WO2014141453A1 - 無線通信システム、無線通信方法、および無線局 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a radio communication technique in a radio communication system composed of a terminal and a plurality of radio stations.
- a terminal When a terminal starts communication with a wireless station, if there are a plurality of wireless station candidates for wireless communication, for example, the terminal measures the received power of a signal from each wireless station and uses the result.
- a method of determining a radio station suitable for communication and transmitting a signal requesting connection to the radio station is used (conventional example 1).
- Patent Document 1 focusing on the case of handover, the following is disclosed as a cell search method at the time of handover in a wireless communication system using a plurality of frequency bands.
- a list of information related to neighboring base stations is shown as a neighboring base station list.
- the base station list is classified into a plurality of first categories based on the cell size of each base station, and each base Classification into a plurality of second categories based on the radio frequency band of the station.
- the classified first and second categories are associated with the moving speed of the mobile station, the moving speed of the mobile station is obtained, and from the obtained moving speed of the mobile station, at least one of the plurality of first categories, Select at least one of the second categories.
- a base station list is created based on information about the base stations belonging to the selected first and second categories, the created base station list is notified to the mobile station, and the mobile station is based on the notified base station list. Perform cell search.
- the terminal measures the received power of the signal from the wireless station by the one-to-one communication between the terminal and the wireless station, and the measured power is the same as the number of wireless stations that are connection destination candidates. repeat. For this reason, if there are many wireless stations that can be connected and communicated with a terminal, it takes time to determine which wireless station to connect to and communicate with.
- the present invention grasps the communication state between the terminal and the wireless station that is the connection destination candidate in a shorter time than before, and the wireless that becomes the connection destination of the terminal It is an object to provide a wireless communication system, method and apparatus for determining a station.
- a terminal a first radio station that communicates with the terminal using the first frequency band, and a plurality of second radios that communicate with the terminal using a second frequency band different from the first frequency band
- a wireless communication system comprising a station, and a wireless station communication management device connected to a first wireless station and a plurality of second wireless stations. At least a part of the communication area of the first wireless station is configured to overlap the communication area of the second wireless station, and the terminal transmits a connection signal at a predetermined frequency, and When each wireless station receives the connection signal, the wireless station notifies the wireless station communication management device of the reception result of the connection signal, and the wireless station communication management device performs the first communication for communicating with the terminal based on the reception result. 2 radio stations are selected, and the selected second radio station is notified to the terminal to transmit a response signal of the connection signal.
- the communication state between the terminal and the wireless station as a connection destination candidate is grasped in a shorter time than before, and the terminal It is possible to determine a wireless station to be a connection destination.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless station in Embodiment 1.
- FIG. It is a figure which shows the example of the operation
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a wireless station A in Embodiment 1.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a radio station communication management unit in Embodiment 1.
- FIG. It is a figure which shows the example of the operation
- FIG. It is a figure which shows the example of the operation
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a terminal, a wireless station, and a wireless station communication management unit in the fourth embodiment.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a terminal, a wireless station, and a wireless station communication management unit in the fifth embodiment. It is a figure which shows the example of the information of the radio station which the radio station in Example 5 sends to a terminal. It is a figure which shows typically the shape of the antenna beam of the radio station in Example 6.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a terminal, a wireless station, and a wireless station communication management unit in the fourth embodiment.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation sequence of a terminal, a wireless station, and a wireless station communication management unit in the fifth embodiment. It is a figure which shows the example of the information of the radio station which the radio station in Example 5 sends to a terminal. It is a figure which shows typically the shape of the antenna beam of
- the different frequencies in the present embodiment do not indicate a difference in frequency when, for example, a certain continuous frequency band is divided and several frequency bands are provided, for example, a 700 MHz band and a 2 GHz band.
- Fig. 5 shows discontinuous and discrete frequency bands.
- FIG. 1 is a diagram showing the concept of the relationship between a plurality of radio stations and their communication areas in the first embodiment.
- one wireless station A (11) and two wireless stations B-1 (12), B-2 (13), The terminal (17) communicates with any one of the radio stations.
- the frequency band used by the wireless station A for communication with the terminal is hereinafter referred to as frequency A
- the frequency band used by the wireless stations B-1 and B-2 for communication with the terminal is hereinafter referred to as frequency B.
- the frequency A is a 700 MHz band
- the frequency B is a 2 GHz band.
