KR20170018049A - 기지국, 제어국 및 핸드오버 방법 - Google Patents

기지국, 제어국 및 핸드오버 방법 Download PDF

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노리유키 후쿠이
게이지로 다케
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 복수의 기지국과, 복수의 기지국을 제어하는 제어국을 구비한 무선 통신 시스템의 기지국으로서, 송신 빔 및 수신 빔을 형성하는 안테나부(11)와, 자국 주변의 다른 기지국과 통신중인 단말이 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 다른 기지국에서 판단된 경우에, 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 판단된 단말인 핸드오버 대상 단말이 다른 기지국에 송신하고 있는 신호를 측정하는 송수신부(13)와, 제어국이 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정할 때에 참조하는 정보로서 신호의 측정 결과를 제어국에 통지하는 제어부(15)를 구비하고 있다.

Description

기지국, 제어국 및 핸드오버 방법{BASE STATION, CONTROL STATION, AND HANDOVER METHOD}
본 발명은 무선 통신 시스템의 기지국, 기지국을 제어하는 제어국 및 핸드오버 방법에 관한 것이다.
기지국과 단말이 통신을 행할 때에, 기지국이 복수의 안테나를 이용해서 통신 대상 단말의 방향으로만 빔을 형성(빔 포밍)해서, 신호를 송신하는 기술이 있다. 이 기술을 이용한 경우, 무선 신호가 송신되는 방향이 좁혀지기 때문에, 다른 장소에 존재하는 다른 단말과의 간섭을 막거나 또는 저감할 수 있다. 또, 특정 방향으로 신호를 송신함으로써, 서비스 구역 전체에 신호를 송신하는 경우와 비교해서 송신 전력을 집중시킬 수 있어, 서비스 구역의 확대로 이어질 수 있다. 이 빔 포밍은 기지국이 단말로부터 신호를 수신하는 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 기지국의 수신 안테나에 신호를 수신하는 방향을 갖게 함으로써, 그 이외의 방향으로부터 도래하는 간섭파의 영향을 막거나 또는 저감할 수 있다.
특허문헌 1에는, 빔 포밍 기술을 사용한 시스템에서 핸드오버(단말이 통신을 행하는 상대편 기지국을 전환하는 것)를 행하는 방법의 발명이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 핸드오버의 트리거가 발생하면, 단말이 전방위(全方位) 안테나를 이용해서 사운딩 펄스(sounding pulse)를 송신하고, 주변의 복수 기지국이 그 사운딩 펄스를 수신한다. 그 후, 단말이 사운딩 펄스를 수신한 기지국 중에서 1국을 선택하고, 선택된 기지국은 단말이 존재하는 위치를 향해 빔을 형성한다. 기지국의 선택은 예를 들면 신호 강도를 기준으로 해서 행한다. 단말이 존재하는 위치를 향해 기지국이 빔을 형성할 때, 단말의 존재하는 위치는 예를 들면, 복수 기지국에 있어서의 사운딩 펄스의 수신 결과로부터, 무선 네트워크 콘트롤러가 추측한다. 또는, 사운딩 펄스에 위치 정보를 실어 송신함으로써, 단말로부터 기지국으로 통지한다. 핸드오버는 단말이 통신중인 기지국으로부터 수신하고 있는 신호의 전력 레벨이 미리 정의된 값보다 낮게 되었다는 것을 검출한 경우, 단말이 주변 기지국으로부터 송신되는 신호를 주기적으로 모니터하고, 수신할 수 있다는 것을 검출한 경우 등을 트리거로 하여 실행한다.
일본 공개 특허 공보 특표 2006-500873 호
특허문헌 1에 기재된 발명에 있어서는, 핸드오버 트리거의 발생에 의해, 단말은 명시적으로 사운딩 펄스를 송신하고, 기지국측의 수신 결과에 따라 핸드오버 목적지의 기지국 선택을 행한다고 하는 순서를 따른다. 따라서, 이 순서를 실행하고 있는 동안, 단말의 통신이 정지해 버린다고 하는 문제가 있다.
또, 단말 위치의 추정에서는, 복수 기지국에 있어서의 사운딩 펄스의 수신 정보를 이용하지만, 핸드오버 시에 반드시 사운딩 펄스를 수신할 수 있는 기지국이 복수 존재한다고는 할 수 없다. 그 때문에, 사운딩 펄스를 수신할 수 있는 기지국이 1대뿐인 경우에는 단말의 위치를 추정할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또, 사운딩 펄스에 단말의 위치 정보를 싣는 방법도 개시되어 있지만, 그 경우, 사운딩 펄스의 정보량이 증가하기 때문에, 무선 리소스를 불필요하게 소비하고, 다른 통신중 단말에 할당하는 무선 리소스가 감소해 버린다고 하는 문제가 있다.
또, 핸드오버의 트리거로는, 단말의 신호 수신 결과(통신중 기지국으로부터의 수신 신호의 품질 열화 또는 주변 기지국으로부터의 신호 수신)를 이용하고 있지만, 빔 포밍한 경우에는, 반드시 적절하다고는 말할 수 없다. 빔 포밍은 사용하는 안테나 소자수를 많이 사용함으로써 높은 송신 이득이 얻어지고, 기지국과 단말의 거리에 관계없이, 일정한 신호 레벨이 얻어진다. 즉, 신호 열화를 검출하기 어렵다. 다만, 송신 이득에도 상한이 있기 때문에, 단말에 있어서는 어느 정도의 거리를 벗어났을 때에 급격히 신호 레벨이 떨어지는 경우가 있다. 혹은, 기지국이 다른 단말에도 신호를 동시 송신하고 있는 경우에는, 그 대수에 의존해서, 핸드오버가 곧 실시될 단말에 대해서 배분할 수 있는 송신 전력이 변화하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 것을 생각하면, 단말이 핸드오버해야 할지 여부는 기지국측에서 파악하고 있는 정보를 토대로 하는 쪽이 적절히 판단할 수 있는 경우가 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 핸드오버의 실행중에 단말의 통신이 정지하는 것을 회피가능한 기지국, 제어국 및 핸드오버 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 복수의 기지국과, 상기 복수의 기지국을 제어하는 제어국을 구비한 무선 통신 시스템의 상기 기지국으로서, 송신 빔 및 수신 빔을 형성하는 안테나부와, 자국 주변의 다른 기지국과 통신중인 단말이 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 상기 다른 기지국에서 판단된 경우에, 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 판단된 단말인 핸드오버 대상 단말이 상기 다른 기지국으로 송신하고 있는 신호를 측정하는 송수신부와, 상기 제어국이 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정할 때에 참조하는 정보로서 상기 신호의 측정 결과를 상기 제어국에 통지하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 핸드오버의 실행중에 단말과 기지국의 통신이 정지하는 것을 회피할 수 있다고 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명을 적용하는 무선 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는 기지국의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도래 방향(arriving direction) 추정부의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제어부의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 기지국을 실현하는 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 제어국의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 핸드오버 목적지 결정부의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 핸드오버 제어부의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 제어국을 실현하는 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 기지국에 의한 빔 형성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 핸드오버 소스(handover source) 기지국의 방향과 단말의 방향의 오차를 설명하는 도면이다.
도 12는 단말과 핸드오버 소스 기지국의 거리의 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 기지국이 단말로부터의 신호를 검출하는 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 기지국이 단말로부터의 신호를 검출하는 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 기지국이 복수의 수신 빔을 동시에 사용해서 단말로부터의 신호를 검출하는 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 16은 기지국이 복수의 수신 빔을 동시에 사용해서 단말로부터의 신호를 검출하는 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
이하에, 본 발명에 따른 기지국, 제어국 및 핸드오버 방법의 실시의 형태를 도면에 근거해서 상세히 설명한다. 또, 본 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태.
