線局及び前記第２での最大通信速度の情報、前記第１の無線局及び前記第２の無線局の数の情報、の中の少なくともいずれか１つを通知することを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項３に記載の無線通信システムであって、
   前記無線局に関する情報は、時間により変動する変動情報と時間により変動しない固定情報とからなり、
   前記無線局通信管理装置は、変動情報と固定情報とを別々に通知することを特徴とする無線通信システム。
7. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記変動情報は、前記無線局通信管理部が管理している前記無線局のいずれかからも前記端末に送信できることを特徴とする無線通信システム。
8. 請求項５に記載の無線通信システムであって、
   前記端末は、前記無線局に関する情報に基づいて、前記接続用信号を送信するための周波数の優先順位を決定することを特徴とする無線通信システム。
9. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記端末の通信要求に関する情報と前記無線局の負荷情報に基づいて、前記無線局通信管理装置は、前記端末が前記接続用信号の送信に用いる周波数の優先順位を決定することを特徴とする無線通信システム。
10. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
    前記無線局通信管理装置は、使用する周波数が最も低い無線局内に設けられることを特徴とする無線通信システム。
11. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
    前記無線局通信管理装置の管理外である無線局の通信エリアから、前記無線局通信管理装置の管理内の無線局の通信エリアに、前記端末が移動した場合、前記端末が前記接続用信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
12. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
    前記端末が、前記無線局通信管理部が管理している前記無線局から、前記無線局通信管理部が管理している他の無線局に接続を切り替えるときに、前記端末が前記接続用信号を送信することを特徴とする無線通信システム。
13. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
    前記無線局通信管理装置は、前記接続用信号の複数の受信結果から前記端末の位置を推定し、
    前記端末と通信する前記第２の無線局は、前記推定された端末の位置に基づいて、前記端末が存在する方向にビームを向けるように、ビームパタンを切り替えることを特徴とする無線通信システム。
14. 端末と、第１の周波数帯を用いて前記端末と通信を行う第１の無線局と、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯を用いて前記端末と通信を行う複数の第２の無線局と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記端末は、所定の周波数により接続用信号を送信し、
    前記複数の第２の無線局それぞれは前記接続用信号を受信し、
    前記接続用信号の受信結果に基づいて、前記端末と通信を行うための第２の無線局を選択し、前記選択した第２の無線局に対して、前記端末に前記接続用信号の応答信号を送信するよう通知することを特徴とする無線通信方法。
15. 第１の周波数帯を用いて端末と通信を行う無線局であって、
    前記無線局の通信エリアの少なくとも一部が、前記第１の周波数帯とは異なる第２の周波数帯を用いて前記端末と通信を行う複数の他の無線局の通信エリアに重なるように構成されており、
    前記複数の他の無線局を管理する無線局通信管理装置を有し、 前記無線局通信管理装置は、前記端末が所定の周波数で送信する接続用信号の受信結果を前記複数の他の無線局それぞれから受信し、
    前記受信結果に基づいて、前記端末と通信を行うための無線局を選択し、前記選択した無線局に対して、前記端末に前記接続用信号の応答信号を送信するよう通知することを特徴とする無線局。

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