- Each radio station is arranged so that the communication area (15) of the radio station B-1 and the communication area (16) of the radio station B-2 overlap on the communication area (14) of the radio station A.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a radio station in the first embodiment.
- the wireless station A has a wireless station communication management unit (21) that manages communication of the three wireless stations of the wireless station A, the wireless station B-1, and the wireless station B-2.
- the radio station communication management unit manages at least the frequencies used by radio station A, radio station B-1, and radio station B-2.
- the wireless station communication management unit can also manage information other than the frequency, for example, information such as the maximum communication speed of each wireless station and the moving speed of a compatible terminal.
- the radio station communication management unit not only receives information from each radio station, but also has a function for transmitting an operation instruction to each radio station. Can communicate with each other.
- the wireless station communication management unit is provided inside the wireless station A.
- the wireless station communication management unit may be provided as a single device in another place as long as it can communicate with the radio station A, the radio station B-1, and the radio station B-2.
- the connection between the wireless station communication management unit and each wireless station may be wireless. In this case, no wiring is required and the configuration can be easily changed.
- the radio frequency used may be a frequency used by each radio station for communication with the terminal, or may be a different frequency.
- the wireless station B-1, the wireless station B-2, and the wireless station A are connected by the wiring (22) so as to be connected to the wireless station communication management unit in the wireless station A.
- the wireless station communication management unit in the wireless station A By exchanging information between wireless stations by wire, it is not necessary to use wireless resources other than communication with terminals.
- each radio station can perform communication between the radio station and the radio station communication manager at a desired timing without considering the communication status of other radio stations.
- the terminal When the terminal wishes to communicate with the wireless station, the terminal transmits a connection signal at a predetermined power and timing using one of the frequencies that can be used by the terminal (31).
- the connection signal is a signal that is transmitted when the terminal requests communication with any of the radio stations.
- the radio station that has received the connection signal is configured to transmit, for example, the magnitude of received power to the radio station communication management unit as a reception result notification signal.
- a frequency B is selected as an arbitrary frequency from frequencies that can be used by the terminal and a connection signal is transmitted, and the radio station B-1 and the radio station B-2 can receive the connection signal.
- the operation of will be described.
- the wireless station B-1 and the wireless station B-2 notify the reception power of the signal to the wireless station communication management unit as a reception result notification signal (32).
- the wireless station communication management unit determines a wireless station to be connected from the reception result (71), sends a signal instructing the wireless station to communicate with the terminal (72), and receives the signal, the wireless station Then, a response signal is transmitted to the terminal (73).
- FIG. 3 shows a sequence when the wireless station B-1 is determined as a wireless station connected to the terminal.
- the radio station communication management unit determines which radio station B-1 or B-2 has the higher received power by transmitting a signal once from the terminal. Can be obtained.
- the radio station communication management unit can determine a radio station suitable for communication with the terminal, and can start communication between the terminal and the radio station.
- the first embodiment there are two radio stations communicating at the same frequency, but this number is not limited to two, and this method can be applied even when there are three or more radio stations.
- the greater the number of radio stations communicating at the same frequency the more the terminal and the plurality of radio stations communicate with each other than when the communication status between the terminal and the radio station is grasped by repeating one-to-one communication between the terminal and the radio station. It is clear that the effect of shortening the time required for grasping the communication state with the radio station is increased.
- the wireless station may be provided with a function for synchronization, an external interface for exchanging information with other devices, and the like as necessary.
- the terminal 7 includes at least an antenna 41, a wireless transmission / reception unit 42, a wireless communication control unit 44, and an application control unit 49.
- the wireless transmission / reception unit 42, the wireless communication control unit 44, and the application control unit 49 are connected by a bus 43, and can exchange signals with each other.
- the wireless transceiver unit includes at least a wireless front end unit and a baseband unit.
- the MAC unit may be configured to be included in the wireless transmission / reception unit, or may be configured to be included in the wireless communication control unit.
- the wireless communication control unit and the application control unit can be configured by a normal CPU and a memory, respectively. Various functions can be realized by the CPU executing various programs stored in the memory.
- the wireless transmission / reception unit transmits and receives wireless signals to and from the wireless station.
- the wireless communication control unit includes, in addition to the transmission signal generation unit 47 that generates a data signal and the like exchanged with the wireless station, and the reception signal processing unit 48 that processes a signal received from the wireless station.