도 1은 본 발명을 적용하는 무선 통신 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 실시의 형태의 무선 통신 시스템은 단말(3)과 통신이 가능한 기지국(11, 12 및 13)과, 기지국(11, 12 및 13)을 제어하는 제어국(2)을 구비한다. 도 1의 예에서는 기지국(11)과 단말(3)이 통신중인 상태를 나타내고 있다. 기지국(11, 12 및 13)은 단말(3) 등의 통신 상대를 향해 빔을 형성하고, 신호를 송수신하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 또, 각 기지국은 통신선을 통해서 제어국(2)과 접속되어 있다. 기지국(12 및 13)은 단말(3)이 송신한 신호가 도달 가능한 범위에 위치하고 있는 것으로 한다.
또, 도 1에서는 기지국이 3대인 경우의 예를 나타내고 있지만, 4대 이상이어도 상관없다. 이하의 설명에서는, 기지국(11, 12 및 13)을 구별할 필요가 없고, 각 기지국에 공통의 사항(장치 구성, 동작 등)을 설명하는 경우, 기지국(11 내지 13)을 총칭해서 기지국(1)으로 기재한다.
여기서, 도 1에 나타낸 구성의 무선 통신 시스템에 있어서의 핸드오버 동작에 대해 간단하게 설명한다. 일례로서, 단말(3)이 기지국(11)으로부터 기지국(12)으로 핸드오버하는 경우의 동작을 설명한다.
도 1에 나타낸 무선 통신 시스템에 있어서, 단말(3)은 기지국(11)과 통신을 행하고 있다. 이 상태로 핸드오버 트리거가 발생한 경우, 즉, 기지국(11)이 단말(3)로 하여금 핸드오버를 실행하게 하여 다른 기지국과의 통신을 개시하게 할 필요가 있다고 판단한 경우, 제어국(2)은 단말(3)과 통신중인 기지국(11)의 주변에 위치하고 있는 기지국(12 및 13)에 대해, 단말(3)이 송신하는 신호의 수신을 개시하도록 지시한다. 제어국(2)으로부터 수신 지시를 받은 기지국(12 및 13)은 단말(3)로부터 송신된 신호의 수신 동작을 실행한다. 이때, 제어국(2)은 기지국(12 및 13)에 대해서 단말(3)의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보를 통지한다. 여기서, 송신 신호 정보란, 도시를 생략한 다른 단말이 송신하는 신호와 단말(3)이 송신하는 신호를 구별하기 위해서 필요한 정보이며, 예를 들면, 단말 ID, 단말(3)에 고유한 비트 패턴이나 특정의 신호 패턴(예를 들면, LTE(Long Term Evolution)에서 사용되고 있는 Reference signal sequence, 외) 등이다. 이하의 설명에서, 「송신 신호 정보」는 전술한 단말 ID, 비트 패턴, 신호 패턴 등을 나타내는 것으로 한다. 또, 신호 송신 타이밍은 단말(3)이 신호를 송신하는 타이밍이다.
기지국(12 및 13)은 제어국(2)으로부터 통지된, 단말(3)의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보에 근거해서, 신호 수신을 행한다. 이때, 기지국(12 및 13)은 신호의 도래 방향의 추정도 행한다. 기지국(12 및 13)은 단말(3)로부터 송신된 신호의 수신 결과로서, 예를 들면 신호 강도를 제어국(2)에 보고한다. 신호 강도 대신에 SNR(Signal to Noise power Ratio)나 SINR(Signal to Interference plus Noise power Ratio) 이라도 좋다. 그 외, 신호의 도래 방향(과 빔의 형성 방향의 관계)의 변화에 따라서 값이 변화하는, 신호의 수신 상태를 나타내는 정보이면 어떠한 것을 사용해도 상관없다.
제어국(2)은 핸드오버를 행하는 단말(3)로부터 송신된 신호의 수신 결과를 보고하는 복수의 기지국(1) 중에서 핸드오버 목적지 기지국을 선택한다. 핸드오버 목적지 기지국의 선택은 복수의 기지국(1)으로부터 받은 보고(신호 강도 등)를 비교해서 행한다. 제어국(2)은 예를 들면, 각 기지국(1)으로부터 신호 강도의 보고를 받은 경우, 신호 강도가 가장 높은 기지국(1)을 핸드오버 목적지 기지국으로서 선택한다. 여기에서는, 기지국(12)을 선택한다. 다음으로, 선택한 기지국(12)에 대해서 핸드오버의 준비를 행하도록 지시하고, 또, 단말(3) 및 단말(3)과 통신중인 기지국(11)에 대해서 핸드오버 실행을 지시한다. 또, 단말(3)로의 지시는 기지국(11)을 경유해서 행한다.
제어국(2)으로부터 핸드오버 준비의 지시를 받은 기지국(12)은 추정한 도래 방향(단말(3)로부터 송신된 신호의 도래 방향)으로 빔 형성해서 하향 동기 신호를 송신한다. 또, 핸드오버를 행하는 단말(3)의 상향 신호(이후, 상향 동기 신호라고 칭한다)를 수신하기 위해서, 수신 빔을 형성한다. 이때의 빔 폭은 데이터 송수신시에 형성하는 빔 폭과 동일하게 한다.
도 2는 기지국(1)의 구성예를 나타내는 도면이다. 기지국(1)은 안테나부(11), 도래 방향 추정부(12), 송수신부(13), 변복조부(14) 및 제어부(15)를 구비한다.
안테나부(11)는 복수의 안테나와 각 안테나를 조정해서 빔을 형성하는 안테나 조정부(11A)를 포함해서 구성되어 있다. 안테나 조정부(11A)는 복수의 안테나의 각각으로 송수신되는 신호의 진폭, 위상을 조정하는 등을 해서 빔 포밍을 행하는 전자 회로이며, DSP(Digital Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등으로 실현된다. 이 안테나부(11)는 제어부(15)의 지시를 받아 지시받은 방향으로 송신 빔을 형성하고 송수신부(13)로부터 받은 신호의 송신을 행한다. 또, 안테나부(11)는 제어부(15)로부터 지시받은 방향으로 수신 빔을 형성하고 신호 수신을 행한다. 또, 안테나부(11)는 후술하는 도래 방향 추정부(12)가 도래 방향을 추정할 때에는, 수신 대상의 방향을 향한 일정 범위를 수신 빔으로 주사한다.
도래 방향 추정부(12)는 안테나부(11)가 수신 빔으로 수신 대상의 방향 범위를 주사하고 있는 동안의 신호 수신 결과에 근거해서, 핸드오버를 행하는 단말(3)(다른 기지국과 통신중인 단말(3))이 송신하고 있는 신호의 도래 방향을 추정한다. 추정한 도래 방향은 제어부(15)에 보고되고, 제어부(15)는 도래 방향을 최신 정보로 갱신하고 기억한다. 또, 도래 방향 추정부(12)는 핸드오버를 행하는 단말(3)이 주위에 존재하고 있지 않는 상태에서도, 기지국 자신과 통신중인 단말(3)이 존재하는 경우에는, 통신중인 단말이 송신하고 있는 신호의 도래 방향을 추정하는 동작인 빔 트랙킹(beam tracking)을 행한다.
