JPWO2015011822A1

JPWO2015011822A1 - 無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法

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Publication number: JPWO2015011822A1
Application number: JP2015528076A
Authority: JP
Inventors: 好明太田; 義博河▲崎▼; 矢野　哲也; 哲也矢野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2017-03-02
Also published as: WO2015011822A1; US20160142949A1

Abstract

無線通信装置（１）は、無線通信装置（２）が自装置に接続中の場合、自装置以外の複数の無線通信装置（１）に無線通信装置（２）に関する情報を通知する制御部（１３）と、無線通信装置（２）に関する情報を通知した無線通信装置（１）に関する情報を無線通信装置（２）へ送信する送信部（１１）とを備える。無線通信装置（２）は、送信部（１１）から送信された無線通信装置（１）に関する情報を基に、無線通信装置（１）を１つ選択し、選択した無線通信装置（１）へハンドオーバを制御する制御信号を送信する送信部（２１）を備える。

Description

本発明は、無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法に関する。

従来、無線通信システムにおける伝送容量（以下では、「システム容量」と呼ばれることがある）を増大させるために、様々な工夫がなされている。例えば、３ＧＰＰＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Radio Access Network Long Term Evolution）では、「マクロセル」の他に「スモールセル（小セル）」を活用してシステム容量を増大させる技術に関する議論が行われている。ここで、「セル」とは、無線端末が無線信号を送受信するために、無線基地局がカバーする範囲を指す用語であるが、無線基地局とセルとはほぼ対応する概念であるため、以下の説明では「セル」と「無線基地局」とを適宜読み替えてもよい。そして、「マクロセル」は、高い送信電力で送信可能な基地局、つまり射程エリアの大きい基地局のセルである。また、「スモールセル」は、低い送信電力で送信する基地局、つまり射程エリアの小さい基地局のセルである。

また、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advance）におけるハンドオーバは以下のような手順で行われる。例えば、移動局は周辺セルの無線品質をサービング基地局に報告する。このとき移動局が無線品質を測定する周辺セルはサービング基地局が予め複数指定しておく。また、次に、サービング基地局は、無線品質の報告を受けてハンドオーバの準備を実施する。ハンドオーバの準備とは、例えば、ターゲット基地局のリソースの準備、並びに、移動局の通信能力、サポートしているセキュリティ及び識別情報などの固有情報（コンテキスト）の転送などを含む。その後、サービング基地局は、移動局にハンドオーバを指示する。そして、移動局は指定されたターゲット基地局にハンドオーバする。

なお、移動元のハンドオーバの準備を複数の周辺基地局に対して実施する従来技術がある。

国際公開第２０１０／１１０２４０号

TS36.211, "Physical Channels and Modulation," V11.3.0, 2013年6月 TS36.212, "Multiplexing and channel coding," V11.3.0, 2013年6月 TS36.213, "Physical layer procedures," V11.3.0, 2013年6月 TS36.214, "Measurements," V11.1.0, 2012年12月 TS36.300, "Overall description, V11.3.0, 2013年6月 TS36.321, "Media Access Control (MAC) protocol specification," V11.3.0. 2013年6月 TS36.322, "Radio Link Control (RLC) protocol specification," V11.3.0, 2013年6月 TS36.323, "Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification," V11.3.0, 2013年6月 TS36.331, "Radio Resource Control (RRC) protocol specification,"V11.3.0, 2013年6月

しかしながら、移動局はハンドオーバ手順の実施中にも移動する。したがって、周辺セルの無線品質を測定してから実際にハンドオーバの指示が行われるまでに、移動局にとって最適な無線品質を有するセルが変わっているおそれがある。そして、移動局は、無線品質の悪いセルへのハンドオーバを行うおそれがあり、その場合、ハンドオーバが失敗することも考えられる。

また、ハンドオーバの準備を複数の周辺基地局に対して実施する従来技術を用いても、ハンドオーバ手順の実施中の移動局の移動に完全に追従することは難しく、ハンドオーバの成功率を向上させることは困難である。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ハンドオーバの成功率を向上させる無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法は、一つの態様において、複数の第１無線通信装置及び第２無線通信装置を有する無線通信システムである。前記第１無線通信装置は、前記第２無線通信装置が自装置に接続中の場合、自装置以外の複数の前記第１無線通信装置に前記第２無線通信装置に関する情報を通知する制御部を備える。また、前記第１無線通信装置は、前記第２無線通信装置に関する情報を通知した前記第１無線通信装置に関する情報を前記第２無線通信装置へ送信する第１送信部を備える。前記第２無線通信装置は、前記第１送信部から送信された前記第１無線通信装置に関する情報を基に、前記第１無線通信装置を１つ選択し、選択した前記第１無線通信装置へハンドオーバを制御する制御信号を送信する第２送信部を備える。

本願の開示する無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法の一つの態様によれば、ハンドオーバの成功率を向上させることができるという効果を奏する。なお、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によって得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置付けることができる。

図１は、実施例１に係る無線通信システムのブロック図である。図２は、実施例１に係る無線通信システムの各装置の動作のシーケンス図である。図３は、実施例１に係る無線通信システムにおけるハンドオーバ処理のフローチャートである。図４は、実施例２に係る無線通信システムのブロック図である。図５は、加工後のRRC Connection Reconfiguration with Mobility Control Infoの一例の図である。図６は、実施例２に係る無線通信システムにおけるハンドオーバのシーケンス図である。図７は、実施例２に係る無線通信システムの移動局及び基地局におけるハンドオーバ処理のフローチャートである。図８は、基地局のハードウェア構成図である。図９は、通信端末のハードウェア構成図である。図１０は、実施例３に係る無線通信システムの概略構成図である。図１１は、実施例３に係る無線通信システムのブロック図である。