- a signal used for connecting to a radio station as a unique function of the connection, a connection signal creating unit 45 for creating a connection signal, and a response signal for processing a response signal transmitted from the radio station as a response to the connection signal A processing unit 46 is included.
- the wireless station B-1 and the wireless station B-2 have the same configuration except that the wireless station A does not have a wireless station communication management unit and the frequency used for wireless communication with the terminal is different. Is provided.
- the wireless station A includes a wired interface 54, a wireless transmission / reception unit 52, a bus 43, an antenna 51, and an operation control unit 53, and further includes a wireless station communication management unit 55.
- the wired interface 54 is an interface with other wireless stations or backhauls.
- the wireless transmission / reception unit 52 performs wireless communication with the terminal via the antenna 51.
- a signal received via the wired interface 54 or a signal generated by, for example, the wireless station communication management unit in the wireless station is converted into a wireless signal by the wireless transmission / reception unit.
- a radio signal received via the antenna 51 is converted into a digital signal by the radio transmission / reception unit 52.
- the configuration of the wireless transmission / reception unit 52 of the wireless station may be the same as the configuration of the wireless transmission / reception unit of the terminal.
- the operation control unit of the radio station controls various operations of the radio station, and can be configured with a CPU, a memory, and the like.
- the radio station communication management unit 55 includes at least a radio station data collection unit 56, a connection radio station determination unit 57, and a determination notification signal creation unit 58.
- the magnitude of the received power notified from the radio station that has received the terminal connection signal is collected by the radio station data collection unit.
- the connection radio station determination unit compares the reception power of each radio station and determines which radio station is suitable for communication with the terminal. In this embodiment, the radio station having the highest received power is determined to be suitable for communication with the terminal.
- a criterion for determining which radio station is suitable for communication with the terminal not only the received power but also other conditions may be added. For example, when there are a plurality of radio stations having substantially the same received power, the number of terminals with which each radio station is communicating is added as a condition. You may make it select a radio station with few numbers.
- the determination notification signal creating unit 58 creates a signal for notifying the wireless station determined to communicate with the terminal that it has been determined as the wireless station communicating with the terminal. Upon receiving this signal, the radio station creates a response signal for the connection signal transmitted by the terminal in the operation control unit, and transmits the response signal to the terminal.
- FIG. 6 shows an example of the hardware configuration of the radio station communication management unit 55.
- the wireless station communication management unit can be realized by a normal computer configuration.
- the central processing unit (CPU) 61 as a processing unit
- a memory 63 as a storage unit
- an input / output unit 64 may be provided.
- the CPU 51 compares the received power values of the respective radio stations described above, determines a radio station suitable for communication with the terminal, and performs an operation of creating a signal for notifying the radio station.
- a radio station communication management program 62 for performing operations necessary for the embodiment is executed.
- This program is stored in the memory 63 or the like, and is executed by the CPU 51 as necessary, thereby realizing the above-described functions and various functions of the radio station communication management unit described below.
- a program for performing operations necessary for the terminal in this embodiment and a program for performing operations necessary for the radio station can also be realized by a hardware configuration similar to the configuration illustrated in FIG.
- the wireless station communication management unit since the reception power information is not notified from the wireless station to the wireless station communication management unit, the wireless station communication management unit cannot determine the wireless station to which the terminal is connected, and as a result, the terminal receives a response signal. I can't. Therefore, if the terminal does not receive a response signal for a predetermined time, the terminal transmits a connection signal at another frequency (81).
- the terminal transmits a connection signal at an arbitrary frequency among the frequencies that the terminal can use for communication with the wireless station (91), and determines whether the response signal is received from the wireless station within a predetermined time. Judgment is made (92). If Yes, it communicates with the wireless station that transmitted the response signal (93). If No, a connection signal is transmitted at an arbitrary frequency different from the signal transmitted so far (94), and it is determined whether a response signal is received within a predetermined time (95). If Yes, it communicates with the wireless station that transmitted the response signal (93). If No, it is determined whether the connection signal is transmitted at all transmittable frequencies (96).
- connection signal is transmitted at an arbitrary frequency different from the signal transmitted so far. (94).
- the terminal transmits a connection signal using an arbitrary frequency among frequencies that can be used for communication with the radio station (97). .
- the terminal is configured to arbitrarily select a frequency used for transmission of a connection signal.
- the connection signal is transmitted using all the frequencies that can be transmitted by the terminal, if the response from the radio station is not received, the connection signal is repeatedly transmitted using the frequency used so far.
