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JP3987699B2 - セル形状制御方法及び移動通信システム並びにそのシステムで用いられる基地局及び移動機 - Google Patents

セル形状制御方法及び移動通信システム並びにそのシステムで用いられる基地局及び移動機 Download PDF

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JP3987699B2
JP3987699B2 JP2001274214A JP2001274214A JP3987699B2 JP 3987699 B2 JP3987699 B2 JP 3987699B2 JP 2001274214 A JP2001274214 A JP 2001274214A JP 2001274214 A JP2001274214 A JP 2001274214A JP 3987699 B2 JP3987699 B2 JP 3987699B2
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  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル形状制御方法及び移動通信システムに係り、詳しくは、複数の移動機と移動機運用中にセル形状を変更する機能を有する基地局とで構成される移動通信システムにおいて、基地局がセル形状変更を行うことによりサービスエリアが変更される移動機のエリア確保に関する。
【0002】
また、本発明は、そのようなセル形状制御方法に従って通信を行うことのできる基地局及び移動機に関する。
【0003】
【従来の技術】
基地局がサービス提供可能なエリア、すなわち、セルは、移動機が基地局に接続するために受信する制御信号の受信品質に依存する。基地局がセルを構成する場合、制御信号の送信電力を予め定め、その定められた値を用いることが主な方法であった。しかし、近年、周辺基地局のセル形状を認識し、非カバーーエリアに対して無駄なくエリアをカバーする自律セル形状制御方法が提案されてきた。この自律セル形状制御方法は、周辺セルの輻輳状態に応じてセル形状を制御することで輻輳を回避し、周波数利用効率を向上させることができる技術である。このような自律セル形状制御の技術が移動通信システムにおいて適用されれば、基地局は移動機が接続されている運用状態においても、セル形状を変更するようになり、セル半径を拡大または縮小する。
【0004】
基地局に接続中の移動機側では、セル半径が拡大されれば、接続可能な基地局が増加するため、トラヒックが少ない基地局に接続を変更してスループットの向上を図るなどの処理が可能となる。一方、セル半径が縮小される基地局に移動機が接続している場合、エリア外になる前に他基地局へ接続を切り換える必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の基地局による自律セル形状制御によると、エリア外になる移動機に対する対策が講じられていない。
【0006】
例えば、図16に示すように、基地局3がセル形状を点線のエリアから実線のエリアに変更した場合、基地局3配下の移動機3は、基地局3エリア外になるが、移動機3はハンドオーバによって、他の通信可能なサービスエリアの基地局2に接続先を切り換え、通信を継続することができる。しかし、基地局1がセル形状を点線から実線へ変更した場合、該基地局1配下の移動機1は、切り換え先(ハンドオーバ先)となる基地局がないため、ハンドオーバが実施できない。その結果、基地局1のセル形状変更後、移動機1はエリア外に存在することになり、通信中の場合であれば通信が切断されるという問題があった。
【0007】
このように従来は、基地局がセル形状を変更することにより、エリア内の移動機がエリア外になり、通信の切断、パケットロスなど正常な通信ができない状態が発生してしまう。
【0008】
また、セル形状の変更時に、周辺に接続可能な他基地局が存在する場合、他基地局へ接続を切り換え、すなわちハンドオーバを実施し、通信状態を継続させる必要がある。しかし、ハンドオーバ実施後、切り換え先の基地局のセル形状変更によりエリア外となってしまう恐れがある。このような場合、移動機はさらなるハンドオーバを実施しなければならなくなり、頻繁にハンドオーバを行わなくてはならない。
【0009】
そこで、本発明の第一の課題は、セル形状変更時に移動機の通信状態を継続させると共に、他基地局へ接続を切り換える際、切り換える頻度が少なくなるようセル形状を制御するようにしたセル形状制御方法およびその方法が用いられる移動通信システムを提供することである。
