JP4828372B2

JP4828372B2 - 無線通信端末及び基地局選択方法

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Publication number: JP4828372B2
Application number: JP2006292157A
Authority: JP
Inventors: 秀晃宇佐美
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: US20100054216A1; WO2008050559A1; JP2008109550A; US8379626B2

Description

本発明は、無線通信端末及び基地局選択方法に関する。

周知のように、無線通信方式の１つである時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access)とは、無線キャリアを一定の時間周期（この１周期分をフレームという）で複数のスロットと呼ばれる単位に分割し、通信を行う各ユーザ（無線通信端末）にそれぞれ異なるスロットを通信チャネルとして割り当てる方式である。

このようなＴＤＭＡ方式を採用する無線通信システムでは、データ通信速度を向上する方法の１つとして、１つの端末が複数の基地局との無線リンクを確立し、各基地局はそれぞれ少なくとも１つ以上のスロットを通信チャネルとして端末に割り当て、端末は各基地局から割り当てられた複数の通信チャネル（スロット）を使用して通信を行う方法がある。

例えば、下記特許文献１には、複数の基地局と、当該複数の基地局と同時接続し得る移動局を有する無線通信システムにおける基地局選択方法として、移動局は、複数の基地局から所定の電力で受信される信号を合成し、同時接続される各基地局との間の無線回線における合成後の通信品質を推定し、その推定結果に基づいて基地局接続制御を行う方法が開示されている。
特開平８−１８６８５７号公報

しかしながら、一般的に端末が有するＴＤＭＡタイミングは１系統のみなので、基地局間のスロット同期にずれがある場合、複数の基地局との間で無線リンクを確立できなくなり、その結果、所望のデータ通信速度を得られなくなるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、基地局間のスロット同期にずれがある場合であっても、複数の基地局との間で無線リンクを確立し、所望のデータ通信速度を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、無線通信端末に係る第１の解決手段として、時分割多重接続方式を採用し、複数の基地局と無線リンクを確立して各基地局から割り当てられるスロットを用いて通信を行う無線通信端末であって、通信を行う候補となる基地局間のスロットの同期情報を取得する同期情報取得手段と、前記同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群として分類し、前記同期基地局群を前記無線リンク確立の対象となる基地局として選択する選択手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記同期情報取得手段は、前記通信を行う候補となる基地局の探索期間に、前記通信を行う候補となる基地局から制御チャネル用スロットを介して所定周期で送信される制御信号の受信タイミング及び前記制御信号に含まれる基地局識別情報を前記同期情報として取得することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記選択手段は、前記分類した同期基地局群に優先順位を割り振り、優先順位の最も高い同期基地局群を前記無線リンク確立の対象として選択することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記選択手段は、前記無線リンク確立の対象として選択した同期基地局群との通信によって所望のデータ通信速度を得られなかった場合、次に優先順位の高い同期基地局群を前記無線リンク確立の対象として新たに選択することを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記選択手段は、同期基地局群に含まれる基地局の数が多いほど高い優先順位を割り振ることを特徴とする。

また、本発明では、無線通信端末に係る第６の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記選択手段は、同期基地局群に含まれる基地局の数が多く、且つ同期基地局群に含まれる基地局から送信された前記制御信号のスロット番号のバラツキ度合いが大きいほど高い優先順位を割り振ることを特徴とする。

一方、本発明では、基地局選択方法に係る解決手段として、時分割多重接続方式を採用し、複数の基地局と無線リンクを確立し各基地局から割り当てられるスロットを使用して通信を行う無線通信端末における基地局選択方法であって、通信を行う候補となる基地局間のスロットの同期情報を取得するステップと、前記同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群として分類するステップと、前記同期基地局群を前記無線リンク確立の対象となる複数の基地局として選択するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、基地局間のスロット同期にずれがある場合であっても、複数の基地局との間で無線リンクを確立し、所望のデータ通信速度を得ることが可能である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態における無線通信端末ＰＳ（以下、端末ＰＳと略す）の構成ブロック図である。なお、この端末ＰＳは、通信方式として時分割多重接続方式（ＴＤＭＡ：Time Division Multiple Access)を使用すると共に、通信を行う候補となる基地局ＣＳ１〜ＣＳｎの内、後述する基地局選択動作によって無線リンク確立の対象となる複数の基地局を選択し、無線リンクを確立した各基地局から割り当てられた複数の通信チャネル（スロット）を使用して通信を行うものである。