- the frequency of the connection signal may be selected in the same order as the first time or may be changed at random.
- the frequency used for transmitting the connection signal is arbitrarily selected from the frequencies that can be transmitted by the terminal.
- the transmission power and the antenna gain are the same, it is generally considered that a signal having a lower frequency has less attenuation and a wider signal reachable range. Therefore, it is good also as a structure which transmits the signal for a connection in an order from the lowest frequency among the frequencies which a terminal can transmit.
- the system is configured to transmit the connection signal by increasing the transmission power at the same frequency before transmitting the signal at another frequency. You may do it.
- the radio station communication management unit has fewer radio resources and is shorter than before. With time, it is possible to grasp the communication state between the terminal and the radio station, and to determine a radio station as a new connection destination of the terminal.
- the frequency band used for communication with the terminal by the wireless station A is hereinafter referred to as frequency A
- the frequency band used for communication between the wireless station B-1 and the wireless station B-2 with the terminal is referred to as frequency B, wireless station C-1
- the frequency band used by the radio station C-2, the radio station C-3, and the radio station C-4 for communication with the terminal is hereinafter referred to as a frequency C.
- the frequency of each radio station is higher than frequency A and higher than frequency B
- frequency C is higher than frequency B.
- the frequency information of the radio station managed by the radio station communication management unit is notified to the radio station A (105), and the radio station A notifies the terminal of the information (106).
- the point of being configured is different from the operation sequence of the first embodiment. In this embodiment, an operation when the terminal can receive a signal of frequency A will be described.
- the terminal can select a frequency for transmitting a connection signal from frequencies in which a frequency band that can be transmitted by the terminal matches a frequency band that can be received by the wireless station ( 107). By adopting such a configuration, it is possible to avoid that the terminal transmits a connection signal using a frequency that the wireless station cannot receive in the first place.
- FIG. 10 is a diagram illustrating wireless station information 111 that is transmitted from the wireless station A to the terminal according to the second embodiment.
- the terminal communicates with the wireless station B (114) that communicates with the frequency B in addition to the wireless station A (113). It can be seen that there is a wireless station C (115).
- the wireless station information 121 as shown in FIG. 11 may be notified via the wireless station A.
- the wireless station information shown in FIG. 11 includes fixed information (122) that does not frequently change, such as the frequency, the number of wireless stations that can communicate at that frequency, or the maximum communication speed and the corresponding terminal moving speed, Fluctuation information (123) which fluctuates like the congestion degree of communication of each radio station is contained. Therefore, as will be described later, a method of separately reporting the fixed information and the fluctuation information may be used.
- FIG. 12 is used to explain another operation sequence of the terminal, the radio station, and the radio station communication management unit in the second embodiment.
- the terminal receives the signal for notifying the characteristics of the radio station
- the priority order of the frequencies used by the terminal for transmitting the connection signal can be determined as shown in the operation sequence of FIG. 12 (131). .
- FIG. 13 shows an operation flowchart for determining the priority order of the frequencies used for the terminal connection signal transmission in the second embodiment.
- the terminal determines what the communication performance that is most requested (141), and if the performance that is most requested is high-speed mobility (142), the priority is in the order of decreasing frequency, first place: wireless station A, Second place: wireless station B, third place: wireless station C is determined (143). If the performance required most is the communication speed (144), the order of radio stations with the highest communication speed is set as the priority (145). In the embodiment shown in FIG. 12, the communication speed is the fastest at the wireless station C, followed by the wireless station B, and finally the wireless station A. If it is neither high-speed mobility nor communication speed, one item notified from the radio station is selected, and the priority of the radio station with good conditions in the selected item is increased (146).
- FIG. 14 shows a functional configuration of the terminal that performs such an operation. Only the differences from the functional configuration of the terminal shown in FIG. 4 will be described below.
- the terminal according to the second embodiment includes a priority order determination unit 151, a requested communication speed determination unit 152, a terminal moving speed estimation unit 153, a wireless station frequency / terminal usable frequency comparison unit 154, a wireless station, among wireless communication control units.
- An information notification signal processing unit 155 is included.
- the terminal obtains usable frequency information from the information transmitted from the wireless station by the wireless station information notification signal processing unit.
- the comparison unit between the radio station frequency and the terminal usable frequency the frequency used by the radio station is compared with the frequency that can be used by the terminal, and the matching frequency is extracted.