【0010】
また、本発明の第二の課題は、上記移動通信システムで用いられる基地局を提供することである。
【0011】
さらに、本発明の第三の課題は、上記移動通信システムで用いられる移動機を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記第一の課題を解決するため、本発明によれば、基地局がセル内にいる移動機と通信を行うと共に、そのセルの形状を制御するセル形状制御方法において、上記移動機は、上記基地局から通知されたセル形状変更に係る情報により、該基地局がセル形状変更を行った後の自機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出し、その検出した結果を上記基地局に通知し、上記基地局は、上記移動機から通知された検出結果に基づいてセル形状変更を中止するように構成される。
【0013】
このようなセル形状制御方法では、移動機は、基地局から通知されたセル形状からセル外になるか否かを検知しセル外になる場合は基地局に通知する。基地局は、その通知により移動機が存在する位置までセル形状を変更することができるので、移動機のセル外になることによる通信切断を防止することが可能である。
【0014】
移動機が存在するセル内になるようにセル形状変更ができるという観点から、本発明によれば、上記セル形状制御方法において、上記移動機は、自機の位置がセル外になることを検出した場合に、自機と基地局との距離を算出してその結果を基地局に通知し、上記基地局は、該移動機から通知された距離情報に基づいてセル形状変更を行うように構成される。
【0015】
このようなセル形状制御方法では、移動機は基地局に対し自局の位置を知らせるので、基地局が自局の位置より小さいセル半径に変更することを阻止することができる。
【0016】
移動機がセル外になることを事前に検知したときに、他局へハンドオーバして通信を継続することができるという観点から、本発明によれば、上記セル形状制御方法において、上記移動機は、自機の位置がセル外になることを検出した場合に、他基地局へ接続切り換えを試みるように構成される。
【0017】
このようなセル形状制御方法では、移動機は基地局から通知されたセル半径により、自機がセル外になると事前検出した場合は、他基地局に対するハンドオーバを実施する。その結果、基地局のセル形状変更に伴う通信の切断やパケットロスが生じるのを防ぐことができる。
【0018】
他基地局へのハンドオーバする際に、切り換える頻度を少なくすることができるという観点から、本発明によれば、基地局がセル内にいる移動機と通信を行うと共に、そのセルの形状を制御するセル形状制御方法において、上記移動機は、上記基地局から通知されたセル形状変更に係る情報により、自機が最終的な段階で到達する予定のセル半径より、該基地局までの距離が遠い位置に存在することを検出した場合に、次段階で変更予定のセル半径内に存在していても他基地局へ接続切り換えを試みるように構成される。
【0019】
このようなセル形状制御方法では、基地局から移動機に通知されるセル形状変更に係る情報として最終変更セル半径の情報が加えられる。このため、移動機では、基地局からの通知を受ける初期の段階から最終セル半径の認識を行うことができるので、セル外になるまでの間、ハンドオーバによる基地局の切り換えを試みることが可能である。その結果、他の通信可能な基地局を検出する際、ハンドオーバ先の基地局がセル半径を変更する処理中である場合でも、ハンドオーバ先の候補基地局との距離が最終セル半径より小さくなる基地局を選択することが可能である。これにより、ハンドオーバの回数を減少させることができる。
【0020】
基地局から移動機に対して報知される報知信号は、上記セル形状制御方法において、上記基地局は、セル形状を変更する前に、変更予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で報知するように構成される。
【0021】
セル形状の変更を段階的に行うことができるという観点から、本発明によれば、上記セル形状制御方法において、上記基地局は、セル形状を変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、一定間隔でセル半径を段階的に変更するように構成される。
【0022】