図１に示すように、端末ＰＳは、アンテナ１００、送受信部１０１、モジュレータ１０２、デモジュレータ１０３、フレームプロセッサ１０４、操作部１０５、表示部１０６、音声入出力部１０７、制御用ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０８、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０９及びＲＡＭ(Random Access Memory)１１０を備えている。

アンテナ１００は、送受信部１０１から入力される送信信号を各基地局ＣＳ１〜ＣＳｎに送信し、また、各基地局ＣＳ１〜ＣＳｎから受信した受信信号を送受信部２に出力する。送受信部１０１は、モジュレータ１０２から入力された変調信号に対して、増幅及びＲＦ周波数帯への周波数変換を行い、送信信号としてアンテナ１００に出力する。また、この送受信部１０１は、アンテナ１００から入力された受信信号に対して、増幅及びＩＦ周波数帯への周波数変換を行い、ＩＦ受信信号としてデモジュレータ１０３に出力する。

モジュレータ１０２は、フレームプロセッサ１０４から入力される送信ベースバンド信号を所定の変調方式、例えばπ／４シフトＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）等を用いて変調を行い、変調信号として送受信部１０１に出力する。デモジュレータ１０３は、送受信部１０１から入力されるＩＦ受信信号の復調を行い、受信ベースバンド信号としてフレームプロセッサ１０４に出力する。

フレームプロセッサ１０４は、制御用ＣＰＵ１０８の制御の下、所定のＴＤＭＡタイミング（このＴＤＭＡタイミングはスロットで規定されている）で、制御用ＣＰＵ１０８から入力される送信ベースバンド信号をモジュレータ１０２、送受信部１０１及びアンテナ１００を介して送信する。また、このフレームプロセッサ１０４は、所定のＴＤＭＡタイミングで、アンテナ１００、送受信部１０１及びデモジュレータ１０３を介して受信ベースバンド信号を取得し、当該受信ベースバンド信号を制御用ＣＰＵ１０８に出力する。

操作部１０５は、電源キー、各種ファンクションキー、テンキー等の各種操作キーから構成されており、これら操作キーによる操作入力に基づいた操作信号を制御用ＣＰＵ１０８に出力する。表示部１０６は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御用ＣＰＵ１０８から入力される表示信号に基づいて所定の画像や文字を表示する。音声入出力部１０７は、マイク及びスピーカから構成されており、マイクを介して入力された外部音声をデジタル信号に変換して入力音声信号として制御用ＣＰＵ１０８に出力し、また、制御用ＣＰＵ１０８から入力される出力音声信号をスピーカを介して外部音声として出力する。

制御用ＣＰＵ１０８は、ＲＯＭ１０９に記憶されている制御用プログラム、フレームプロセッサ１０４から入力される受信ベースバンド信号、操作部１０５から入力される操作信号及び音声入出力部１０７から入力される入力音声信号などに基づいて、本端末ＰＳの全体動作を制御する。また、この制御用ＣＰＵ１０８は、受信ベースバンド信号に基づいて、通信を行う候補となる基地局間のスロットの同期情報を取得し、当該同期情報をＲＡＭ１１０に記憶する同期情報取得部１０８ａ（同期情報取得手段）と、上記ＲＡＭ１１０に記憶されている同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群としてグループ分け（分類）し、基地局数の最も多い同期基地局群を無線リンク確立の対象となる基地局として選択する基地局選択部１０８ｂ（選択手段）とを備えている。

ＲＯＭ１０９は、上記制御用ＣＰＵ１０８で使用される制御用プログラムやその他の不揮発性データを記憶する。ＲＡＭ１１０は、制御用ＣＰＵ１０８の各種動作におけるデータの一時保存用バッファとして利用され、上記同期情報取得部１０８ａの要求により同期情報を記憶する。

