JPH10248078A - 移動体通信における電界強度を応用した速度検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 マクロセルとマイクロセルが共存する階層型
セル構造の移動体通信システムにおいて、低速で移動ま
たは停止している時はマイクロセルの基地局と通信を行
い高速で移動している時はマクロセルの基地局と通信を
行う。 【解決手段】 移動局１がマイクロセル基地局Ａ２を通
して通話を行っている場合受信部２１は常に移動局１か
らの信号の強さを電界情報として制御部２３へ送ってい
る。制御部２３はこの電界情報を演算し電界の強さの中
央値または平均値を基地局制御装置５へ送る。基地局制
御装置５はこの送られてきた電界情報の変化量を計算し
変化量が大きい時は高速の移動と判断しマクロセル基地
局Ｃ４へハンドオーバさせる。また変化量が小さい時は
低速または停止と判断しマイクロセル基地局Ａ２からマ
イクロセル基地局Ｂ３へ移動局１が移動した場合は、マ
イクロセル基地局Ａ２からマイクロセル基地局Ｂ３へハ
ンドオーバさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信システ
ム特にマイクロセルとマクロセルを重畳した階層型セル
構造をもつディジタル方式の携帯電話システムにおける
チャネル切り替え（ハンドオーバ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のチャネル切替方式は図７に示すよ
うなシステムに適用される。このシステムはサービスエ
リアを複数のマイクロセル１２と、これを覆うようにカ
バーするマクロセル１１とで構成し、これら２つのセル
へのアクセスは共通の無線インターフェースを用い、歩
行速度程度またはこれ以下の速度で移動する移動端末１
６はマイクロセル基地局１３と通信を行い、この速度よ
り早い速度で移動する移動端末１５はマクロセル基地局
１４と通信を行っている。

【０００３】また、マクロセル基地局から時分割で送信
される無線制御チャネルに同期して各マイクロセル基地
局は無線制御チャネルを送信する。

【０００４】一方、マクロセル内に在圏する移動端末
は、マイクロセル基地局の無線制御チャネルの受信レベ
ルを繰り返し測定し、それが変動する早さから推定され
た移動速度に従って、移動端末がマクロセル基地局かマ
イクロセル基地局かを選択してアクセスする。

【０００５】このようなシステムにおいて、通信中に移
動端末の移動速度が変化する場合には、通信中の基地局
をマイクロセル基地局とマクロセル基地局の間で自動的
に切り替える方式が例えば、特開平６−２２４８２８号
公報で開示されている。

【０００６】また更に、他の切り替え方式として、図８
に示すように、交換局３と、屋内用無線基地局２ａと屋
外用無線基地局２ｂ，２ｃと、通信中の無線基地局およ
び隣接する無線基地局が屋内用無線基地局か屋外用無線
基地局かを識別する機能と、隣接する無線基地局の受信
電界強度と単位時間当たりの受信電界強度変化量を測定
する機能を有する移動局１とで構成され、通信中の無線
基地局の受信電界強度に関わらず隣接する無線基地局の
うち受信電界強度と単位時間当たりの受信電界強度変化
量が共に各々のしきい値を越える無線基地局があった
ら、前記無線基地局への要求するハンドオーバ方式（特
開平７−２０３５１７号公報）も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、移動端末で基地
局からの受信レベルの変動する早さから移動速度を推定
する方式を、現状の運用中のシステムに適用しようとす
ると膨大な数量の端末を改造しなくてはならない。また
移動速度に対する受信電界の変化量は基地局と移動端末
の距離の２乗〜４乗程度で反比例していることがわかっ
ている。即ち、受信電界の高いところでは変化量に対す
る重みづけを少なく受信電界の低いところでは重みづけ
を多くする必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴はマクロセ
ルとマイクロセルが重畳された階層型セル構造を持つ移
動体通信において、周波数有効利用の観点からまずはマ
イクロセルをつかむ。そのマイクロセル基地局は移動局
からの受信電界の強さを常に監視しており、予め設定さ
れた周期で受信電界の中央値を基地局制御装置に対して
報告する。

【０００９】基地局制御装置は今回報告された値と前回
報告された値との差をとりその変化量を計算する。変化
量の計算を行うにあたっては事前に基地局制御装置に受
信電界と変化量の補正係数のテーブルを用意しておき補
正を行う。補正後の変化量が規定値を上回る場合は高速
移動と判断し、マイクロセルからマクロセルへハンドオ
ーバを行う。また、その逆にマクロセルを通して通話し
ている場合でほとんど移動していないかあるいは停止し
ている場合はマクロセルでの受信電界の変動が小さく予
め設定された値を下回るためマクロセルよりマイクロセ
ルへハンドオーバを行う。