このようなセル形状制御方法では、基地局は変更するセル半径毎にセル外になりそうな移動機からの制御信号を受信することになる。よって、基地局に通知される制御信号は、最終セル半径になるまでの時間内で分散して受信されることになる。これにより、最終セル半径まで一度変更する場合よりも単位時間内に基地局が受信する制御信号の数が減少するので、セル半径の処理負荷を軽減することができる。
【0023】
セル外になる移動機が実施するハンドオーバの回数を少なくさせるために、上記報知信号は、上記セル形状制御方法において、上記基地局は、一定間隔でセル半径を段階的に変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、次段階で変更する予定のセル半径と、最終予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で通知するように構成される。
【0024】
また、上記第一の課題を解決するため、本発明によれば、複数の移動機と、セルの形状を制御する基地局とで構成される移動通信システムにおいて、上記移動機は、基地局から通知されるセル形状変更に係る情報から、該基地局がセル形状変更を行った後の当該移動機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出するセル外事前検出手段と、その検出した結果を上記基地局に通知する検出結果通知手段とを有し、上記基地局は、上記移動機から通知された検出結果に基づいてセル形状変更を中止するセル形状変更中止手段を有するように構成される。
【0025】
さらに、上記第二の課題を解決するため、本発明によれば、セル内にいる移動機と通信を行うと共に、該セルの形状を周辺セルの状況に応じて変更する基地局において、移動機からの通知に基づいてセル形状変更を中止するセル形状変更中止手段を有するようい構成される。
【0026】
また、さらに、上記第三の課題を解決するため、本発明によれば、基地局と通信を行う移動機において、基地局から通知されるセル形状変更に係る情報から、該基地局がセル形状変更を行った後の当該移動機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出するセル外事前検出手段と、該セル外事前検出手段にて検出した結果を上記基地局に通知する検出結果通知手段とを有するように構成される。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
本発明の実施の一形態に係るセル形状制御方法が適用される移動通信システムは、例えば、図1に示すように構成される。
【0029】
図1において、この移動通信システムは、例えば、PDC(Personal Digital Cellular)方式のシステムであり、基地局と複数の移動機とで構成される。本例では、移動機A100が基地局A200と、移動機B、Cが基地局B210と無線通信を行い、それぞれの基地局にはセル形状を変更する機能が備えられていると仮定する。このセル形状変更は、周辺基地局のセル形状もしくは輻輳状況などに応じて変更される。例えば、基地局A200のように、セル形状をA1からA2に変更することができるようになっている。このようなセル形状変更機能は基地局B210にも備えられる。セル形状の変更方法としては、基地局からの止まり木チャネル(移動機が基地局に同期するために用いる制御チャネル)の送信電力を変更し、セル半径を変えることにより実現可能であることから、送信電力の変更がセル形状変更とみなすことができる。また、基地局のアンテナにセクタアンテナを用いることも可能であり、この場合、セクタ毎もしくは全セクタ一括変更の送信電力の変更をセル形状変更とみなすことができる。
【0030】
本発明では、基地局A200(例)がセル形状変更を行うことによりサービスエリア(=セル)が変更(例:A1→A2)される際に、移動機A100がエリア外にならないよう基地局A200でセル形状制御が行われる。本発明のセル形状制御方法によれば、基地局で行うセル形状変更は移動機で検出するエリア外か否かの結果通知に基づいて行われるので、該移動機がセル形状変更の際にエリア外となってしまうのを阻止することが可能である。その結果、セル形状変更に伴う移動機の通信の切断を防ぐことができる。
【0031】
上記基地局は、例えば、図2に示すように構成される。
【0032】
図2は、本発明に係る基地局のブロック図である。
【0033】
この基地局は、受信アンテナ11と、受信部12と、制御信号検出部13と、制御情報処理部14、セル形状処理部15、報知信号処理部16、送信部17と、送信アンテナ18とから構成される。同図において、矢印は信号の流れを示す。
【0034】