도래 방향 추정부(12)의 동작에 대해 흐름도를 이용해서 설명한다. 도 3은 도래 방향 추정부(12)의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
도래 방향 추정부(12)는 단말(3)로부터 송신된 신호의 도래 방향의 추정 지시를 제어부(15)로부터 받았는지 여부를 확인하고(스텝 S11), 지시를 받지 않은 경우(스텝 S11 : No), 스텝 S11의 처리를 반복한다. 도래 방향의 추정 지시에는 추정 대상의 신호를 식별하기 위한 정보, 구체적으로는, 상술한 송신 신호 정보와 마찬가지의 정보가 포함되어 있는 것으로 한다. 제어부(15)로부터 상기 지시를 받은 경우(스텝 S11 : Yes), 도래 방향 추정부(12)는 제어부(15)로부터의 지시가 나타내는 단말(3)로부터 송신된 신호의 수신 결과를 송수신부(13)로부터 취득한다(스텝 S12). 신호의 수신 결과는 신호의 수신 품질을 나타내는 정보이다. 도래 방향 추정부(12)가 스텝 S12에서 취득하는 수신 결과는 안테나부(11)가 방향을 변경하면서 형성한 수신 빔의 각각에 있어서의 수신 결과이다. 예를 들면, 안테나부(11)가 어느 범위 내에서 일정 주기로 수신 빔의 방향을 일정량 변경하고, 송수신부(13)가 각 주기, 즉 각 방향에 있어서 수신 처리를 행함으로써 얻어진 수신 결과의 각각을 도래 방향 추정부(12)가 취득한다.
다음으로, 도래 방향 추정부(12)는 취득한 수신 결과, 즉, 안테나부(11) 및 송수신부(13)가 수신 빔의 방향을 변경하면서, 방향이 상이한 각 수신 빔으로 수신한 신호의 수신 결과에 근거해서, 제어부(15)로부터의 지시가 나타내고 있는 단말(3)로부터 송신된 신호의 도래 방향을 추정하고, 추정 결과를 제어부(15)에 통지한다(스텝 S13). 스텝 S12에서 취득한 수신 결과가 신호 강도인 경우, 도래 방향 추정부(12)는 가장 큰 값을 나타내는 수신 결과에 대응하는 방향을 신호의 도래 방향이라고 판단한다.
이와 같이, 도래 방향 추정부(12)는 제어부(15)로부터 지시를 받은 경우, 지시받은 단말(3)로부터 송신된 신호의 도래 방향을 송수신부(13)에 있어서의 신호의 수신 결과에 근거해서 추정한다. 추정 결과는 제어부(15)에 통지된다.
송수신부(13)는 단말(3)에 대해서 신호를 송신할 때에는, 변복조부(14)로부터 받은 베이스밴드 신호를 디지털로부터 아날로그로 변환함과 아울러, 변환 후의 베이스밴드 신호를 무선 주파수 신호로 업 컨버트한다. 또, 그 반대로 단말(3)로부터 신호를 수신할 때에는, 무선 주파수 신호로부터 베이스밴드 신호로 다운 컨버트함과 아울러, 베이스밴드 신호를 아날로그로부터 디지털로 변환한다. 또, 송수신부(13)는 신호 강도나 SNR, SINR 등의 신호 수신 품질을 측정한다.
변복조부(14)는 신호의 변조 및 복조를 행한다.
제어부(15)는 도래 방향 추정부(12)로부터 보고된 도래 방향의 정보를 기억한다. 또, 기지국 전체의 신호 송수신 타이밍의 제어 및 조정을 행한다. 제어부(15)는 또한, 통신 네트워크망과의 인터페이스를 갖고, 데이터의 송수신을 실시한다. 또한, 제어국(2)과의 인터페이스를 갖고, 핸드오버 트리거를 발생시켜, 통신중인 단말(3) 중에 핸드오버가 필요한 단말(3)이 존재하는 경우에는, 제어국(2)에 대해, 핸드오버가 필요한 단말(3)로부터의 신호를 구별하는 송신 신호 정보(상술)와 신호 송신 타이밍의 정보를 송신한다. 또, 제어부(15)는 기지국 자신이 설치되어 있는 장소를 나타내는 위치 정보를 보유하고 있는 것으로 한다.
제어부(15)는 통신 상대의 단말(3)에 대해서 데이터 신호를 송신하는 경우에는, 변복조부(14)에 변조를 행하는 데이터를 송신함과 아울러, 안테나부(11)에 통신 상대의 단말(3)의 도래 방향 정보를 주고, 송신 빔이 향하는 방향을 지시한다. 도래 방향 정보는 통신 상대의 단말(3)이 송신한 신호의 도래 방향을 나타내고 있다. 또, 통신 상대의 단말(3)로부터 데이터 신호를 수신하는 경우에도, 안테나부(11)에 통신 상대의 단말(3)의 도래 방향 정보를 제공하여 수신 빔이 향하는 방향을 지시한다. 한편, 제어국(2)으로부터 어느 단말(3)의 상향 신호 수신 지시를 받은 경우, 제어부(15)는 지시의 시에 통지된 송신 신호 정보 및 신호 송신 타이밍의 정보에 따라서, 안테나부(11), 도래 방향 추정부(12) 및 변복조부(14)에 대해서 상향 신호 수신을 지시한다. 또, 수신하는 신호는 주위의 다른 기지국에 있어서 핸드오버가 필요하다고 판단된 단말(3)로부터 송신된 신호이다.
제어부(15)의 동작에 대해 흐름도를 이용해서 설명한다. 도 4는 제어부(15)의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
제어부(15)는 다른 기지국과 통신중인 단말(3)로부터 송신된 신호의 수신 지시를 제어국(2)으로부터 받았는지 여부를 확인하고(스텝 S21), 지시를 받지 않은 경우(스텝 S21 : No), 스텝 S21의 처리를 반복한다. 제어국(2)으로부터 상기 지시를 받은 경우(스텝 S21 : Yes), 제어부(15)는 제어국(2)으로부터 지정된 단말(3)이 다른 기지국을 향해 송신하고 있는 신호의 수신을 송수신부(13)에게 지시한다(스텝 S22). 제어부(15)는 다음으로, 제어국(2)으로부터 지정된 단말(3)이 다른 기지국을 향해 송신하고 있는 신호의 도래 방향의 추정을 도래 방향 추정부(12)에게 지시한다(스텝 S23). 또, 스텝 S22와 S23의 실행 순서는 반대이어도 좋다. 그 후, 제어국(2)으로부터 지정된 단말(3)이 다른 기지국을 향해서 송신하고 있는 신호의 수신 결과를 송수신부(13)로부터 취득하고, 제어국(2)으로 통지한다(스텝 S24). 또, 제어국(2)으로부터 지정된 단말(3)이 다른 기지국을 향해서 송신하고 있는 신호의 도래 방향의 추정 결과를 도래 방향 추정부(12)로부터 취득해서 기억한다(스텝 S25). 또, 스텝 S24와 S25의 실행 순서는 변경해도 문제 없다.
도 5는 기지국(1)을 실현하는 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 기지국(1)은 예를 들면, 도 5에 나타낸 프로세서(101), 메모리(102), 송신기(103), 수신기(104), 네트워크 인터페이스(105) 및 안테나 장치(106)에 의해 실현된다. 프로세서(101)는 CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치, 처리 장치, 연산 장치, 마이크로 프로세서, 마이크로 컴퓨터, 프로세서, DSP라고도 한다), 시스템 LSI(Large Scale Integration) 등이다. 메모리(102)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 플래쉬 메모리, EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 등의 비휘발성 또는 휘발성의 반도체 메모리나, 자기 디스크, 플렉시블 디스크, 광 디스크, 콤팩트 디스크, 미니 디스크, DVD(Digital Versatile Disc) 등이다.
기지국(1)의 도래 방향 추정부(12) 및 제어부(15)는 프로세서(101) 및 메모리(102)에 저장되어 있는 프로그램에 의해 실현된다. 구체적으로는, 프로세서(101)가 이들의 각 부분으로서 동작하기 위한 프로그램을 메모리(102)로부터 판독해서 실행함으로써 실현된다.