- the priority order determination unit determines which frequency to use in accordance with the flowchart shown in FIG.
- the required communication speed determination unit determines the required communication speed suitable for the application, for example, by recognizing the application used by the terminal.
- a terminal moving speed estimation part estimates the moving speed of a terminal using GPS, for example.
- the priority order determination method is not limited to the flowchart shown in FIG. 13.
- the priority order may be determined by combining a plurality of items shown in FIG. 11. In that case, the determination may be made comprehensively by using the result calculated or estimated by the requested communication speed determination unit or the terminal movement speed estimation unit.
- connection signal since the connection signal is transmitted by selecting from frequencies that can be transmitted by the terminal, the connection signal may be transmitted at a frequency that cannot be received by the wireless station. Therefore, by adopting the configuration as in the second embodiment, it is possible to prevent the connection signal from being transmitted using a frequency that is not used by the wireless station, and to connect the terminal and the wireless station more reliably and efficiently. Can provide a system.
- the information such as the frequencies of all the radio stations can be delivered over a wide range by transmitting from the radio station communicating at the lowest frequency. Further, by notifying the terminal of information other than the frequency as information on the radio station, the terminal can determine the priority order of the frequencies for transmitting the connection signal in consideration of information other than the frequency.
- the operation sequence of the terminal, the radio station, and the radio station communication management unit in the third embodiment will be described with reference to FIG.
- the frequency and characteristics of each radio station are included in the notification signal that the radio station A periodically sends to all terminals. This information is also notified together (161).
- the other operations are the same as the operation sequence described with reference to FIG.
- the terminal since the information for synchronization, the information on the timing to access the radio station, and the information about all the radio stations can be sent at once as the broadcast signal, the terminal receives these information separately. Compared with the case where it does, connection to a radio station can be performed still more efficiently.
- the wireless station A notifies the wireless station information, but may be notified from other wireless stations. Moreover, you may comprise so that it may alert
- FIG. 16 shows a case where the terminal and the wireless device when the terminal moves from a wireless station different from the wireless station managed by the wireless station communication management unit into the communication area of the wireless station managed by the wireless station communication management unit.
- 3 is an operation sequence of a station and a radio station communication management unit. First, a case will be described in which the terminal is connected to the wireless station A having the lowest frequency, and then the terminal is handed over to a more suitable wireless station in accordance with the communication request of the terminal.
- the terminal first connects to the wireless station A and communicates with the wireless station A (171). Thereafter, the terminal transmits to the wireless station A a signal for notifying a communication request with the desired wireless station, such as a desired communication speed and a moving speed of the terminal (172).
- the wireless station A transmits the received information to the wireless station communication management unit (173).
- the radio station communication management unit determines the priority order of the radio station to which the terminal communicates next in consideration of both the communication request sent from the terminal and the load of each radio station (174). And the determination result of the priority order are notified to the wireless station A (175).
- the wireless station A transmits a signal notifying the information, priority, and transmission timing of each wireless station to a specific terminal to be handed over (176).
- the radio station communication manager notifies the radio station having the highest priority order of the timing at which the terminal that desires the handover transmits the connection signal (177), and the terminal follows the designated timing. Then, a connection signal is transmitted to the radio station having the highest priority (178).
- the subsequent operation is the same as in the other embodiments described so far.
- the wireless station communication management unit since the wireless station communication management unit determines the priority order of the wireless stations to which the terminal sends the connection signal, the wireless station communication management unit receives the connection signal reception result from which wireless station at which timing. I can understand. Therefore, if the reception result of the connection signal is not notified from any wireless station at the expected timing, information on the terminal that transmits the connection signal and the transmission timing to the second highest priority wireless station Are configured to communicate. In addition, when a response signal is not transmitted from the radio station with the highest priority, the terminal is configured to transmit a connection signal to the radio station with the second highest priority at a predetermined timing. If there is no radio station more suitable than the radio station A as a handover destination, communication with the radio station A is continued.
- the radio station communication management unit determines the radio station that is the handover destination of the terminal, it is possible to determine the priority in consideration of the load of each radio station, and therefore the terminal determines the priority. There is a possibility that the radio resources of the entire system can be used more efficiently than in the case of doing so.
- the load of each wireless station is, for example, the number of terminals with which the wireless station is communicating, and is information managed by the wireless station communication management unit.