以下に、本願の開示する無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する無線通信システム、基地局、移動局及び無線通信方法が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る無線通信システムのブロック図である。図１では、無線通信装置１は１つしか記載していないが、実際には複数の無線通信装置１が配置されている。そして、無線通信装置２は、無線通信装置１のそれぞれの通信圏内を移動していく。無線通信装置２は、現在無線通信装置１のいずれかに接続しており、接続中の無線通信装置１から次の無線通信装置１へとハンドオーバする。

無線通信装置１は、送信部１１、受信部１２、制御部１３を有する。

無線通信装置２と接続中の無線通信装置１の制御部１３は、無線通信装置２と無線通信装置２の周辺の無線通信装置１との間の無線品質を取得する。

そして、制御部１３は、取得した無線品質を基に、無線通信装置２のハンドオーバ先となりうる無線通信装置１を選択する。

制御部１３は、選択した無線通信装置１に対して無線通信装置２に関する情報を、送信部１１を介して送信する。

その後、制御部１３は、無線通信装置２に関する情報を送信した無線通信装置１からハンドオーバの受け入れの可否を、受信部１２を介して受信する。例えば、制御部１３は、無線通信装置２のハンドオーバを受け入れた無線通信装置１から受け入れ許可の通知を受信する。

そして、制御部１３は、ハンドオーバの受け入れ許可の通知の送信元の無線通信装置１の情報を、送信部１１を介して無線通信装置２へ送信する。

無線通信装置２は、送信部２１、受信部２２、制御部２３を有する。

制御部２３は、自装置の周辺の無線通信装置１と自装置との間の無線品質を定期的に測定する。

受信部２２は、無線通信装置１の制御部１３から送信された無線通信装置１の情報を受信する。そして、受信部２２は、受信した無線通信装置１の情報を送信部２１へ送信する。

送信部２１は、無線通信装置１の情報を受信部２２から受信する。さらに、送信部２１は、最も新しい無線品質の情報を制御部２３から受信する。次に、送信部２１は、受信した情報で指定されている各無線通信装置１の中から、無線品質の良い無線通信装置１を選択する。例えば、最も無線品質のよい無線通信装置１を選択する。別の例としては、無線品質は最良ではないが、下りの伝送帯域が広く高スループットや高ＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）が望める無線通信装置１を選択することもできる。そして、送信部２１は、選択した無線通信装置１へハンドオーバを制御する制御信号を送信する。

この後、無線通信装置２は、現在接続中の無線通信装置１から制御信号を送信した無線通信装置１へハンドハンドオーバを行い、制御信号を送信した無線通信装置１と接続して通信を行う。

次に、図２を参照して、本実施例に係る無線通信システムにおける各装置の動作について説明する。図２は、実施例１に係る無線通信システムの各装置の動作のシーケンス図である。

ハンドオーバにおいて移動元である無線通信装置１の制御部１３は、ハンドオーバの受け入れ許可の通知の送信元の無線通信装置１の情報の送信を送信部１１に指示する（ステップＳ４０１）。

送信部１１は、信号＃１を受信部２２へ送信する（ステップＳ４０２）。信号＃１は、例えば、ハンドオーバの受け入れ許可の通知の送信元の無線通信装置１の情報を有する信号であり、ハンドオーバ候補先リストなどである。

無線通信装置２の受信部２２は、信号＃１の受信を制御部２３に通知する（ステップＳ４０３）。

制御部２３は、信号＃１の受信の応答の実施を送信部２１に指示する（ステップＳ４０４）。

送信部２１は、信号＃２を移動元である無線通信装置１へ送信する（ステップＳ４０５）。信号＃２は、例えば、ＡＣＫなどである。

その後、制御部２３は、移動先の無線通信装置１へのハンドオーバの制御信号の送信を送信部２１に指示する（ステップＳ４０７）。

送信部２１は、信号＃１で指定された無線通信装置１の中で最も無線品質の良い無線通信装置１を移動先の無線通信装置１として選択し、信号＃３を移動先の無線通信装置１へ送信する（ステップＳ４０８）。信号＃３は、例えば、ハンドオーバ先の決定を通知するための信号であり、移動先の無線通信装置１へのハンドオーバを制御する制御信号である。

移動先の無線通信装置１の受信部１２は、信号＃３の受信を制御部１３へ通知する（ステップＳ４０９）。

制御部１３は、信号＃３の応答の実施を送信部１１へ指示する（ステップＳ４１０）。

送信部１１は、信号＃４を無線通信装置２の受信部２２へ送信する（ステップＳ４１１）。ここで、信号＃４は、例えば、ハンドオーバ許可の通知である。

次に、図３を参照して、本実施例に係る無線通信システムにおけるハンドオーバ処理の流れについて説明する。図３は、実施例１に係る無線通信システムにおけるハンドオーバ処理のフローチャートである。

無線通信装置２の制御部２３は、測定制御を行う（ステップＳ５０１）。測定制御とは、例えば、各無線通信装置１との間での受信品質の測定などである。そして、制御部２３は、測定結果を移動元の無線通信装置１へ送信する。

移動元の無線通信装置１の制御部１３は、ハンドオーバ制御を行う（ステップＳ５０２）。ハンドオーバ制御とは、例えば、ハンドオーバが開始したか否かの判定や、コンテキスト送信の指示などである。

移動元の無線通信装置１の送信部１１は、信号＃１０１を移動先の候補である無線通信装置１へ送信する（ステップＳ５０３）。信号＃１０１は、例えば、コンテストなどである。

移動先の候補である無線通信装置１の送信部１１は、信号＃１０２を移動元の無線通信装置１へ送信する（ステップＳ５０４）。信号＃１０２は、受入通知などである。

移動元の無線通信装置１の制御部１３は、通知制御を行う（ステップＳ５０５）。ここで、通知制御とは、例えば、移動先の候補の無線通信装置１の情報を通知するためのメッセージの加工などである。