송수신부(13) 및 변복조부(14)는 송신기(103) 및 수신기(104)에 의해 실현된다. 즉, 송수신부(13)에 있어서의 송신 처리 및 변복조부(14)에 있어서의 변조 처리는 송신기(103)에 있어서 실시되고, 송수신부(13)에 있어서의 수신 처리 및 변복조부(14)에 있어서의 복조 처리는 수신기(104)에 있어서 실시된다. 안테나부(11)는 안테나 장치(106)에 의해 실현된다. 또, 도 5에 나타낸 네트워크 인터페이스(105)는 도 2에 나타낸 제어부(15)가 제어국(2)과 통신할 때 및 통신 네트워크망과 통신할 때에 사용된다.
도 6은 제어국(2)의 구성예를 나타내는 도면이다. 제어국(2)은 핸드오버 목적지 결정부(21) 및 핸드오버 제어부(22)를 구비한다. 또, 기지국과의 인터페이스를 복수 가지고 있다.
핸드오버 목적지 결정부(21)는 어느 기지국(1)과 통신중인 단말(3)이 핸드오버를 실행하는 경우의 핸드오버 목적지의 기지국(1)을 결정한다.
핸드오버 목적지 결정부(21)의 동작에 대해 흐름도를 이용해서 설명한다. 도 7은 핸드오버 목적지 결정부(21)의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
핸드오버 목적지 결정부(21)는 핸드오버가 필요한 단말(3)의 핸드오버 목적지의 결정 지시를 핸드오버 제어부(22)로부터 받았는지 여부를 확인하고(스텝 S31), 지시를 받지 않은 경우(스텝 S31 : No), 스텝 S31의 처리를 반복한다. 핸드오버 제어부(22)로부터 상기 지시를 받은 경우(스텝 S31 : Yes), 핸드오버 목적지 결정부(21)는 핸드오버 제어부(22)가 단말(3)의 핸드오버 목적지의 후보의 기지국(1)으로부터 수집한 수신 결과를 취득한다(스텝 S32). 여기서, 상세한 것에 대해서는 후술하지만, 핸드오버 제어부(22)는 핸드오버가 필요한 단말(3)을 검지한 경우, 이 단말(3)과 통신중인 기지국(1)의 주변에 존재하는 기지국(1)을 단말(3)의 핸드오버 목적지 후보로서 취급하고, 단말(3)이 통신중의 기지국에 송신하고 있는 신호를 핸드오버 목적지 후보의 각 기지국으로 하여금 수신하게 하여, 이 신호의 수신 결과를 핸드오버 목적지 후보의 각 기지국으로부터 수집한다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 예의 경우, 단말(3)은 기지국(11)과 통신중이며, 단말(3)의 핸드오버가 필요하게 된 경우의 핸드오버 목적지 후보는 기지국(12 및 13)이 된다. 스텝 S32에 있어서, 핸드오버 목적지 결정부(21)는 핸드오버 제어부(22)가 핸드오버 목적지 후보의 각 기지국으로부터 수집한 상기의 수신 결과를 취득한다.
핸드오버 목적지 결정부(21)는 다음으로, 스텝 S32에서 취득한 수신 결과에 근거해서 단말(3)의 핸드오버 목적지의 기지국(1)을 결정하고, 결정 결과를 핸드오버 제어부(22)에 통지한다(스텝 S33). 이 스텝 S33에 있어서, 핸드오버 목적지 결정부(21)는 스텝 S32에서 취득한 수신 결과가 예를 들면 신호 강도인 경우, 각 수신 결과를 비교해서, 가장 높은 신호 강도를 나타내는 수신 결과에 대응하는 기지국(1)을 핸드오버 목적지로 결정한다.
핸드오버 제어부(22)는 복수의 기지국(1)에 대해, 단말(3)의 핸드오버 실현에 필요한 각종 처리의 실행을 지시한다. 핸드오버 제어부(22)는 무선 통신 시스템을 구성하고 있는 각 기지국(1)의 설치 장소를 나타내는 위치 정보를 보유하고 있는 것으로 한다.
도 6에 나타낸 제어국(2)에 있어서, 핸드오버 제어부(22)는 어느 기지국(1)에 있어서 핸드오버가 필요한 단말(3)(이하, 핸드오버 대상 단말이라고 칭한다)이 검출되면, 이 기지국(1)(이하, 핸드오버 소스 기지국이라고 칭한다)으로부터 그 취지를 나타내는 통지를 받음과 아울러, 핸드오버 대상 단말이 송신하는 신호의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보를 받는다. 그리고, 핸드오버 대상 단말이 통신하고 있는 기지국(1)(핸드오버 소스 기지국)의 주변의 기지국(1)(이하, 핸드오버 목적지 후보 기지국이라고 칭한다)에 대해, 핸드오버 대상 단말이 송신하는 신호의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보를 송신하고, 핸드오버 대상 단말이 송신하는 신호의 수신을 지시한다. 또, 핸드오버 목적지 후보 기지국은 핸드오버 소스 기지국으로부터의 거리 등에 기초해서 1대 이상 선택하는 것으로 한다. 핸드오버 제어부(22)는 각 핸드오버 목적지 후보 기지국으로부터 대상 신호(핸드오버 대상 단말이 송신하는 신호)의 수신 결과를 받으면, 수신 결과를 핸드오버 목적지 결정부(21)로 전달한다. 핸드오버 목적지 결정부(21)는 받은 정보(수신 결과)로부터, 상술한 기준을 사용해 핸드오버 목적지로서 적절한 기지국을 선택한다. 핸드오버 목적지 결정부(21)에 의한 핸드오버 목적지의 기지국의 선택이 종료하면, 핸드오버 제어부(22)는 핸드오버 목적지로서 선택된 기지국(이하, 핸드오버 목적지 기지국이라고 칭한다)에 대해서, 핸드오버 대상 단말용의 하향 동기 신호 송신이나 상향 동기 신호 수신의 지시를 행하고, 핸드오버에 대비하게 한다. 또, 핸드오버 제어부(22)는 핸드오버 대상 단말 및 핸드오버 소스 기지국에 대해서 핸드오버의 실시를 지시한다. 핸드오버 대상 단말에는 핸드오버 목적지 기지국의 ID 등 핸드오버에 필요한 정보를 송신한다.
핸드오버 제어부(22)의 동작에 대해 흐름도를 이용해서 설명한다. 도 8은 핸드오버 제어부(22)의 동작예를 나타내는 흐름도이다.
핸드오버 제어부(22)는 핸드오버가 필요한 단말(3)이 존재하는지 여부를 확인하고(스텝 S41), 존재하지 않는 경우(스텝 S41 : No), 스텝 S41의 처리를 반복한다. 핸드오버가 필요한 단말(3)이 존재하는 경우(스텝 S41 : Yes), 핸드오버 제어부(22)는 핸드오버가 필요한 단말(3)로부터 송신된 신호를 수신하도록, 핸드오버가 필요한 단말(3)과 통신중인 기지국(1)의 주위의 기지국(1)에게 지시를 행한다(스텝 S42). 예를 들면, 도 1에 나타낸 예의 경우, 단말(3)은 기지국(11)과 통신중이며, 단말(3)의 핸드오버가 필요한 경우, 핸드오버 제어부(22)는 단말(3)로부터 송신된 신호를 수신하도록, 기지국(12 및 13)에게 지시를 행한다.
그리고, 핸드오버 제어부(22)는 핸드오버가 필요한 단말(3)과 통신중인 기지국(1)의 주위의 기지국(1)으로부터, 단말(3)이 송신한 신호의 수신 결과를 취득하고(스텝 S43), 핸드오버가 필요한 단말(3)의 핸드오버 목적지의 결정 지시를 핸드오버 목적지 결정부(21)에 대해서 행한다(스텝 S44).