受信部12は、移動機から送信された信号を、受信アンテナ11を介して受信し、次段の制御信号検出部13に送信する。制御信号検出部13では、受信部12で受信した信号から、移動機が送信した制御信号である変更停止信号を検出し、その信号に含まれている情報を次段の制御情報処理部14へ通知する。制御情報処理部14は、制御信号検出部13から通知された情報を抽出および一時記憶する。ここでは、複数の移動機から送信される変更停止信号を検出することから、上記情報が移動機の識別子と共に記憶される。また、制御情報処理部14は、セル形状変更後のセル半径の値を含む情報(LMAX)をセル形状処理部15に通知する。このLMAXについては後述する。セル形状処理部15は、変更後のセル半径Rを報知信号処理部16に通知する。このようにセル形状処理部15は、変更後のセル半径(変更セル半径)Rを報知信号処理部16経由で送信部17に通知するが、制御情報処理部14からLMAXが通知された場合、予定されていたRを制御情報処理部14から通知されたLMAXに設定した後でRを報知信号処理部16を介して送信部17に通知する。報知信号処理部16は、報知信号情報を更新して送信部17に通知する。送信部17は、その更新された報知信号をセル内の全移動機に対して送信する。また、送信部17には、通知されたRになるようセル半径を変更する機能が備えられる。
【0035】
一方、制御信号検出部13において、移動機からの変更停止信号が検出されない場合は、セル形状処理部15では予定されていたRを送信部17に通知し、送信部17においてセル形状変更が実施される。
【0036】
上記移動機は、例えば、図3に示すように構成される。
【0037】
図3は、本発明に係る移動機のブロック図である。
【0038】
この移動機は、受信アンテナ21と、受信部22と、接続可能基地局検出部23と、距離算出部24と、報知信号検出部25と、セル半径比較部26と、ハンドオーバ処理部27と、制御信号処理部28と、送信部29と、送信アンテナ30とから構成される。同図において、矢印は信号の流れを示す。
【0039】
受信部22では、受信アンテナ21を介して基地局から送信された信号を受信し、その受信した信号のうち報知信号を報知信号検出部25と、接続可能基地局検出部23に送る。接続可能基地局検出部23では受信部22から通知された報知信号から通信可能な基地局数、識別子、受信レベルなどハンドオーバ先を決定するのに必要な情報をハンドオーバ処理部27に通知する。この通知は、ハンドオーバ処理部27において、セル半径比較部26から通知されたハンドオーバ制御要求により他の基地局へハンドオーバを行う際の接続先基地局候補に関する情報を含むものとなる。
【0040】
報知信号検出部25では、受信部22からの報知信号からセル半径の情報を抽出する。例えば、信号の受信電力P、変更後セル半径R、現在の基地局送信電力Pなどの情報を抽出する。これらの情報から、変更セル半径の値Rはセル半径比較部26へ、その他のPのような距離(基地局と移動機間の距離)の算出に必要となる情報は距離算出部24にそれぞれ通知する。
【0041】
セル半径比較部26では、予定されている変更セル半径と移動機の現在位置と基地局間距離を比較し、セル半径変更後に、該移動機が当該基地局のエリア内にいるかどうかの判断を行う。この判断の結果、ハンドオーバ処理部27から通知されたハンドオーバ先基地局の有無に基づいて、ハンドオーバの指示もしくは変更停止の処理の指示をハンドオーバ処理部27もしくは制御信号処理部28に送出する。制御信号処理部28では、変更停止信号もしくはハンドオーバに関する制御信号を生成し、これら制御信号が送信部29から送信される。
【0042】
次に、本発明のセル形状制御方法に基づいて基地局がセル形状変更を行う第1のセル半径変更処理の概要について図4を参照しながら説明する。
【0043】
(第1実施例)
図4(a)は、第1実施例の概要を説明するために用いる移動通信システム図である。同図では基地局が形成するサービスエリア(R=初期のセル半径)内に移動機AとBが在圏し、それぞれの移動機は該基地局と接続をして通信を行うことができるようになっている。また、基地局は、あるタイミングでセル半径の変更(R→R:変更後のセル半径)を行う。さらに、同図では基地局と移動機Aの距離をL、基地局と移動機Bの距離をLと表す。
【0044】
図4(b)は、図4(a)の移動通信システムにおいて、ある基地局が形成するセル半径R内に移動機Aのみ存在する場合の基地局が行うセル半径変更処理の概要を示したものである。尚、本図の横軸は、ある基地局がセル半径を決定した時からの時間経過を表し、縦軸は当該基地局からの距離(セル半径)を表す。