移動元の無線通信装置１の送信部１１は、信号＃１０３を無線通信装置２へ送信する（ステップＳ５０６）。信号＃１０３は、ハンドオーバ候補先リストなどである。

無線通信装置２の制御部１３及び送信部１１は、最適セル制御を行う（ステップＳ５０７）。最適セル制御とは、例えば、最適なセルを求め移動先の無線通信装置１を決定する制御である。

その後、無線通信装置２、移動元の無線通信装置１及び移動先の無線通信装置１は、協働してハンドオーバ制御を行う（ステップＳ５０８）。ハンドオーバ制御とは、例えば、ハンドオーバ要求の送信、ハンドオーバ許可の通知、ハンドオーバの実行、及びリソースの解放などである。

図４は、実施例２に係る無線通信システムのブロック図である。なお、言うまでもなく、実施例１と組み合わせて本実施例を実施することができる。基地局１００及び基地局３００は、実施例１の無線通信装置１にあたる。基地局３００は、サービング基地局以外の基地局である。また、移動局２００は、実施例１の無線通信装置２にあたる。

そして、基地局１００は、現在移動局２００と接続しており、ハンドオーバの移行元となるサービング基地局である。すなわち、本実施例では、移動局２００が、基地局１００に接続中の状態から、基地局３００へハンドオーバする場合で説明する。

基地局１００は、送信部１０１、受信部１０２及び制御部１０３を有する。

制御部１０３は、移動局２００と移動局２００の周辺の基地局３００との間の無線品質の測定結果を移動局２００から受信部１０２を介して受信する。無線品質は、ＵＣＩ（Uplink Channel Information）と呼ばれ、移動局によって測定された下りリンクの無線品質であるＣＱＩ（Channel Quality Information）や上りリンクの無線品質であるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）などが該当する。

そして、制御部１０３は、受信した無線品質の測定結果のうちの所定の閾値よりも結果が良好である無線品質に対応する基地局３００を移動先候補基地局として選択する。制御部１０３は、移動先候補基地局として選択した基地局３００へ移動局２００の固有情報（コンテキスト）を送信する。ここで、コンテキストには、移動局２００の通信能力、サポートしているセキュリティ及び識別情報などが含まれる。このコンテキストが、「第２無線通信装置に関する情報」の一例にあたる。また、コンテキストを送信する移動先候補基地局が、「自装置以外の複数の前記第１無線通信装置」の一例にあたる。

その後、移動先候補基地局として選択した基地局３００が移動局２００のハンドオーバを受け入れた場合、制御部１０３は、ハンドオーバを受け入れた基地局３００からハンドオーバの受け入れの通知を、受信部１０２を介して受信する。さらに、制御部１０３は、ハンドオーバの受け入れを許可した基地局３００から、受入許可基地局情報を受信する。受入許可基地局情報とは、例えば、RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfoなどである。RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfoは、「RRC Connection Reconfiguration」というＲＲＣ（Radio Resource Control）メッセージ内に「MobilityControlInfo」というインフォメーションエレメントを含ませた情報である。MobilityControlInfoには、例えば、移動先基地局のセルＩＤ（TargetPhysCellID）、周波数（CarrierFreq）、帯域幅（carrierBandwidth）、移動局２００に割り振る識別子（newUE-Identity）が含まれる。さらに、MobilityControlInfoには、セルに共通な無線パラメータ情報（radioResoruceConfigCommon）などが含まれる。

次に、制御部１０３は、受信した各受入許可基地局情報を処理（まとめる、編集、加工、連結）して、ハンドオーバの受け入れを許可した全ての移動先候補基地局である基地局３００を示す１つの移動先候補基地局情報を生成する。例えば、制御部１０３は、移動先候補基地局情報として、図５に示すような、RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfoを生成する。図５は、加工後のRRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfoの一例の図である。図５の行１１０に示すMobilityControlInfoは、移動先候補となった基地局３００の数分から生成される。ただし、図５は、RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfoの一例であり、移動先候補の情報を伝えられるメッセージ構成であれば特に制限はない。

ここで、本実施例では、制御部１０３は、移動先候補基地局である各基地局３００から受信した受入許可基地局情報を一つにまとめているが、これに限らない。例えば、制御部１０３は、各移動先候補基地局である基地局３００から受信した受入許可基地局情報をそのまま透過的に（処理、編集、加工、連結、まとめるなどをせず）移動局２００へ送信してもよい。

受入許可基地局情報をまとめた場合には、メッセージを一回で送れるというメリットがある。これに対して、受入許可基地局情報をまとめない場合には、ＲＲＣのエンドツーエンドが保たれ、メッセージの独立性が保たれる。また、受入許可基地局情報をまとめない場合には、基地局の処理が軽くなる。

送信部１０１は、移動局２００及び基地局３００へ無線を用いてデータを送信する。

送信部１０１は、制御部１０３により生成された移動先候補基地局情報を移動局２００へ送信する。これにより、送信部１０１は、移動先候補基地局とした基地局３００の情報を移動局２００へ送信する。この移動先候補基地局を通知するための移動先候補基地局情報が、「第１無線通信装置に関する情報」の一例にあたる。

受信部１０２は、無線を用いて移動局２００及び基地局３００からデータを受信する。

基地局３００は、送信部３０１、受信部３０２及び制御部３０３を有する。

制御部３０３は、自局が移動先候補基地局として基地局１００に選ばれた場合、移動局２００のコンテキストを基地局１００から受信部３０２を介して受信する。そして、制御部３０３は、現在の自局の状態（例えば、接続している移動局の数など）から、移動局２００のハンドオーバの受け入れが可能か否かを判定する。受け入れが可能な場合、制御部３０３は、受け入れの通知を送信部３０１を介して基地局１００へ送信する。