그 후, 핸드오버 목적지 결정부(21)으로부터 결정 결과, 즉, 핸드오버가 필요한 단말(3)의 핸드오버 목적지의 기지국의 정보를 취득하면(스텝 S45), 핸드오버가 필요한 단말(3), 핸드오버가 필요한 단말(3)과 통신중인 기지국(1), 핸드오버가 필요한 단말(3)의 핸드오버 목적지의 기지국(1)에게 핸드오버의 실시를 지시한다(스텝 S46).
도 9는 제어국(2)을 실현하는 하드웨어 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 제어국(2)은 예를 들면, 프로세서(201), 메모리(202) 및 네트워크 인터페이스(205)에 의해 실현된다. 이들은 도 5에 나타낸 프로세서(101), 메모리(102) 및 네트워크 인터페이스(105)와 마찬가지의 디바이스이다.
제어국(2)의 핸드오버 목적지 결정부(21) 및 핸드오버 제어부(22)는 프로세서(201) 및 메모리(202)에 저장되어 있는 프로그램에 의해 실현된다. 구체적으로는, 프로세서(201)가 이들의 각 부분으로서 동작하기 위한 프로그램을 메모리(202)로부터 판독해서 실행함으로써 실현된다. 또, 도 9에 나타낸 네트워크 인터페이스(205)는 도 5에 나타낸 핸드오버 제어부(22)가 기지국(11~13)과 통신할 때에 사용된다.
재차, 핸드오버시의 동작을 설명한다. 단말(3)과 통신하고 있는 기지국(1)은 그때까지 추정한 도래 방향을 사용해서 신호 송수신을 행함과 아울러, 단말(3)의 이동에 수반해서 도래 방향 정보의 갱신을 행하고 있다. 또, 도래 방향 정보의 갱신에 수반해서, 필요에 따라서 빔이 향하는 방향을 조정한다. 기지국(1)은 단말(3)과 통신하고 있는 상태에서는 핸드오버를 행할 필요가 있는지 여부의 판정을 행하고 있고, 미리 결정해 둔 조건을 만족하면, 핸드오버가 필요하다고 판단한다. 핸드오버의 판정 조건에 대해서는 별도 설명한다. 기지국(1)은 핸드오버가 필요하다고 판단한 경우, 단말(3)과의 통신을 계속하면서, 제어국(2)에 대해, 핸드오버가 필요하게 되었다는 것, 핸드오버가 필요한 단말인 핸드오버 대상 단말이 신호를 송신하는 타이밍(핸드오버 대상 단말의 신호 송신 타이밍) 및 송신 신호 정보(상술)를 통지한다.
핸드오버가 필요하게 된 취지의 통지를 받은 제어국(2)은 통지원의 기지국(1)인 핸드오버 소스 기지국의 주변에 위치하고 있는 기지국, 즉 핸드오버 목적지 후보 기지국에 대해, 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보와, 핸드오버 소스 기지국의 위치 정보를 통지하고, 핸드오버 대상 단말의 신호를 수신하도록 지시한다. 제어국(2)이 핸드오버 목적지 후보 기지국에 통지하는 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보는 핸드오버 소스 기지국으로부터 제어국(2)에 통지된 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보이다.
핸드오버 대상 단말의 신호 수신 지시를 받은 각 핸드오버 목적지 후보 기지국은 제어국(2)으로부터 통지된, 핸드오버 대상 단말의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보에 따라, 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호를 수신한다. 이때, 수신 빔은 제어국(2)으로부터 통지된, 핸드오버 소스 기지국의 위치 정보가 나타내는 위치의 방향을 중심으로 어느 각도의 범위(±θ)에서 주사를 행한다. 핸드오버 소스 기지국의 방향은 핸드오버 소스 기지국의 위치 정보와 기지국 자신의 위치 정보에 근거해서 산출한다. 주사중에 신호를 검출하면, 그 결과를 토대로 도래 방향 추정을 행하고, 그 정보를 기억함과 아울러, 제어국(2)에 대해서, 검출한 신호의 신호 강도를 신호 수신 결과로서 보고한다.
제어국(2)은 각 핸드오버 목적지 후보 기지국으로부터 신호 수신 결과의 보고를 받으면, 보고된 신호 수신 결과에 근거해서 핸드오버 목적지 기지국을 선택한다. 또, 선택한 핸드오버 목적지 기지국에 대해서 핸드오버 준비를 행하도록 지시한다. 구체적으로는, 핸드오버 대상 단말용의 하향 동기 신호 송신 및 상향 동기 신호 수신을 지시한다.
핸드오버 준비의 지시를 받은 핸드오버 목적지 후보 기지국인 핸드오버 목적지 기지국은 하향 동기 신호 송신 및 상향 동기 신호 수신을 개시한다. 이 때에 형성하는 빔은 기억하고 있는 도래 방향, 즉 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호의 수신 결과에 근거해서 추정한 도래 방향을 향한다.
다음으로, 핸드오버의 판정 조건에 대해 설명한다. 단말(3)과 통신중인 기지국(1)은 빔을 형성해서 통신하고 있으나, 복수의 안테나 소자를 사용해서 빔을 형성하고 있다. 사용하는 안테나 소자수가 많으면 많을수록, 송신 이득이 올라가고, 신호의 도달 거리가 길어진다. 사용하는 안테나 소자수는 기지국(1)이 구비하고 있는 안테나 소자수로 상한이 정해지는 것 외에, 동일 타이밍에 기지국(1)과 통신하고 있는 단말(3)의 수에도 의존한다. 따라서, 예를 들면, 기지국(1)으로부터의 거리가 100m인 위치에 단말(3)이 존재하는 경우, 도 10(a)에 나타낸 1개의 송신 빔을 형성하고 있을 때에는 단말(3)에 충분한 강도의 신호가 도달한다고 해도, 도 10(b)에 나타낸 복수의 송신 빔을 형성하고 있을 때에는 단말(3)에 충분한 강도의 신호가 도달하지 않을 가능성이 있다. 이 상황은 단말(3)측에서는 알 수 없기 때문에, 기지국(1)에서 제어할 필요가 있다. 즉, 단말(3)측에서는, 수신하고 있는 신호의 강도가 불충분하고 통신 품질이 열화하고 있는 경우에, 핸드오버를 실행하지 않으면 통신 품질을 개선할 수 없는 것인지, 그렇지 않으면, 기지국(1)측에서의 안테나 제어에 의해 전력을 집중시켜 통신 품질을 개선하는 것이 가능한 지를 알 수가 없기 때문에, 핸드오버의 필요성 판단은 기지국(1)에서 행하는 것이 바람직하다. 빔으로 수신하는 경우에도 동일하다고 말할 수 있고, 예를 들면, 1 빔과 4 빔에서는 수신 이득이 상이하다. 이러한 상황을 감안하여, 기지국(1)은 통신중인 단말(3)을 향한 빔에 주어지는 송신 전력이 임계치 이상으로 되었다는 것을 검출한 경우, 통신중의 단말(3)은 핸드오버가 필요하다고 판단한다. 핸드오버가 필요한지 여부를 판정하기 위한 임계치는 기지국(1)이 구비하고 있는 안테나 소자수 및 기지국(1)과 통신중의 단말(3)의 수에 근거해서 변경한다. 예를 들면, 통신중인 단말(3)의 수가 증가함에 따라 임계치를 낮게 한다. 그 외, 기지국(1)은 단말(3)로부터 수신한 신호의 수신 강도가 임계치 미만으로 되었다는 것을 검출한 경우에 핸드오버가 필요하다고 판단해도 좋다.