次に、上記のように構成された本端末ＰＳの動作、特に無線リンクを確立する対象となる基地局の選択動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。

まず、本端末ＰＳの制御用ＣＰＵ１０８は、操作部１０５からパケット発信開始を指示する操作信号が入力された場合、フレームプロセッサ１０４を制御し、所定のサーチ期間、通信を行う候補となる各基地局ＣＳ１〜ＣＳｎのサーチを行う（ステップＳ１）。具体的には、制御用ＣＰＵ１０８は、各基地局ＣＳ１〜ＣＳｎから所定周期で送信される制御チャネル（ＣＣＨ）信号を捕捉することにより、通信を行う候補となる各基地局ＣＳ１〜ＣＳｎをサーチする。

そして、制御用ＣＰＵ１０８は、基地局が検出されたか否か、つまりフレームプロセッサ１０４を介して制御チャネル信号に該当する受信ベースバンド信号を取得したか否かを判定し（ステップＳ２）、基地局が検出されなかった場合（「NO」）、基地局のサーチ処理を継続する。一方、このステップＳ２において、基地局が検出された場合（「YES」）、同期情報取得部１０８ａは、制御チャネル信号の受信タイミングと、制御チャネル信号に該当する受信ベースバンド信号に含まれる基地局ＩＤとを同期情報として取得し、この同期情報をＲＡＭ１１０に記憶させる（ステップＳ３）。なお、基地局ＩＤは制御チャネル信号中に基地局情報として含まれているものであるが、受信タイミングは基地局情報には含まれていないため、実際はタイマーなどで受信タイミングを計測する。

そして、制御用ＣＰＵ１０８は、基地局のサーチ期間が終了したか否かを判定し（ステップＳ４）、サーチ期間が終了していない場合（「NO」）、ステップＳ２の処理に戻る。つまり、ステップＳ１〜Ｓ４の処理により、サーチ期間内に検出された基地局の同期情報（基地局ＩＤ及び制御チャネル信号の受信タイミング）がＲＡＭ１１０に保存されることになる。

一方、このステップＳ４において、サーチ期間が終了した場合（「YES」）、基地局選択部１０８ｂは、ＲＡＭ１１０に保存されている同期情報を取得し、この同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群としてグループ分けを行う（ステップＳ５）。

上記ステップＳ５の処理について図３を用いて具体的に説明する。図３は、サーチ期間に受信した制御チャネル信号の受信タイミングの一例を示すものである。図３において横軸は時間軸であり、「ＲＸ」は下り回線スロット、「ＴＸ」は上り回線スロットを示している。本実施形態では、下り回線及び上り回線共に４つのスロットを使用し、４つの内１つは制御チャネル用スロットとして割り当てられているものとする。つまり、サーチ期間に受信した制御チャネル信号は、下り回線の制御チャネル用スロットを使用して基地局から送信されたものである。なお、１フレームを５ｍｓと想定し、１スロット当たりの時間幅を６２５μｓとする。

ここで説明の簡略化のため、例えばサーチ期間に基地局ＩＤ「１」、「２」、・・・、「１７」の順番で制御チャネル信号を受信した場合を想定する。互いにスロットの同期がとれている基地局であれば、制御チャネル信号の受信間隔が６２５μｓの倍数になるはずである。つまり、まず最初に基地局ＩＤ「１」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて、６２５μｓの倍数の時刻に受信した制御チャネル信号の基地局ＩＤを検索する。図３の例では、基地局ＩＤ「６」、「８」、「１１」、「１４」の制御チャネル信号の受信タイミングが、基地局ＩＤ「１」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて６２５μｓの倍数となっているので、これら基地局ＩＤ「１」、「６」、「８」、「１１」、「１４」は互いにスロットの同期がとれている同期基地局群である。この同期基地局群をグループ１とする。