さらに、制御部３０３は、移動先候補基地局情報を基地局１００へ送信する。

その後、自装置が移動局２００のハンドオーバにおける移動先基地局として選択された場合、制御部３０３は、移動局２００からのハンドオーバ要求の受信の通知を受信部３０２から受ける。そして、制御部３０３は、現在の自局の状態から、移動局２００のハンドオーバの受け入れが可能か否かを判定する。そして、制御部３０３は、受け入れが可能な場合、ハンドオーバを許可する旨を送信部３０１へ通知する。

送信部３０１は、無線を用いて基地局１００及び移動局２００へデータを送信する。

送信部３０１は、自装置が移動局２００のハンドオーバにおける移動先基地局として選択された場合に制御部３０３がハンドオーバを許可すると、ハンドオーバを許可する旨の通知を制御部３０３から受ける。そして、送信部３０１は、ハンドオーバ許可の通知を移動局２００へ送信する。

さらに、送信部３０１は、ハンドオーバ完了の通知を受信部３０２から受ける。そして、送信部３０１は、リソースの解放の通知を基地局１００へ送信する。

受信部３０２は、無線を用いて基地局１００及び移動局２００からデータを受信する。

受信部３０２は、自装置が移動局２００のハンドオーバにおける移動先基地局として選択された場合、ハンドオーバ要求を移動局２００から受信する。そして、受信部３０２は、ハンドオーバ要求の受信を制御部３０３へ通知する。

さらに、受信部３０２は、ハンドオーバ完了の通知を移動局２００から受信する。そして、受信部３０２は、ハンドオーバ完了を送信部３０１へ通知する。

移動局２００は、送信部２０１、受信部２０２及び制御部２０３を有する。

制御部２０３は、受信部２０２が周辺の基地局３００から受信した信号などを用いて周辺の基地局３００との間の通信品質を定期的に測定する。そして、制御部２０３は、通信品質の測定結果を送信部２０１へ送信する。制御部２０３が、「測定部」の一例にあたる。

送信部２０１は、無線を用いて基地局１００及び基地局３００へデータを送信する。

送信部２０１は、制御部２０３から受信した周辺の基地局３００との間の通信品質の測定結果を定期的に基地局１００へ送信する。

さらに、送信部２０１は、移動先候補基地局である基地局３００の情報を受信部２０２から取得する。そして、送信部２０１は、移動先候補基地局の中から通信品質の測定結果が良好な基地局３００をハンドオーバによる移動先基地局として選択する。そして、送信部２０１は、移動先基地局として選択した基地局３００に対してハンドオーバ要求を送信する。その後、受信部２０２からハンドオーバ許可の受信の通知を受けると、送信部２０１は、ハンドオーバ完了を移動先基地局である基地局３００へ送信する。

ただし、本実施例では、送信部２０１は、ハンドオーバを確実にするため、移動先基地局である基地局３００に対するハンドオーバ要求の送信及びハンドオーバ許可の受信を行っているが、これらを実施しなくてもハンドオーバは可能である。

次に、図６を参照して、本実施例に係る無線通信システムにおけるハンドオーバ処理の全体的な流れを説明する。図６は、実施例２に係る無線通信システムにおけるハンドオーバのシーケンス図である。図６において、基地局１００は、現在移動局２００と接続しており、ハンドオーバの移行元となるサービング基地局である。さらに、ここでは、基地局３００の中の基地局３１０及び３２０が移動先候補基地局として基地局１００に選ばれた場合で説明する。図６は、下に向かうにしたがい時間が経過することを表す。

移動局２００は、定期的に受信品質測定を行う（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。

そして、移動局２００はMeasurement Reports（受信品質の測定結果）を定期的にサービング基地局へ送信する。ここでは、移動局２００は、Measurement Reportsを基地局１００へ送信する（ステップＳ５）。

基地局１００は、移動局２００から受信した受信品質の測定結果の中から所定の閾値よりも良好な測定結果を選び、その選んだ測定結果に対応する基地局３００を移動先候補基地局として特定する。ここでは、基地局１００は、移動先候補基地局として基地局３１０及び基地局３２０を移動先候補基地局として特定する。そして、基地局１００は、基地局３１０へ移動局２００のHandover Request（ハンドオーバ（ＨＯ:Handover）要求においてコンテキスト転送を行う信号）を送信（転送）する（ステップＳ６）。また、基地局１００は、基地局３２０へ移動局２００のHandover Request（ハンドオーバ（ＨＯ）要求、コンテキストを含む信号）を送信（転送）する（ステップＳ７）。

基地局３２０は、Handover Request Ack（移動局２００のハンドオーバの受け入れの通知）をサービング基地局である基地局１００へ送信する（ステップＳ８）。同様に、基地局３１０は、Handover Request Ack（移動局２００のハンドオーバの受け入れの通知）をサービング基地局である基地局１００へ送信する（ステップＳ９）。この時、基地局３１０及び３２０は、受入許可基地局情報（例えば、RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfo）を基地局１００へ送信する。

基地局１００は、受入許可基地局情報を基地局３１０及び３２０から受信する。そして、基地局１００は、受信した受入許可基地局情報を加工して、基地局３１０及び３２０が移動先候補基地局であることを通知する移動先候補基地局情報（例えば、RRC Connection Reconfiguration with MobilityControlInfo）を生成する。次に、基地局１００は、生成した移動先候補基地局情報を移動局２００へ送信することで、移動局２００に移動先候補基地局を通知する（ステップＳ１０）。

移動局２００は、最新の受信品質の測定結果を用いて、基地局１００から通知された移動先候補基地局の中からハンドオーバ先となる移動先基地局を決定する（ステップＳ１１）。例えば、ステップＳ１１では、ステップＳ４で測定した測定結果が最新の測定結果であるので、移動局２００は、ステップＳ４での測定結果の中で無線品質が良好な基地局３００を移動先基地局として決定する。本実施例では、移動局２００は、基地局３２０を移動先基地局として決定したものとする。