【００１０】停止または低速で移動する場合はマイクロ
セルを捕まえることにより高トラヒックのエリアでの周
波数有効利用が図れる一方高速で移動する移動局に関し
てはチャネル切り替えが頻繁に発生することなく高品質
の通話を確保することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。図１はマクロセルとマ
イクロセルが重畳された階層型セル構造を示しており、
これらのセル間を移動局が移動する場合に基地局側でそ
の移動速度を検出し、速度が早い場合はマクロセルを通
して通話を行い、速度が遅い場合はマイクロセルを通し
て通話を行う。

【００１２】具体的には図２に示すように移動局がマイ
クロセル基地局Ａからマイクロセル基地局Ｂの方向へ移
動しているとき、通話中となっているマイクロセル基地
局Ａでは常に移動局１からの電波の強さを監視しており
受信部２１より電界情報として制御部２３に送る。制御
部２３ではこのデータを予め設定した周期でその周期内
のデータの中央値または平均値を演算し基地局制御装置
５に送る。

【００１３】基地局制御装置５では受け取った電界強度
のデータよりその電界の変化量を計算しその変化量の大
きさで移動速度を推測する。

【００１４】図３は電界強度の変化を表したグラフの一
例である。このグラフから電界強度の変化量を求めるの
は難しいため、データをある程度まとめてその中央値を
求める。

【００１５】図４はその一例で１．８秒毎に中央値を求
めたもので、２０ｋｍ／ｈ移動する場合は１０ｍに一回
中央値を求めることになる。この中央値の差の絶対値を
表したものが図５である。ここで変化量が予め決めた値
を越えた回数を数えｎ回中ｍ回を高速移動とする様な
ｎ，ｍを求める。またこの時変化量に対し電界強度の絶
対値による重みづけを行う。これは奥村カーブや秦式で
明らかなように移動体通信における伝搬損失は近距離に
おいては距離軸を対数にとるとほぼ直線になるため、近
い場所（電界強度の絶対値が高い場所）での変化量は少
なく評価し遠い場所（電界強度の絶対値が低い場所）で
の変化量は多く評価する。例えば、受信電界強度は距離
の関数で次式で近似される。Ｅ（ｄＢμＶ／ｍ）＝Ａ−
Ｂ logＲ ここでＥ：受信電界強度、Ａ，Ｂ：周波数、送信出力、
アンテナ高等により決まる定数、Ｒ：距離である。ま
た、受信電界の強さによる重みづけは次に示す式により
補正を行う。

【００１６】変化量＝補正前の変化量×無線局に近い場
所での１０ｍ遠ざかった時の変化量／Ｂ×（その場所で
の電界強度−１０ｍ手前で想定される電界強度） Ｂ：周波数、送信出力、アンテナ高等により決まる定
数。

【００１７】マイクロセルで通話している移動局からの
電界の強さの変化量が予め設定した値を越えた場合は早
い速度で移動していると判断して交換機はマクロセルに
ハンドオーバさせる。また逆にマクロセルで通話してい
る場合、移動局からの電界の強さの変化量は常に監視さ
れているがその変化量が極端に小さい場合でかつ長時間
続いた場合にのみマイクロセルにハンドオーバさせる。
これはマイクロセルからマクロセルへのハンドオーバあ
るいはその逆のマクロセルからマイクロセルへのハンド
オーバが頻繁に起こらないようにしたものである。

【００１８】次にハンドオーバの手順に関して図６のフ
ローチャートを用い説明する。まず移動局が待ち受けの
状態では基地局からの電波の強さ等の条件によりマクロ
セルかマイクロセルかのどちらかで待ち受けている。待
ち受け状態のセルを通して発呼・着呼が行われマクロセ
ル／マイクロセルそれぞれを通して通話に入る。基地局
の受信部は常に移動局の電界の強さを監視しておりその
電界情報を制御部に対して送る。制御部はこのデータを
処理して周期的に基地局制御装置に送る。基地局制御装
置ではこの送られてきたデータをその一つ前のデータと
の差をとり変化量を計算する。この結果に対して補正を
かける。マイクロセルにおいてはこの補正された変化量
が連続して規定値を越えた場合、速い速度で移動してい
ると判断しマクロセルへのハンドオーバを行う。またマ
クロセルにおいてはこの補正された変化量が極めて小さ
く（前述の規定値より余裕をもった低い値より小さい）
かつ長時間保たれている場合は移動局が止まったかある
いは歩行していると判断してマイクロセルへハンドオー
バさせる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によればマクロセルとマイクロセ
ルが共存する階層型セル構造で移動局がマイクロセルの
基地局を通して通話を行っているとき基地局側で移動局
からの電波の強さの変化量で移動速度を判断するため、
移動局側では一切速度検出を行う必要がないため、移動
局に対して改造等を行うことなく高速時にはマイクロセ
ルからマクロセルへのハンドオーバが可能となる。