次に、基地局ＩＤ「２」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて、６２５μｓの倍数の時刻に受信した制御チャネル信号の基地局ＩＤを検索する。図３の例では、基地局ＩＤ「３」、「５」、「７」、「１０」、「１２」、「１３」、「１５」、「１６」の制御チャネル信号の受信タイミングが、基地局ＩＤ「２」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて６２５μｓの倍数となっているので、これら基地局ＩＤ「２」、「３」、「５」、「７」、「１０」、「１２」、「１３」、「１５」、「１６」は互いにスロットの同期がとれている同期基地局群である。この同期基地局群をグループ２とする。

続いて、基地局ＩＤ「４」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて、６２５μｓの倍数の時刻に受信した制御チャネル信号の基地局ＩＤを検索する（基地局ＩＤ「３」は既にグループ２に分類されているため、ここでは基地局ＩＤ「４」のグループを検索する）。図３の例では、基地局ＩＤ「９」、「１７」の制御チャネル信号の受信タイミングが、基地局ＩＤ「４」の制御チャネル信号の受信タイミングからみて６２５μｓの倍数となっているので、これら基地局ＩＤ「４」、「９」、「１７」は互いにスロットの同期がとれている同期基地局群である。なお、サーチ期間の最後に受信した基地局ＩＤ「１７」の制御チャネル信号は、基地局ＩＤ「１６」の制御チャネル信号の受信タイミングと重なるため、実際には検出できない。よって、基地局ＩＤ「４」、「９」の同期基地局群をグループ３とする。すなわち、図６に示すように、本端末ＰＳは、グループ１の同期基地局を５個、グループ２の同期基地局を９個、グループ３の同期基地局を２個検出することになる。

以上のような処理により、基地局選択部１０８ｂは、ＲＡＭ１１０に保存されている同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群としてグループ分けを行う。この時、基地局選択部１０８ｂは、同期基地局の数が多い同期基地局群に高い優先順位を割り振る。つまり、グループ２に最も高い優先順位を割り振り、グループ１に次に高い優先順位を割り振り、グループ３に最も低い優先順位を割り振る。

次に、基地局選択部１０８ｂは、上記のようにグループ分けした同期基地局群の内、最も優先順位の高い（同期基地局数の最も多い）グループを無線リンク確立の対象となる基地局として選択する（ステップＳ６）。すなわち、図３の例によると、同期基地局数が９個存在するグループ２を無線リンク確立の対象として選択する。そして、制御用ＣＰＵ１０８は、基地局選択部１０８ｂによって選択されたグループ２の基地局に対して無線リンクを確立する処理を開始する（ステップＳ７）。

図４は、グループ２を無線リンク確立の対象基地局として選択し、スロット番号「１」にて通信チャネルが確立された場合のスロットタイミングを示すものである。端末ＰＳは、グループ２の基地局と接続しているため、通信チャネルを維持したままでは、他のグループ１及びグループ３の基地局は検出できない（制御チャネル信号を受信することができない）。また、図４に示すように、スロット番号「１」の通信チャネルを維持したまま受信することができる制御チャネル信号は、基地局ＩＤ「２」、「５」、「１０」、「１２」、「１５」、「１６」の６つの基地局の制御チャネル信号となる。

一方、仮に同期基地局数が最も少ないグループ３を無線リンク確立の対象基地局として選択し、スロット番号「１」にて通信チャネルが確立された場合のスロットタイミングを図５に示す。この図５に示すように、グループ３を無線リンク確立の対象基地局として選択した場合、スロット番号「１」の通信チャネルを維持したまま受信することができる制御チャネル信号は、基地局ＩＤ「４」の１つの基地局の制御チャネル信号だけとなる。

このように、本実施形態の端末ＰＳによれば、基地局間のスロット同期にずれがある場合であっても、同期基地局数の多いグループを無線リンク確立の対象基地局として選択することにより、通信に使用するスロットを増設する際に選択可能な基地局の数を増やすことができ、より多くのスロットを端末ＰＳに割り当てることができる。その結果、所望のデータ通信速度を得ることが可能となる。