移動局２００は、Handover Request（ハンドオーバ（ＨＯ）要求）を移動先基地局と決定した基地局３２０へ送信する（ステップＳ１２）。

基地局３２０は、Handover Requestを受信して、ハンドオーバを許可するか否かを判定し、許可する場合、Handover Request Ack（ハンドオーバ（ＨＯ）許可の通知）を移動局２００へ通知する（ステップＳ１３）。

移動局２００は、ハンドオーバ許可の通知を受信して、ハンドオーバを実行する。その後、移動局２００は、Handover Complete（ハンドオーバ（ＨＯ）完了の通知）を基地局３２０へ送信する（ステップＳ１４）。

基地局３２０は、End Markerを受信して、ハンドオーバの移動元である基地局１００へ、UE Context Release（移動局２００に割当てていたリソースの解放の通知）を送信する（ステップＳ１５）。そして、基地局３２０は、移動局２００へ通信を提供するサービング基地局に遷移する（ステップＳ１６）。

さらに、図７を参照して、本実施例に係る無線通信システムの移動局及び基地局におけるハンドオーバ処理を説明する。図７は、実施例２に係る無線通信システムの移動局及び基地局におけるハンドオーバ処理のフローチャートである。以下では、装置毎に処理の流れを説明していく。ここでは、基地局１００をサービング基地局とし、基地局３００をハンドオーバによる移行先基地局として説明する。

まず、移動局２００の処理について説明する。移動局２００は、定期的に受信品質の測定を行う（ステップＳ１０１）。

そして、移動局２００は、受信品質の測定結果を基地局１００へ報告する（ステップＳ１０２）。

その後、ハンドオーバが開始されると、移動局２００は、移動先候補基地局の通知をサービング基地局である基地局１００から受信する。そして、移動局２００は、受信品質の最新の測定結果を基に最適セルを求め、移動先基地局である基地局３００を選択する（ステップＳ１０３）。

移動局２００は、移動先基地局として選択した基地局３００に対してハンドオーバ要求を送信する（ステップＳ１０４）。

その後、ハンドオーバ許可の通知を移動先基地局である基地局３００から受信すると、移動局２００は、ハンドオーバを実行し、接続を移動先基地局である基地局３００へ切り替える（ステップＳ１０５）。

そして、移動局２００は、ハンドオーバ完了を移動先基地局である基地局３００へ通知する（ステップＳ１０６）。その後、移動局２００は、移動先基地局である基地局３００をサービング基地局として通信を継続する。

次に、サービング基地局である基地局１００について説明する。

基地局１００は、受信品質の測定結果を定期的に移動局２００から受信する。そして、基地局１００は、移動局２００のハンドオーバを開始するか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ハンドオーバを開始しない場合（ステップＳ２０１：否定）、基地局１００は、ハンドオーバの開始まで待機する。

これに対して、ハンドオーバを開始する場合（ステップＳ２０１：肯定）、基地局１００は、受信した測定結果から移動先候補基地局を選択する。そして、基地局１００は、移動先候補基地局である基地局３００に対して移動局２００のコンテキストを送信（転送）する（ステップＳ２０２）。

その後、移動先候補基地局からハンドオーバの受け入れの通知を受信すると、基地局１００は、移動先候補基地局である各基地局３００から受信したメッセージである受入許可基地局情報を加工し、移動先候補基地局情報を生成する（ステップＳ２０３）。

そして、基地局１００は、生成した移動先候補基地局情報を移動局２００へ送信することで、移動先候補基地局を移動局２００へ通知する（ステップＳ２０４）。

その後、移動局２００により移動先基地局に決定された基地局３００からリソース解放の通知を受信すると、基地局１００は、移動局２００に割当てていたリソースを解放する（ステップＳ２０５）。

次に、移動先基地局となる基地局３００について説明する。

基地局３００は、基地局１００により移動先候補基地局として選択された後、移動局２００のコンテキストを基地局１００から受信する。

そして、基地局３００は、移動局２００のハンドオーバの受け入れが可能か否かを判定し、受け入れ可能の場合、受け入れの通知を基地局１００へ送信する（ステップＳ３０１）。

さらに、基地局３００は、移動局２００により移動先基地局に決定された後、ハンドオーバ要求を移動局２００から受信する。そして、基地局３００は、移動局２００のハンドオーバの受け入れが可能か否かを判定し、受け入れ可能の場合、ハンドオーバ許可の通知を移動局２００へ送信する（ステップＳ３０２）。

その後、基地局３００は、ハンドオーバ完了の通知を移動局２００から受信すると、リソース解放の通知をハンドオーバの移動元である基地局１００へ通知する（ステップＳ３０３）。以降は、基地局３００は、移動局３００に対するサービング基地局として動作する。

（ハードウェア構成）
図８は、基地局のハードウェア構成図である。基地局は、例えば、図１の無線通信装置１、並びに、図４に示す基地局１００及び２００などである。

基地局は、アンテナ９０１、制御部９０２、ＲＦ回路９０３、メモリ９０４、ＣＰＵ９０５及びネットワークインタフェース９０６を有する。

制御部９０２は、例えば、図１及び図４に示す制御部１３の機能を実現する。

ネットワークインタフェース９０６は、有線リンクによるネットワークを接続するためのインタフェースである。例えば、基地局１００と基地局３００とは、ネットワークインタフェース９０６を介して有線リンクで接続されてもよい。

ＣＰＵ９０５、メモリ９０４及びＲＦ回路９０３は、図１に示す送信部１１及び受信部１２、又は、図４に示す送信部１０１，２０１及び受信部１０２，２０２の機能を実現する。

例えば、メモリ９０４には、送信部１１及び受信部１２の機能、送信部１０１及び２０１の機能、又は受信部１０２及び２０２の機能を実現するためのプログラムなどの各種プログラムが格納されている。