【００２０】更に、本発明によればマクロセルとマイク
ロセルが共存する階層型セル構造で移動局がマクロセル
の基地局を通して通話を行っているとき基地局側で移動
局からの電波の強さの変化量で移動速度を判断するた
め、移動局側では一切速度検出を行う必要がないため、
移動局に対して改造等を行うことなく低速時または停止
している場合にはマクロセルからマイクロセルへのハン
ドオーバが可能となる。

【００２１】また、本発明では速度検出の精度をより正
確にすることも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マクロセルとマイクロセルが重畳された階層型
セル構造の概念図。

【図２】本発明の速度検出方式が用いられる移動体通信
システムの一実施例。

【図３】基地局の受信電界強度の一例を表した図。

【図４】基地局の受信電界強度の中央値の一例を表した
図。

【図５】電界強度の変化量の一例を表した図。

【図６】本発明の速度検出方式が用いられたハンドオー
バのフローチャート図。

【図７】従来の技術を示す図。

【図８】従来の技術を示す図。

【符号の説明】

１ 移動局 ２ マイクロセル基地局Ａ ３ マイクロセル基地局Ｂ ４ マイクロセル基地局Ｃ ５ 基地局制御装置 ２１ マイクロセル基地局Ａの受信部 ２２ マイクロセル基地局Ａの送信部 ２３ マイクロセル基地局Ａの制御部 ３１ マイクロセル基地局Ｂの受信部 ３２ マイクロセル基地局Ｂの送信部 ３３ マイクロセル基地局Ｂの制御部 ４１ マクロセル基地局Ｃの受信部 ４２ マクロセル基地局Ｃの送信部 ４３ マクロセル基地局Ｃの制御部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マクロセルとマイクロセルが共存する階
   層型セル構造をもつ移動体通信において、マイクロセル
   の基地局を通して移動局が通話を行っている場合にこの
   マイクロセルの基地局は移動局からの電波の強さを常に
   監視しており電波の強さの変化量が大きい時は高速で移
   動していると判断し、マイクロセルからマクロセルへチ
   ャネル切り替えを行うことを特徴とする速度検出方式。
2. 【請求項２】 マクロセルとマイクロセルが共存する階
   層型セル構造をもつ移動体通信において、マクロセルの
   基地局を通して移動局が通話を行っている場合にこのマ
   クロセルの基地局は移動局からの電波の強さを常に監視
   しており電波の強さの変化量が小さい時は停止または低
   速で移動していると判断し、マクロセルからマイクロセ
   ルへチャネル切り替えを行うことを特徴とする速度検出
   方式。
3. 【請求項３】 請求項１において、マクロセルの基地局
   を通して移動局が通話を行っている場合、マクロセルの
   基地局も、移動局からの電波の強さを常に監視してお
   り、監視結果に基いて、マクロセルからマイクロセルチ
   ャネルへの切り替えを行うことを特徴とする速検出方
   式。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、電波
   の強さの変化量に対し重み付けを行う、すなわち電波の
   強い場合は重み付けを小さく逆に電波の弱い場合は重み
   付けを大きくし、近くと遠くを移動する場合の速度検出
   誤差を補正することを特徴とする速度検出方式。
5. 【請求項５】 マイクロセルからマクロセルへのハンド
   オーバは電界強度の変化量がある規定値を越えた場合に
   行われ、逆にマクロセルからマイクロセルへのハンドオ
   ーバは前述の規定値よりかなり低い値を下回った場合で
   かつ一定時間を経過した場合にのみ実施することによ
   り、移動体の移動速度が様々に変化する場合においても
   マイクロセルとマクロセルの間を頻繁にハンドオーバし
   ないことを特徴とする速度検出方式。