핸드오버 목적지 후보 기지국이 수신하는 상향 신호를 핸드오버 대상 단말이 송신하는 타이밍에 대해서는, 이하와 마찬가지이다. 해당 단말은 통상 통신하고 있는 기지국(1)으로부터 상향 신호 송신의 리소스(주파수나 시간)을 부여받고 있으나, 기지국(1)은 이 상향 신호의 리소스를 결정할 때마다 제어국(2)을 경유해서 각 핸드오버 목적지 후보 기지국에 통지한다. 혹은, 리소스의 부여 방법을 주기적인 것으로 해서, 그 기준과 주기를, 핸드오버가 필요하다고 판단한 경우에, 제어국(2)을 경유해서 핸드오버 목적지 후보 기지국에 1회 통지해도 좋다. 혹은, LTE(Long Term Evolution)와 같은 상향 제어 신호의 리소스가 단말(3)이 통신을 개시한 시점에 주기적으로 할당되는 시스템에서는, 제어 신호 리소스의 기준과 주기를, 핸드오버가 필요하다고 판단한 경우에 1회 통지하는 방법도 생각할 수 있다.
또, 핸드오버 목적지 후보 기지국은 상술한 각도 θ를 핸드오버 대상 단말과 핸드오버 소스 기지국의 거리에 근거해서 결정한다. 구체적으로는, 거리가 짧으면 θ을 작은 값으로 하고, 거리가 길면 θ을 큰 값으로 한다. 이와 같이 하는 것은, 핸드오버 대상 단말이 핸드오버 소스 기지국에 가까운 장소에 존재하는 경우에는, 핸드오버 목적지 후보 기지국에서 본 경우, 핸드오버 소스 기지국의 방향과 핸드오버 대상 단말의 방향의 오차가 작은데 비해, 핸드오버 대상 단말이 핸드오버 소스 기지국으로부터 먼 장소에 존재하는 경우에는, 핸드오버 목적지 후보 기지국에서 본 경우, 핸드오버 소스 기지국의 방향과 핸드오버 대상 단말의 방향의 오차가 커지기 때문이다(도 11 참조). 그 외, 항상 각도 θ를 일정치로 해 두는 방법도 있다.
핸드오버 대상 단말과 핸드오버 소스 기지국의 거리는 도 12에 나타낸 측정의 방법에 의해 구할 수 있다. 빔은 수직 방향으로도 형성하고 있기 때문에, 핸드오버 소스 기지국과 핸드오버 대상 단말의 거리가 짧은 경우, 빔의 수직 방향 각도가 좁아지고, 거리가 긴 경우, 빔의 수직 방향 각도가 넓어진다. 각도는 핸드오버 소스 기지국에서 파악할 수 있기 때문에, 이 각도로 거리를 판단해서, 각도 θ를 결정하면 좋다. 따라서, 핸드오버 소스 기지국은 상기의 수직 방향 각도 또는 각도 θ를 제어국(2)에 통지한다. 제어국(2)은 통지된 수직 방향 각도 또는 각도 θ를 각 핸드오버 목적지 후보 기지국에 통지한다.
빔의 폭에 대해서는, 모두 고정값으로 해도 좋고, 핸드오버 대상 단말의 이동 속도에 맞추어 결정해도 좋다. 이것은 핸드오버 목적지 후보 기지국이 핸드오버 대상 단말의 상향 신호를 수신하고 있을 때에 빔 방향을 특정하고 나서, 그 후의 핸드오버 실시시의 하향 동기 신호 송신시, 혹은 상향 동기 신호 수신시까지, 핸드오버 대상 단말이 이동하고 있다는 것을 고려하고 있다. 이동 속도가 빠르면 빠를수록 핸드오버 대상 단말의 이동 거리가 길기 때문에, 하향 동기 신호 송신이나 상향 동기 신호 수신시의 빔 폭은 넓게 취하는 것이 좋다. 반대로, 이동 속도가 느리면, 상기 빔 폭은 좁아도 좋다. 따라서, 핸드오버 소스 기지국은 핸드오버 대상 단말의 신호 송신 타이밍 및 송신 신호 정보를 제어국(2)에 통지할 때, 핸드오버 대상 단말의 이동 속도의 정보도 함께 통지하고, 제어국(2)은 핸드오버 목적지 후보 기지국에 상향 신호 수신을 지시할 때 및 핸드오버 준비를 지시할 경우에 이동 속도의 정보의 통지도 함께 통지한다.
또, 여기까지, 핸드오버일 때의 기지국(1) 간에서의 정보의 교환은 제어국(2)을 경유해서 행하는 것으로서 설명했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 상술한 제어국(2)의 기능을 몇개의 기지국(1)에게 갖게 해서 기지국(1) 간에 직접 통신을 행하는 구성이라도 좋다. 예를 들면, 기지국(1)끼리가 직접 통신하기 위한 통신선을 마련하고, 제어국(2)이 행하는 처리, 즉, 핸드오버 목적지 후보 기지국에 대해서 핸드오버 대상 단말로부터의 신호의 수신을 지시하고, 신호 수신 결과에 근거해서 핸드오버 목적지 기지국을 결정하는 처리, 결정한 핸드오버 목적지 기지국에 대해서 핸드오버 준비를 지시함과 아울러 핸드오버 대상 단말에 대해서 핸드오버의 실행을 지시하는 처리 등을 핸드오버 소스 기지국이 실행하도록 해도 좋다.
또, 여기까지, 핸드오버 목적지 후보 기지국이 핸드오버 대상 단말의 신호를 수신할 때, 도 13에 나타낸 빔을 주사하는 방법에 의해 수신하는 경우에 대해 설명했지만, 다른 방법에 의해 수신해도 좋다(도 14 참조). 구체적으로는, 복수의 고정 빔을 형성하고, 동시에 신호 수신 동작을 행하고, 소망의 신호를 검출한 방향이 핸드오버 대상 단말에게 최적의 빔 방향이라고 판정한다. 이때, 이웃하는 빔으로 동시 수신한 경우, 양쪽의 수신 빔에 신호가 들어가고, 방향을 정확하게 특정할 수 없는 경우가 생각된다. 이것을 막기 위해, 빔의 그룹화를 행해도 좋다. 예를 들면, 이웃하는 빔은 상이한 빔 그룹으로 하고, 도 15에 나타내는 바와 같이, 빔 그룹 ＃1로 신호 수신하는 시간대와 빔 그룹 ＃2로 신호 수신하는 시간대를 각각 마련해서 신호 수신 동작을 행한다. 이 그룹수는 2로 한정되지 않는다. 빔을 형성한 경우, 사이드 로브(side lobe)가 발생하기 때문에, 인접 빔으로부터는 영향을 받지 않지만, 다음 인접 빔으로부터 영향을 받을 가능성도 있다. 따라서, 빔의 특성을 고려해서, 적절한 빔 그룹수로 나눈다. 또, 빔을 수평면 및 수직면의 양쪽으로 형성하는 것도 그룹수를 결정하는 요소로서 고려한다. 도 16은 수평면 및 수직면의 양쪽에서 빔을 형성했을 때의 빔 그룹 단위에서의 수신 동작예를 나타내고 있다. 도면 중, 실선으로 도시한 빔만으로 동시에 신호 수신을 행하고 있고, 시간 경과마다 신호 수신을 행하는 빔 그룹을 변경한다.
또, 여기서 설명한 고정 빔을 복수 이용하는 방법을 실현하는 경우의 기지국(1)의 구성은 도 2에 나타낸 것과 동일하다. 제어부(15)가 안테나부(11)에 대해서 빔 그룹의 아이디어에 근거해서 복수 빔을 형성하도록 지시하고, 안테나부(11)가 그것을 실현한다. 또, 도래 방향 추정부(12)는 복수 빔의 신호 수신 결과로부터 도래 방향을 추정한다.
고정 빔을 복수 이용해서 도래 방향을 추정하는 경우에는, 고정 빔을 형성할 때에 단말(3)의 이동 속도 정보를 이용해서 폭을 결정할 수 있다. 또, 여기서 결정한 빔 폭을 핸드오버시의 하향 동기 신호 송신시 및 상향 동기 신호 수신시에도 적용한다.