【0045】
図4(b)において、基地局は、t=0の時、セル形状変更を決定し、変更内容を報知信号の一部としてセル内の全移動機に通知する。t=0からTまでが変更前の報知信号による通知する期間であり、t=Tに報知した変更内容とおりにセル半径を小さくする。変更後のセル半径は前述のとおり「R」である。ここでは、移動機Aの位置をt=0からTまで変化がないと仮定して説明する。移動機Aは図4(a)に示すように、セル半径の変更前後のいずれもエリア内となっている。この場合は、移動機Aは基地局が行うセル形状変更に対して何の処理も必要ない。
【0046】
図4(c)は、図4(a)の移動通信システムにおいて、ある基地局が形成するセル半径R内に移動機Bのみ存在する場合のセル半径変更処理の概要を示したものである。
【0047】
前述した図4(b)と同様に、t=Tに報知した変更内容とおりにセル半径を小さくした場合、移動機Bは、セル半径が小さくなったt=T後はエリア外となる。しかし、本発明のセル形状制御方法では、移動機Bは、t=0からTまでの間の報知信号を受信することにより、セル半径が小さくなり、その結果、エリア外となることを事前に検出して他基地局への切り換えを試みる。このとき、該移動機Bが他基地局への切り換えが可能である場合は、ハンドオーバを実施するため、通信が途断されることはない。しかし、他基地局へ切り換えることが不可能な場合、セル半径が小さくなるとエリア外になるため、セル半径変更を停止させるかもしくはエリア内になるようにセル半径の減少値を小さくする必要がある。このような場合、移動機Bは、基地局のへ変更停止信号を送信し、該制御信号を受信した基地局はセル半径の変更を中止もしくは移動機Bの位置までセル半径の内容を変える。
【0048】
次に、この第1実施例の詳細な処理手順について説明する。
【0049】
図5は、基地局の処理手順を示すフローチャートであり、図6は、移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【0050】
まず、図5を参照しながら、基地局の処理手順について説明する。
【0051】
基地局において、セル半径変更を決定した場合、報知信号処理部16では、変更後のセル半径Rと、現在の送信電力Pの情報を情報要素として含む報知信号を生成する。そして、該報知信号をセル内の移動機へ定期的に繰り返し送信(S1)し、タイマを作動させて移動機からの応答を待つ(S2)。該報知信号の送信開始時刻からセル半径変更実施予定時刻までの長さは、図4で示すTに相当する。制御信号検出部13は、一定時間の応答を待った後、すなわち、タイムアウト後(S2でYES)、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したかどうかを判定(S3)し、この判定(S3)で、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したと判定した(S3でYES)ときは、通知元の移動機と基地局間の距離の値Lを該変更停止信号から抽出して制御情報処理部14へ通知(S4)する。
【0052】
一方、上記判定(S3)で、いずれの移動機からも変更停止信号を受信していない判定した(S3でNO)とき処理を終了して最初の処理戻る。
【0053】
制御情報処理部14は、上記のようにして通知されたLから最大のLMAXの移動機を抽出してセル形状処理部15に通知(S5)する。セル形状処理部15は、当該移動機(LMAXの移動機)をエリア内に残すようにセル半径を変更するため、予定していた変更セル半径Rの値にLMAXの値を設定(S6)する。本設定完了後は最初の処理に戻って上記手順を繰り返す。
【0054】
次に、移動機の処理手順について図6を参照しながら説明する。
【0055】
移動機の受信部22は、通信先となる基地局からの報知信号を受信した場合、その受信した信号を報知信号検出部25に送る。報知信号検出部25は、受信した信号から受信電力Pと、変更後のセル半径Rと、基地局の現在の送信電力Pを抽出(S11)して距離算出部24に送出する。距離算出部24では、報知信号検出部25から受信した受信電力PおよびPから次に示す信号電力と距離の関係式(数式1)を用いて当該移動機と基地局間の距離(移動機−基地局間距離)Lを算出(S12)する。
【0056】
(数式1)
=A×PS×(1/L
A:基地局と移動機間の伝搬状況を示す係数
尚、本例では、当該移動機と基地局間の距離を算出するのに、上式を用いるが、上記式の他にもシステムの伝搬特性に適した信号電力と距離の関係式を用いることができ、本発明は上式(数式1)に限定されるものではない。