ＣＰＵ９０５は、メモリ９０４に格納されたプログラムを読み出し、ＲＦ回路９０３等と協働することで各種機能を実現する。

図９は、通信端末のハードウェア構成図である。図９は、通信端末は、例えば、図１の無線通信装置２及び図４に示す移動局２００などである。

移動局は、アンテナ９１１、制御部９１２、ＲＦ回路９１３、メモリ９１４及びＣＰＵ９１５を有する。

制御部９１２は、例えば、図１の制御部１３及び図４の制御部１０３，３０３の機能を実現する。

ＣＰＵ９１５、メモリ９１４及びＲＦ回路９１３は、図１の送信部１１及び受信部１２、並びに、図４の送信部１０１，３０１及び受信部１０２，３０２の機能を実現する。

例えば、メモリ９１４には、図１の送信部１１及び受信部１２、又は、図４の送信部１０１，３０１及び受信部１０２，３０２の機能を実現するためのプログラムなどの各種プログラムが格納されている。

ＣＰＵ９１５は、メモリ９１４に格納されたプログラムを読み出し、ＲＦ回路９１３等と協働することで各種機能を実現する。

以上に説明したように、本実施例に係る無線通信システムにおいては、サービング基地局がハンドオーバにおける移動先の候補となる基地局を選択し移動局に教え、移動局が最適セルを求めて移動先基地局を選択してハンドオーバを行う。これにより、移動局は、移動先基地局を決める際に最新の受信品質の測定結果を使用することができ、ハンドオーバ先を適切に決めることができる。したがって、本実施例に係る無線通信システムは、ハンドオーバの成功率を向上させることができる。

図１０は、実施例３に係る無線通信システムの概略構成図である。本実施例に係る無線通信システムは、図１０に示すように、マクロ基地局１５０、スモール基地局３５０及び移動局２５０を有する。マクロ基地局１５０のセルであるマクロセルには、スモール基地局３５０のセルであるスモールセルが複数含まれている。さらに、本実施例では、移動局２５０は、マクロ基地局１５０及びスモール基地局３５０のいずれかと多元接続を行っている。以下では、説明の便宜上、多元接続として２元接続を例に説明する。なお、言うまでもなく、実施例１又は実施例２と組み合わせて本実施例を実施することができる。

先ず、２元接続の実現方法について簡単に説明する。従来のＬＴＥシステムにおいて規定されている技術であるキャリアアグリゲーション(ＣＡ: Carrier Aggregation)について検討する。キャリアアグリゲーションは、無線基地局と無線端末の間の通信に用いる周波数帯域であるコンポーネントキャリア(ＣＣ: Component Carrier) を複数束ねて用いることで、高速・大容量な通信を実現するものである。ＬＴＥシステムでサポートされている帯域幅は最大２０ＭＨｚという制限があるが、キャリアアグリゲーションの導入により、例えば２０ＭＨｚのＣＣを２つ束ねることで４０ＭＨｚの帯域幅を使用できることになる。

キャリアアグリゲーションの枠組みにおいて、例えば一つのＣＣをマクロセルが使用するとともに、他の一つのＣＣをスモールセルが使用することで、２元接続を実現できるようにも思われる。しかしながら、次に述べるような理由により、キャリアアグリゲーションに基づいて２元接続を実現するのは困難であると考えられる。

ここで、キャリアアグリゲーションをＬＴＥシステムにおけるプロトコルスタックの観点で考えてみる。ＬＴＥシステムのプロトコルスタックは、下位層から順に、ＰＨＹレイヤ、ＭＡＣレイヤ、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤとなっている（さらに上位の階層もあるがここでは割愛する）。慣用されているＯＳＩ(Open Systems Interconnection)参照モデルに対応させると、ＬＴＥシステムにおけるＰＨＹレイヤは、ＯＳＩ参照モデルの第１層である物理層に対応する。また、ＬＴＥシステムにおけるＭＡＣレイヤ、ＲＬＣレイヤ、およびＰＤＣＰレイヤは、ＯＳＩ参照モデルの第２層であるデータリンク層に対応する。ＭＡＣレイヤはスケジューラ機能等を、ＲＬＣレイヤはシーケンス制御等を、ＰＤＣＰレイヤはセキュリティ等をそれぞれ担当する。

キャリアアグリゲーションをプロトコルスタックの観点で見た場合、送信するデータを物理層で分離するものであると言える。また、受信するデータを物理層で統合するものであると言える。このことは、キャリアアグリゲーションにおいては、送受信側の双方において、物理層のエンティティが複数であるとともに、その上位のＭＡＣレイヤ等のエンティティは一つであることを意味する。ここで、エンティティとは、論理的な（あるいは仮想的な）処理主体を意味する用語である。エンティティは、プロトコルスタックの各層において存在し、物理的な処理主体である装置と１対１であるとは限らず、Ｎ対１となりうる。例えば、前述したようにキャリアアグリゲーションによれば、送受信側の双方において、物理層のエンティティが複数となる。

ここで、ＬＴＥシステムにおける一般的なデータ通信におけるプロトコルスタックでは、無線基地局と無線端末とのそれぞれにおいて、ＰＨＹレイヤ、ＭＡＣレイヤ、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤのエンティティが直列１列で作動する。

これに対し、ＬＴＥシステムにおけるキャリアアグリゲーションに基づくデータ通信でも、無線基地局と無線端末とのそれぞれにおいて、ＰＨＹレイヤ、ＭＡＣレイヤ、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤのエンティティが作動する。しかし、キャリアアグリゲーションに基づくデータ通信では、物理層のみが２つのエンティティに分離する点がＬＴＥシステムにおける一般的なデータ通信と異なっている。このように、キャリアアグリゲーションをプロトコルスタックの観点で見た場合、送信するデータをＰＨＹレイヤで分離するものであり、受信するデータをＰＨＹレイヤで統合するものであると言える。