또, 빔 폭은 항상 고정하고, 대신에 하향 동기 신호 송신시 및 상향 동기 신호 수신시에 복수 빔을 이용하는 방법도 생각할 수 있다. 예를 들면, 핸드오버 대상 단말의 이동 속도가 느린 경우에는, 도래 방향 추정시에 추정한 빔 1개만을 이용하고, 이동 속도가 빠른 경우에는, 도래 방향 추정시에 추정한 빔에 더하여 그 외 복수의 빔도 사용한다. 여기서, 복수 빔으로 하향 동기 신호를 송신하는 경우에는, 그들을 동시에 송신하는 방법과, 간섭을 일으키지 않는 빔 그룹을 만들고, 그룹마다 하향 동기 신호를 송신하는 방법이 있다.
이와 같이, 본 실시의 형태의 무선 통신 시스템에 있어서, 기지국은 주위의 다른 기지국이 통신중인 단말을 핸드오버시킬 필요가 있다고 판단한 경우, 핸드오버가 필요하다고 판단된 단말이 송신하고 있는 신호의 수신 품질로서 신호 강도, SNR, SINR 등을 측정하고, 측정한 수신 결과를 제어국 또는 다른 기지국에 통지하고, 통지된 수신 결과에 근거해서, 제어국 또는 다른 기지국이 단말의 핸드오버 목적지를 결정한다. 또, 기지국은 자국과 통신중인 단말을 다른 기지국으로 핸드오버시킬 필요가 있다고 판단하면, 핸드오버시킬 필요가 있는 단말인 핸드오버 대상 단말이 송신한 신호를 수신하기 위해서 필요한 정보, 구체적으로는, 핸드오버 대상 단말이 신호를 송신하는 타이밍과, 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호와 다른 단말로부터 송신된 신호를 구별하기 위한 송신 신호 정보를 핸드오버 목적지의 후보인 주변의 기지국에게 제어국을 경유해서 통지하거나 또는 직접 통지한다. 그리고, 주변의 기지국은 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호를 복수의 빔을 이용해서 수신하고, 주변의 기지국에 있어서의 신호 수신 결과에 근거해서, 제어국 또는 핸드오버 소스 기지국이 핸드오버 목적지의 기지국을 결정한다. 주변의 기지국은 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호를 복수의 빔을 이용해서 수신하는 처리에 있어서, 각 빔을 사용한 경우 각각을 대상으로 해서 신호를 측정하고, 측정 결과에 근거해서, 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지가 자국으로 된 경우에 사용하는 빔을 결정한다.
이것에 의해, 단말이 통신을 행하고 있는 동안에, 핸드오버 목적지의 기지국의 선택과, 핸드오버 실행 후에 핸드오버 목적지의 기지국이 사용하는 빔의 결정을 행할 수 있다. 그 결과, 핸드오버 실행시에 단말이 사운딩 펄스를 송신할 필요가 없어지고, 단말의 통신 정지가 발생하는 것을 회피할 수 있다.
또, 본 실시의 형태의 무선 통신 시스템에 대해서는, 1대의 핸드오버 목적지 후보 기지국만이 상향 신호를 수신한 경우에도 단말이 위치하고 있는 방향을 특정할 수 있다. 또, 사운딩 펄스나 다른 상향 신호에 단말의 위치 정보를 실을 필요가 없기 때문에, 무선 리소스를 많이 소비하지 않고, 다른 통신중 단말에 할당하는 무선 리소스가 감소해 버린다는 문제가 발생하지 않는다.
또, 본 실시의 형태의 무선 통신 시스템에 대해서는, 기지국이 통신 단말에 할당할 수 있는 최대 송신 전력과 현 상태의 송신 전력을 비교해서, 그 비교 결과도 핸드오버의 실시 판단에 활용하므로, 상술한, 단말이 파악하는 정보만으로 핸드오버를 판단하는 경우의 문제를 해결할 수 있다.
또, 주변의 기지국은 핸드오버 대상 단말로부터의 상향 신호를 수신할 때에 생성하는 수신 빔 폭은 핸드오버 후의 통신시에 사용하는 빔 폭과 동일해진다. 핸드오버 실행중의 단말이 핸드오버 목적지의 기지국에 동기하기 위한 하향 신호에 대해서도 그 빔 폭은 상기 빔 폭과 동일해진다. 빔 폭을 동일하게 함으로써, 핸드오버 후에 재차 빔 폭을 결정하는 처리가 없어져서, 데이터 통신 재개까지의 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 빔 폭은 단말의 이동 속도에 근거해서 결정한다. 핸드오버 목적지 후보 기지국이 핸드오버 대상 단말의 신호를 수신해서 그 도래 방향을 특정하고 나서, 실제로 핸드오버를 실시하기까지 시간 경과가 있기 때문에, 그 사이에 핸드오버 대상 단말이 이동할 가능성이 있다. 따라서, 핸드오버 대상 단말의 이동 속도에 근거해서 빔 폭을 결정함으로써, 시간 경과에 따른 단말의 이동이 발생해도 특정한 방향을 커버하는 빔으로부터 단말 송신 신호의 도래 방향이 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 혹은, 핸드오버 대상 단말이 핸드오버 목적지의 기지국에 동기하기 위한 하향 동기 신호를 송신할 때의 빔 수를 단말의 이동 속도에 근거해서 결정한다. 이 경우, 핸드오버 대상 단말로부터의 신호가 도래하는 방향을 특정한 후, 단말의 이동에 수반해서, 특정한 방향의 빔을 단말이 수신할 수 없게 되었다고 해도, 다른 빔을 사용해서 단말과 통신하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시의 형태의 무선 통신 시스템에 있어서는, 기지국이 상향 신호를 수신하기 위한, 핸드오버 대상 단말에 의한 신호 송신 타이밍을, 기지국간 통신 또는 제어국을 경유해서 핸드오버 소스 기지국으로부터 핸드오버 목적지의 기지국에 통지하므로, 이것에 의해, 장치 구성을 간이하게 할 수 있고, 또 핸드오버 처리에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
또, 핸드오버 목적지 후보 기지국은 복수의 수신 빔을 형성해서 핸드오버 대상 단말로부터의 상향 신호를 수신하는 경우, 서로가 간섭하지 않는 빔의 조합만을 동일 타이밍에 수신하도록 하고, 간섭하는 빔끼리는 다른 타이밍에 수신하도록 제어한다. 이것에 의해, 안정된 신호 수신을 확보할 수 있다.
또, 핸드오버 목적지 후보 기지국 및 핸드오버 소스 기지국은 복수의 송신 빔을 형성해서 핸드오버 대상 단말에 하향 신호를 송신하는 경우, 서로가 간섭하지 않는 빔의 조합만을 동일 타이밍에 송신하도록 하고, 간섭하는 빔끼리는 다른 타이밍에 송신하도록 제어한다. 이것에 의해, 단말에서의 안정된 신호 수신을 확보할 수 있다.
이상의 실시의 형태에 나타낸 구성은 본 발명의 내용의 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.
(산업상의 이용 가능성)
이상과 같이, 본 발명은 무선 통신 시스템을 구성하는 기지국 및 제어국, 무선 통신 시스템에서 실행하는 핸드오버 방법으로서 유용하다.