- the terminal is first connected to the wireless station A that uses the lowest frequency among the wireless stations. Thereafter, considering both the load of each radio station and the communication request of the terminal, the radio communication management station determines the priority order of the radio station to which the terminal newly connects and notifies the terminal of the result. Therefore, the radio resources of the entire radio communication system can be used more efficiently.
- the terminal is connected to the wireless station A having the lowest frequency first, the terminal is connected to the wireless station having the widest communication area while being managed by the wireless station communication management unit. Also good.
- the operation sequence of the terminal, the radio station, and the radio station communication management unit in the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
- the terminal while the terminal is communicating with a wireless station that communicates using a higher frequency than the wireless station A, the reception power of the signal from the wireless station is reduced due to the movement of the terminal location or the change of the propagation environment.
- an operation sequence when the radio station determines that a handover to a radio station with another frequency or another radio station with the same frequency is necessary is shown.
- the terminal is communicating with the wireless station B-2 (181), and periodically notifies the wireless station B-2 of the received power of the signal received from the wireless station B-2. (182).
- the wireless station B-2 determines to change the wireless station that communicates with the terminal (183).
- the wireless station B-2 requests the wireless station communication manager to notify each wireless station of information (184), and the wireless station communication manager notifies the wireless station B-2 of the information of each wireless station (185). ).
- the wireless station B-2 transmits a notification signal of information on each wireless station to a terminal that needs to be handed over as a signal for a specific terminal (186).
- the terminal determines the priority order of the frequencies used for connection signal transmission (131), and transmits the connection signal at the frequency with the highest priority order (177).
- the following operations are the same as in the other embodiments described so far.
- the terminal is notified of information on each wireless station from the currently communicating wireless station B-2. For example, as in the fourth embodiment, the terminal first communicates with the wireless station A, then hands over to the wireless station B-2 and communicates with the wireless station B-2. Information about each wireless station is notified. For this reason, when handing over from the wireless station B-2 to another wireless station, it is preferable that only the information updated from the information notified from the wireless station A is notified.
- the updated information is, for example, a communication congestion level 191 in each wireless station as shown in FIG. Since the communication congestion level is information that changes with time, each wireless station may be configured to periodically notify the wireless station communication management unit of information on the communication congestion level so that it can be updated in a timely manner.
- the information on each radio station includes fixed information such as a used frequency, the number of radio stations using the frequency, the maximum communication speed at the radio station of the frequency, and the corresponding moving speed. Thus, it can be roughly divided into fluctuation information that changes with time, such as the degree of congestion of each radio station. Therefore, it is not necessary to send the fluctuation information and the fixed information to the terminal at the same frequency, and these pieces of information may be sent separately.
- the terminal communicating with the wireless station other than the wireless station A is configured to notify the terminal of the information of each wireless station from the currently communicating wireless station. However, it is not necessary to change the connection to the wireless station A every time a handover is performed. Further, by transmitting only the variation information, it is possible to reduce the radio resources to be used compared to the case where both the fixed information and the variation information are transmitted. Further, in the present embodiment, an example is described in which the wireless station performs handover determination, but the terminal may perform determination.
- connection signals transmitted by the terminals are configured to be received simultaneously by radio stations that can receive signals of that frequency. Therefore, for example, as shown in FIG. 19 (a), four radio stations C-4 to C-4 of the frequency C are arranged adjacent to each other, and the terminals are the radio station C-1 and the radio station C-1. If it exists between the C-2 cells, the radio station communication management unit can estimate the position of the terminal from the reception results of the connection signals of the radio stations C-1 to C-4. it can.
- the radio station has an array antenna function capable of beam forming in the direction in which a specific terminal exists.
- antenna beam pattern (204) is set to face the terminal (17).
- the receiving power of a terminal can be enlarged.
- the intensity of the radio wave reaching from the radio station C-2 to the radio station C-1 becomes larger than that in FIG. 19 (a). Therefore, in order to prevent interference between adjacent cells, the beam direction (201) of the radio station C-1 is adjusted (203) so as to face the opposite side of the radio station C-2 as shown in FIG. 19 (b). Then it is better.
- the wireless station C has a function of changing the beam direction as an array antenna
- the position of the terminal is not known when receiving a connection signal from the terminal. Therefore, it is desirable to receive a signal with a beam pattern that covers all directions as shown in FIG.
- the received power of the terminal can be increased by directing the beam to the terminal, and communication can be performed in a better state. can do.
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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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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