なお、図４からわかるように、端末ＰＳに割り当てられる通信チャネル用のスロット番号によっては、制御チャネル用スロットと重なってしまうタイミングが増え、通信可能な基地局の数が減ってしまう可能性がある。よって、同期基地局群に優先順位を割り振る場合に、同期基地局群に含まれる基地局の数が多く、且つ同期基地局群に含まれる基地局から送信された制御チャネル信号のスロット番号のバラツキ度合いが大きいほど高い優先順位を割り振るようにすることが望ましい。このように、制御チャネル信号のスロット番号のバラツキ度合いが大きいほど、通信チャネル用スロットと制御チャネル用スロットとが重なる確率は低下するので、通信可能な基地局の数が減ってしまうことを防止することができる。

また、上記のような通信チャネル用スロットと制御チャネル用スロットとの重なりが多数発生したり、基地局がビジー状態（スロットの全てを他の端末用に使用している状態）であるなどが原因で、最も優先順位の高い同期基地局群で無線リンクを確立して通信を行っても所望のデータ通信速度が得られない場合、現在無線リンクを確立している同期基地局群の無線リンクを切断し、次に優先順位の高い同期基地局群を選択して新たに無線リンクを確立するようにしても良い。

本発明の一実施形態における無線通信端末（端末ＰＳ）の構成ブロック図である。本発明の一実施形態における端末ＰＳの基地局選択動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における端末ＰＳの基地局選択動作の第１補足説明図である。本発明の一実施形態における端末ＰＳの基地局選択動作の第２補足説明図である。本発明の一実施形態における端末ＰＳの基地局選択動作の第３補足説明図である。本発明の一実施形態における端末ＰＳの基地局選択動作の第４補足説明図である。

符号の説明

ＰＳ…無線通信端末（端末）、１００…アンテナ、１０１…送受信部、１０２…モジュレータ、１０３…デモジュレータ、１０４…フレームプロセッサ、１０５…操作部、１０６…表示部、１０７…音声入出力部、１０８…制御用ＣＰＵ（Central Processing Unit）、１０９…ＲＯＭ(Read Only Memory)、１１０…ＲＡＭ(Random Access Memory)、１０８ａ…同期情報取得部（同期情報取得手段）、１０８ｂ…基地局選択部（選択手段）

Claims

時分割多重接続方式を採用し、複数の基地局と無線リンクを確立して各基地局から割り当てられるスロットを用いて通信を行う無線通信端末であって、
通信を行う候補となる基地局間のスロットの同期情報を取得する同期情報取得手段と、
前記同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群として分類し、前記同期基地局群を前記無線リンク確立の対象となる基地局として選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする無線通信端末。
前記同期情報取得手段は、前記通信を行う候補となる基地局の探索期間に、前記通信を行う候補となる基地局から制御チャネル用スロットを介して所定周期で送信される制御信号の受信タイミング及び前記制御信号に含まれる基地局識別情報を前記同期情報として取得することを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
前記選択手段は、前記分類した同期基地局群に優先順位を割り振り、優先順位の最も高い同期基地局群を前記無線リンク確立の対象として選択することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信端末。
前記選択手段は、前記無線リンク確立の対象として選択した同期基地局群との通信によって所望のデータ通信速度を得られなかった場合、次に優先順位の高い同期基地局群を前記無線リンク確立の対象として新たに選択することを特徴とする請求項３記載の無線通信端末。
前記選択手段は、同期基地局群に含まれる基地局の数が多いほど高い優先順位を割り振ることを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信端末。
前記選択手段は、同期基地局群に含まれる基地局の数が多く、且つ同期基地局群に含まれる基地局から送信された前記制御信号のスロット番号のバラツキ度合いが大きいほど高い優先順位を割り振ることを特徴とする請求項３または４に記載の無線通信端末。
時分割多重接続方式を採用し、複数の基地局と無線リンクを確立し各基地局から割り当てられるスロットを使用して通信を行う無線通信端末における基地局選択方法であって、
通信を行う候補となる基地局間のスロットの同期情報を取得するステップと、
前記同期情報に基づいて、互いにスロットの同期がとれている基地局を同期基地局群として分類するステップと、
前記同期基地局群を前記無線リンク確立の対象となる複数の基地局として選択するステップと、
を有することを特徴とする基地局選択方法。