【0057】
距離算出部24でLが算出されると、その算出結果がセル半径比較部26に入力される。セル半径比較部26では、LとRが比較(S13)される。この比較で、RがLより大きいと判定された場合(S13でNO)は、セル半径変更後も当該移動機がエリア内に位置することになるため処理を終了する。一方、RがLより小さいと判定された場合(S13でYES)は、次の処理(S14)に移行し、他基地局への切り換えが可能であるかどうかが判定(S14)される。この判定(S14)は次のようにして行われる。
【0058】
ハンドオーバ処理部27では接続可能基地局検出部23から逐次送られる情報を受信し、その受信した情報からハンドオーバの可能性について判断した結果(この場合、接続可能な基地局の有無に関する情報が判断結果として得られる)を定期的にセル半径比較部26へ通知する。セル半径比較部26は、このハンドオーバ処理部27から通知された接続可能な基地局の有無に関する情報を利用して他の基地局への通信切り換えが可能であるかどうかを判定する。
【0059】
セル半径比較部26は、上記のようにして判定(S14)を行い、他基地局へのハンドオーバが可能であると判定した場合(S14でNO)、移動機がハンドオーバするのに必要となる制御信号を生成するよう制御信号処理部28に指示する。そして、その制御信号が移動機に送られることで、該移動機は他基地局へのハンドオーバを行って通信を継続する。
【0060】
一方、上記判定(S14)で、他の基地局へハンドオーバが不可能であると判定した場合(S14でYES)は、当該移動機の送信部29は、Lを情報要素として含む変更停止信号を基地局へ送信(S16)する。すなわち、本実施例によれば、移動機が基地局にLを通知することにより、自機の位置を基地局に知らせ、基地局がLよりも小さいセル半径に変更することを阻止させることが可能になる。
【0061】
次に、本発明のセル形状制御方法に基づいて基地局がセル形状変更を行う第2のセル半径変更処理の概要について図7を参照しながら説明する。
【0062】
(第2実施例)
図7は図4と同様、横軸は、ある基地局がセル半径を決定した時からの時間経過を表し、縦軸は当該基地局からの距離(セル半径)を表す。ここでは、ある基地局において、現在のセル半径をRとし、変更後のセル半径をRにしようとしている。本発明の第2実施例では、セル半径をRからRに変更する際、一回で変更せずにN段階にわけて変更する。例えば、同図に示すように、R→R、→R、→Rと3(=N)段階のセル半径の減少を実施し、最終セル半径Rまで減少させる。つまり、この場合、
t=0〜T間は、「R」、
t=T〜2T間は、「R」、
t=2T〜3T間は、「R
を変更するセル半径として移動機に報知する。上記のような場合、移動機がLの距離に位置するとすると、t=0〜2T間に受信する報知信号に対してはエリア内となるため、何の処理も必要としない。しかし、t=2T〜3T間に受信する報知信号に対しては、t=3T後はエリア該となるため移動機は基地局へ変更停止信号を送信してセル半径変更を中止させ、当該移動機がエリア外となるのを阻止する。
【0063】
次に、この第2実施例の詳細な処理手順について説明する。
【0064】
図8及び図9は、基地局の処理手順を示すフローチャートであり、図10は、移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【0065】
まず、図8及び図9を参照しながら、基地局の処理手順について説明する。
【0066】
基地局において、セル半径変更を決定した場合、下記の(数式2)のように、変更後の最終セル半径Rと現在のセル半径Rの差分を変更回数Nで除した値をセル半径減少間隔Rとして求める(S21)。
【0067】
(数式2)
=(R−R)/N
次に、RとRの差から基地局が段階的に変更する半径(段階変更セル半径)Rを(数式3)のように求める(S22)。
【0068】
(数式3)R=R−R
これらの処理はセル形状処理部15で行う。報知信号処理部16はセル形状処理部15から得られるRと、現在の送信電力Pの情報とを含む報知信号を生成し、送信部17を介してセル内の移動機へ定期的に繰り返し送信し、タイマを作動させて移動機からの応答を待つ(S23)。該報知信号の送信開始時刻からセル半径変更実施予定時刻までの長さは、図7で示すTに相当する。基地局は一定時間の応答を待った後、すなわち、タイムアウト後(S24でYES)、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したかどうかを判定(S25)し、この判定(S25)で、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したと判定した(S25でYES)ときは、当該移動機をエリア内に残すために、セル変更内容の報知を中止し、セル形状処理部15に設定されているセル半径設定値の値を削除してセル半径変更処理を中止する。すなわち、RをRに設定(S26)すれば移動機がエリア内になる最も小さいセル半径をまで変更されたことになる。