ところで、前述したように、ＬＴＥシステムにおけるＭＡＣレイヤはスケジューラ機能を担当する。スケジューラ機能とは、データをどのタイミングのどの周波数で送信するかを定める機能である。先にキャリアアグリゲーションではＭＡＣレイヤのエンティティは一つであると述べたが、このことはスケジューラが一つであることを意味する。

仮に、キャリアアグリゲーションで２元接続を実現しようとすると、例えばマクロ無線基地局に存在するＭＡＣエンティティ（スケジューラ）が、マクロ無線基地局とスモール無線基地局とのそれぞれに存在するＰＨＹエンティティ（ＣＣ）に対するスケジューリングを行うことになる。これは無線基地局間通信のレイテンシーの問題から実現は困難である。ＬＴＥシステムにおけるスケジューリングは１ミリ秒（１サブフレーム）を単位とする非常に微小な周期で行う必要があるためである。したがって、キャリアアグリゲーションによれば、１つの無線基地局が複数のキャリアを用いて送受信を行うことはできるが、複数の無線基地局が複数のキャリアを用いて送受信を行うのは現実的ではないと考えられる。以上から、キャリアアグリゲーションに基づいて２元接続を実現するのは極めて困難であると考えられる。

ところで、以上で述べたキャリアアグリゲーションに関する考察に基づけば、２元接続を実現するためにはデータを物理層の上のデータリンク層で分離する必要がある。前述したように、ＬＴＥシステムにおいては、データリンク層がさらにＭＡＣレイヤ、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの３層に細分化されている。例えばＭＡＣレイヤでデータを分離すれば、ＭＡＣレイヤのエンティティが複数になる。これにより、スケジューラが複数になり、例えばマクロ無線基地局とスモール無線基地局とがそれぞれ別個のスケジューラを備えることができる。そのため、ＭＡＣレイヤでデータを分離することにより、前述した無線基地局間通信のレイテンシーに基づく問題を回避することができ、２元接続を実現することが可能となる。これと同様に、ＲＬＣレイヤやＰＤＣＰレイヤでデータを分離する場合においても、２元接続を実現することが可能である。

なお、データリンク層でのデータの分離は２元接続と等価ではない。一つの無線基地局が複数のＭＡＣエンティティを有する場合のように、データリンク層でデータが分離されても１元接続となる場合も存在するためである。

図１１は、実施例３に係る無線通信システムのブロック図である。本実施例に係る無線通信システムは、マクロ基地局１５０、移動局２５０、及びスモール基地局３５０を有する。

そして、マクロ基地局１５０は、送信部１０１、受信部１０２、及び制御部１０３を有する。また、移動局２５０は、送信部２０１、受信部２０２、及び制御部２０３を有する。また、スモール基地局３５０は、送信部３０１、受信部３０２、及び制御部３０３を有する。ここで、図４と同じ符号を有する各部は、特に説明のない限り同じ機能を有するものとする。

本実施例では、移動局２５０は、マクロ基地局１５０をプライマリの基地局としスモール基地局３５０をセカンダリの基地局として２元接続を行っている状態から、ハンドオーバを行い、プライマリ基地局がスモール基地局３５０となる場合で説明する。ただし、ここでの説明で用いるハンドオーバの状況は一例であり、ハンドオーバはこれに限らず、移動局２５０は、他のマクロ基地局１５０へハンドオーバすることも可能である。また、移動局２００は、プライマリ基地局がスモール基地局３５０として２元接続している状態でハンドオーバすることもある。

マクロ基地局１５０の制御部１０３は、受信品質の測定結果を移動局２５０から定期的に受信する。

そして、移動局２５０のハンドオーバを行う場合、制御部１０３は、受信した測定結果を基に、移動先候補基地局となるスモール基地局３５０を選択する。ここで、例えば、他のマクロ基地局１５０が移動先候補となる場合には、制御部１０３は、移動先候補基地局としてマクロ基地局１５０も選択する。

制御部１０３は、移動先候補基局であるスモール基地局３５０へ移動局２５０のコンテキストを送信する。そして、制御部１０３は、移動局２５０のハンドオーバの受け入れの許可の通知を移動先候補基地局であるスモール基地局３５０から受信する。次に、制御部１０３は、受信したメッセージを加工し、全ての移動先候補基地局であるスモール基地局３５０を表すメッセージを生成する。

送信部１０１は、制御部１０３が生成したメッセージを移動局２５０へ送信する。

スモール基地局３５０の制御部３０３は、移動局２５０のコンテキストをマクロ基地局１５０から受信した後、移動局２５０のハンドオーバの受け入れが可能か否かを判定する。受け入れが可能な場合、送信部３０１は、受け入れの許可をマクロ基地局１５０へ通知する。

その後、受信部３０２が移動局２５０からハンドオーバ要求を受信した場合、送信部３０１は、ハンドオーバの許可を移動局２５０へ通知する。その後、受信部３０２が移動局２５０からハンドオーバ完了の通知を受信した場合、送信部３０１は、マクロ基地局１５０へリソースの解放を通知する。

移動局２５０の制御部２０３は、ハンドオーバを開始する場合、２元接続を解消し、プライマリの基地局であるマクロ基地局１５０とのみの接続に切り替える。

制御部２０３は、マクロ基地局１５０からスモール基地局３５０へのハンドオーバが完了すると、サービング基地局となったスモール基地局３５０をプライマリの基地局とし他のスモール基地局３５０をセカンダリの基地局とする２元接続に接続を切り替える。

送信部２０１は、最新の受信品質の測定結果を基に、マクロ基地局１５０から通知された移動先候補基地局であるスモール基地局３５０の中から移動先基地局となるスモール基地局３５０を選択する。

そして、送信部２０１は、移動先基地局であるスモール基地局３５０へハンドオーバ要求を送信する。その後、受信部２０２が移動先基地局であるスモール基地局３５０からハンドオーバの許可の通知を受信すると、送信部２０１は、ハンドオーバ完了の通知を移動先基地局であるスモール基地局３５０へ送信する。