11, 12, 13 : 기지국 2 : 제어국
3 : 단말 11 : 안테나부
11A : 안테나 조정부 12 : 도래 방향 추정부
13 : 송수신부 14 : 변복조부
15 : 제어부 21 : 핸드오버 목적지 결정부
22 : 핸드오버 제어부 101, 201 : 프로세서
102, 202 : 메모리 103 : 송신기
104 : 수신기 105, 205 : 네트워크 인터페이스
106 : 안테나 장치

Claims (18)

  1. 복수의 기지국과, 상기 복수의 기지국을 제어하는 제어국을 구비한 무선 통신 시스템의 상기 기지국으로서,
    송신 빔 및 수신 빔을 형성하는 안테나부와,
    자국 주변의 다른 기지국과 통신중인 단말이 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 상기 다른 기지국에서 판단된 경우에, 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 판단된 단말인 핸드오버 대상 단말이 상기 다른 기지국에 송신하고 있는 신호를 측정하는 송수신부와,
    상기 제어국이 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정할 때에 참조하는 정보로서 상기 신호의 측정 결과를 상기 제어국에 통지하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  2. 제 1 항에 있어서,
    자국 주변의 다른 기지국과 통신중인 단말이 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 상기 다른 기지국에서 판단된 경우,
    상기 안테나부는 상기 다른 기지국이 설치되어 있는 방향을 중심으로 한 일정 범위에 있어서, 상기 일정 범위보다 폭이 좁은 수신 빔을 형성하고, 또한 형성한 수신 빔의 방향을 상기 일정 범위 내에서 규정 타이밍에 변경하고,
    상기 송수신부는 상기 수신 빔을 사용해서 복수회에 걸쳐서 상기 신호를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 송수신부에 의한 신호 측정으로 얻어진 복수의 측정 결과 중, 최적의 수신 상태를 나타내고 있는 측정 결과를 상기 제어국에 통지하는
    것을 특징으로 하는 기지국.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일정 범위를 상기 다른 기지국과 상기 핸드오버 대상 단말의 거리에 근거해서 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나부는 상기 다른 기지국이 설치되어 있는 방향을 중심으로 한 일정 범위에 있어서, 고정 폭의 복수의 수신 빔을 각각 상이한 방향을 향해 형성하고,
    상기 송수신부는 상기 복수의 수신 빔 각각을 사용한 경우의 상기 신호를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 송수신부에 의한 신호 측정으로 얻어진 복수의 측정 결과 중, 최적의 수신 상태를 나타내고 있는 측정 결과를 상기 제어국에 통지하는
    것을 특징으로 하는 기지국.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 일정 범위를 상기 다른 기지국과 상기 핸드오버 대상 단말의 거리에 근거해서 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 안테나부는 상기 복수의 수신 빔을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 안테나부는 상기 복수의 수신 빔을, 서로 간섭하는 수신 빔끼리가 상이한 그룹에 속하도록 그룹화하고, 그룹마다 상이한 타이밍에 순차 형성하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송수신부에 의한 신호 측정으로 얻어진 복수의 측정 결과에 근거해서, 상기 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호의 도래 방향을 추정하는 도래 방향 추정부를 더 구비하고,
    상기 제어국에 있어서 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지가 자국으로 결정된 경우,
    상기 안테나부는 상기 도래 방향 추정부가 추정한 도래 방향을 향해 송신 빔 및 수신 빔을 형성하는
    것을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 송수신부가 상기 신호를 측정할 때에 상기 안테나부가 형성하는 수신 빔의 폭과 상기 도래 방향 추정부가 추정한 도래 방향을 향해 상기 안테나부가 형성하는 송신 빔의 폭 및 수신 빔의 폭을 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 도래 방향 추정부가 추정한 도래 방향을 향해 상기 안테나부가 형성하는 송신 빔 및 수신 빔의 폭을 상기 핸드오버 대상 단말의 이동 속도에 근거해서 결정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 자국과 통신중인 단말을 다른 기지국으로 핸드오버시킬 필요가 있는지 여부를 판정하고, 핸드오버시킬 필요가 있는 경우에는, 핸드오버시키는 단말이 송신한 신호를 수신하기 위해서 필요한 정보를 핸드오버 목적지의 후보인 주변의 기지국에 송신하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는 자국과 통신중인 단말로의 신호 송신에 사용 가능한 전력의 상한치와, 자국과 통신중인 단말 각각에 대해서 송신중인 신호의 전력에 근거해서, 자국과 통신중인 단말의 핸드오버가 필요한지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  13. 무선 통신 시스템의 기지국으로서,
    송신 빔 및 수신 빔을 형성하는 안테나부와,
    자국 주변의 다른 기지국과 통신중인 단말이 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 상기 다른 기지국에서 판단된 경우에, 핸드오버를 실시할 필요가 있다고 판단된 단말인 핸드오버 대상 단말이 상기 다른 기지국에 송신하고 있는 신호를 측정하는 송수신부와,
    상기 다른 기지국이 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정할 때에 참조하는 정보로서 상기 신호의 측정 결과를 상기 다른 기지국에 통지하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  14. 무선 통신 시스템의 기지국으로서,
    자국과 통신중인 단말을 다른 기지국으로 핸드오버시킬 필요가 있는 경우, 상기 단말이 송신한 신호를 수신하도록, 주변의 1대 이상의 다른 기지국에 대해서 지시하고, 상기 다른 기지국에 있어서의 상기 신호의 측정 결과에 근거해서, 상기 단말의 핸드오버 목적지를 결정하는 제어부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 기지국.
  15. 무선 통신 시스템의 기지국을 제어하는 제어국으로서,
    핸드오버가 필요한 단말인 핸드오버 대상 단말과 통신중이라는 것이 제 1 기지국으로부터 통지된 경우, 상기 핸드오버 대상 단말이 송신한 신호를 수신하도록, 상기 제 1 기지국의 주변에 위치하고 있는 1대 이상의 제 2 기지국에 대해서 지시하는 핸드오버 제어부와,
    상기 제 2 기지국에 있어서의 상기 신호의 측정 결과에 근거해서, 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정하는 핸드오버 목적지 결정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 핸드오버 제어부는 상기 핸드오버 대상 단말이 송신한 신호를 수신하기 위해서 필요한 정보를 상기 제 1 기지국으로부터 취득함과 아울러, 취득한 정보를 상기 제 2 기지국에 통지하고, 통지한 정보에 따라서 수신 처리를 실시하도록 상기 제 2 기지국에게 지시하는 것을 특징으로 하는 제어국.
  17. 복수의 기지국과, 상기 복수의 기지국을 제어하는 제어국을 구비한 무선 통신 시스템에 있어서의 핸드오버 방법으로서,
    상기 기지국이 다른 기지국으로 핸드오버시킬 필요가 있는 단말인 핸드오버 대상 단말을 검지하는 핸드오버 검지 스텝과,
    상기 제어국이 상기 핸드오버 대상 단말이 송신한 신호를 수신하도록, 상기 핸드오버 대상 단말을 검지한 기지국의 주변에 위치하고 있는 기지국에 대해서 지시하는 수신 지시 스텝과,
    상기 수신 지시 스텝에서 지시를 받은 기지국이 상기 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호를 측정하는 신호 측정 스텝과,
    상기 제어국이 상기 신호의 측정 결과에 근거해서, 상기 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지를 결정하는 핸드오버 목적지 결정 스텝과,
    상기 제어국이 상기 결정한 핸드오버 목적지의 기지국에 대해서 핸드오버의 준비를 지시함과 아울러, 상기 핸드오버 대상 단말 및 상기 핸드오버 대상 단말을 검지한 기지국에 대해서 핸드오버의 실시를 지시하는 핸드오버 실시 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 신호 측정 스텝은,
    상기 핸드오버 대상 단말로부터 송신된 신호를 수신하는 수신 빔의 방향을 변경하면서 복수회에 걸쳐서 신호를 측정하는 측정 스텝과,
    상기 복수회에 걸쳐서 측정한 결과에 근거해서, 자국이 핸드오버 대상 단말의 핸드오버 목적지로 결정된 경우에 상기 핸드오버 대상 단말과의 통신에서 사용하는 송신 빔 및 수신 빔을 형성하는 방향을 결정하는 결정 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 핸드오버 방법.
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