ハンドオーバ完了後、送信部２０１及び受信部２０２は、移動先基地局であるスモール基地局３５０をプライマリの基地局とし、他のスモール基地局３５０をセカンダリの基地局とする２元接続を実施し、通信を行う。

ここで、本実施例では、移動局２５０が、マクロ基地局１５０をプライマリの基地局とし、スモール基地局３５０をセカンダリの基地局として２元接続している状態から、プライマリの基地局がスモール基地局３５０となるようにハンドオーバする場合で説明した。しかし、ハンドオーバの条件はこれに限らず、２元接続がマクロ基地局１５０及びスモール基地局３５０のいずれをプライマリの基地局とする場合であっても、本実施例は適用できる。また、ハンドオーバ先がマクロ基地局３５０又はスモール基地局１５０であっても、本実施例は適用できる。

以上に説明したように、本実施例に係る無線通信システムでは、２元接続を行っている状態で、最新の受信品質を用いて移動局側でハンドオーバの移動先基地局を決定する。すなわち、本実施例に係る無線通信システムによれば、２元接続を行う場合でも、ハンドオーバの成功率を向上させることができる。

以上の各実施例では、２元接続を用いる場合で説明しているものがあるが、２元接続を行わないシステムであっても各実施例は同様に動作し、同様の効果を得ることができる。例えば、実施例３は、２元接続を行わないシステムであっても最新の受信品質を用いて移動局側でハンドオーバの移動先基地局を決定することができる。すなわち、実施例３に係る無線通信システムであって２元接続を行わない場合であっても、ハンドオーバの成功率を向上させることができる。

１，２無線通信装置
１１，２１送信部
１２，２２受信部
１３，２３制御部
１００，３００基地局
２００移動局
１０１，２０１，３０１送信部
１０２，２０２，３０２受信部
１０３，２０３，３０３制御部
１５０マクロ基地局
２５０移動局
３５０スモール基地局

TS36.211, "Physical Channels and Modulation," V11.3.0, 2013年6月 TS36.212, "Multiplexing and channel coding," V11.3.0, 2013年6月 TS36.213, "Physical layer procedures," V11.3.0, 2013年6月 TS36.214, "Measurements," V11.1.0, 2012年12月 TS36.300, "Overall description, V11.3.0, 2013年6月 TS36.321, "Media Access Control (MAC) protocol specification," V11.3.0. 2013年6月 TS36.322, "Radio Link Control (RLC) protocol specification," V11.0.0, 2012年9月 TS36.323, "Packet Data Convergence Protocol (PDCP) specification," V11.2.0, 2013年3月 TS36.331, "Radio Resource Control (RRC) protocol specification,"V11.3.0, 2013年3月

Claims

複数の第１無線通信装置及び第２無線通信装置を有する無線通信システムであって、
前記第１無線通信装置は、
前記第２無線通信装置が自装置に接続中の場合、自装置以外の複数の前記第１無線通信装置に前記第２無線通信装置に関する情報を通知する制御部と、
前記第２無線通信装置に関する情報を通知した前記第１無線通信装置に関する情報を前記第２無線通信装置へ送信する第１送信部とを備え、
前記第２無線通信装置は、
前記第１送信部から送信された前記第１無線通信装置に関する情報を基に、前記第１無線通信装置を１つ選択し、選択した前記第１無線通信装置へハンドオーバを制御する制御信号を送信する第２送信部を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
前記制御部は、前記第２無線通信装置と前記第２無線通信装置の周辺の各前記第１無線通信装置との間の無線品質を基に、複数の前記第１無線通信装置に前記第２無線通信装置に関する情報を送信し、
前記第１送信部は、前記制御部により送信された情報に対する応答を基に、ハンドオーバの対象とする候補装置を選択し、前記候補装置の情報を前記第２無線通信装置へ送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記制御部は、前記第２無線通信装置が接続中の前記第１無線通信装置から前記第２無線通信装置に関する情報を受信した場合、ハンドオーバの受け入れが可能であれば、受け入れ可能を前記第２無線通信装置が接続中の前記第１無線通信装置へ通知し、
前記第１送信部は、受け入れ可能の通知の送信元の前記第１無線通信装置を候補装置として選択する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記第２無線通信装置は、
周辺の各前記第１無線通信装置との間の無線品質の測定を行う測定部をさらに備え、
前記第２送信部は、自装置が接続中の前記第１無線通信装置に前記測定部による測定結果を送信する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
複数の基地局に関する情報を基に、前記基地局を１つ選択し、選択した基地局へハンドオーバを制御する制御信号を送信する通信部を備える移動局が自局に接続中の場合、自局以外の複数の基地局に前記移動局に関する情報を通知する制御部と、
前記移動局に関する情報を通知した基地局に関する情報を前記移動局へ送信する送信部と
を備えたことを特徴とする基地局。
移動局が接続中の場合に複数の他の基地局に前記移動局に関する情報を通知する制御部と、前記移動局に関する情報を通知した前記他の基地局に関する情報を前記移動局へ送信する送信部とを備える基地局から送信された前記他の基地局に関する情報を基に、基地局を１つ選択し、選択した基地局へハンドオーバを制御する制御信号を送信する送信部を備えたことを特徴とする移動局。
複数の第１無線通信装置及び第２無線通信装置を有する無線通信システムにおける通信通信方法であって、
前記第２無線通信装置が接続中の前記第１無線通信装置は、自装置以外の複数の前記第１無線通信装置に前記第２無線通信装置に関する情報を通知し、前記第２無線通信装置に関する情報を通知した前記第１無線通信装置に関する第１情報を前記第２無線通信装置へ送信し、
前記第２無線通信装置は、前記第１無線通信装置から送信された前記第１情報を基に、前記第１無線通信装置を１つ選択し、選択した前記第１無線通信装置へハンドオーバを制御する制御信号を送信する
ことを特徴とする無線通信方法。