【0069】
一方、タイムアウト後(S24でYES)、いずれの移動機からも変更停止信号が送られていない場合(S25でNO)、R=Rであれば(S27でYES)最終段階まで処理が進んだため処理が完了となるが、R≠Rであれば(S27でNO)、RをR−Rに設定を変更し送信部に通知(S28)する。
【0070】
次に、移動機の処理手順について図10を参照しながら説明する。
【0071】
移動機において、受信部22で通信先となる基地局からの報知信号を受信した場合、報知信号検出部25は、受信電力Pと、報知信号に含まれている変更後のセル半径Rと、基地局の現在の送信電力Pを抽出(S31)して距離算出部24に送出する。距離算出部24では、受信した受信電力PおよびPから前述の(数式1)を用いて当該移動機と基地局間の距離(移動機−基地局間距離)Lを算出(S32)する。
【0072】
尚、本例では、当該移動機と基地局間の距離を算出するのに、(数式1)を用いる場合を例にするが、上記式の他にもシステムの伝搬特性に適した信号電力と距離の関係式を用いることができ、本発明は上式に限定されるものではない。
【0073】
上記のようにして距離算出部24でLが算出されると、その算出結果がセル半径比較部26に入力される。セル半径比較部26では、RとLが比較(S33)される。この比較で、RがLより大きいと判定された場合(S33でNO)は、セル半径変更後も当該移動機がエリア内に位置することになるため処理を終了して最初の処理に戻る。
【0074】
一方、RがLより小さいと判定された場合(S33でYES)は、次の処理に移行し、他基地局への切り換えが可能であるかどうかが判定(S34)される。
この判定(S34)は次のようにして行われる。
【0075】
ハンドオーバ処理部27では接続可能基地局検出部から逐次送られる情報を受信し、その受信した情報からハンドオーバの可能性について判断した結果(この場合、接続可能な基地局の有無に関する情報が判断結果として得られる)を定期的にセル半径比較部26へ通知する。セル半径比較部26は、このハンドオーバ処理部から通知された接続可能な基地局の有無に関する情報を利用して他の基地局への通信切り換えが可能であるかどうかを判定する。
【0076】
セル半径比較部26は、上記判定(S34)で他の基地局へハンドオーバが可能であると判定した場合(S34でNO)、移動機がハンドオーバするのに必要となる制御信号を生成するよう制御信号処理部28に指示する。そして、その制御信号が移動機に送られることで、該移動機は他基地局へのハンドオーバを行って通信を継続する。
【0077】
一方、上記判定(S34)で、他の基地局へのハンドオーバが不可能であると判定した場合(S34でYES)、当該移動機は、変更停止信号を基地局へ送信(S35)する。これにより、移動機は基地局に対しセル半径変更処理を中止させることができ、通信中の切断を回避することができる。
【0078】
次に、本発明のセル形状制御方法に基づいて基地局がセル形状変更を行う第3のセル半径変更処理の概要について図11を参照しながら説明する。
【0079】
(第3実施例)
図11は図7と同様、横軸は、ある基地局がセル半径を決定した時からの時間経過を表し、縦軸は当該基地局からの距離(セル半径)を表す。ここでは、ある基地局において、現在のセル半径をRとし、変更後のセル半径をRにしようとしている。本発明の第3実施例では、セル半径をRからRに変更する際、N段階にわけて変更する。例えば、同図に示すように、R→R、→R、→Rと3(=N)段階のセル半径の減少を実施し、最終セル半径Rまで減少させる。この場合は、変更内容を報知する際は、前述の第2の実施例と同様、
t=0〜T間は、「R
t=T〜2T間は、「R
t=2T〜3T間は、「R
を変更するセル半径として報知する。さらに、第3の実施例では、変更するセル半径に加えて、各段階で最終変更セル半径Rの情報を報知信号に追加する。
【0080】
本例では、移動機がLの距離に位置すると、t=0〜2T間に受信する報知信号に対してはエリア内となるため、何の処理も必要としない。しかし、第3の実施例では、t=0の段階から最終セル半径がRになるとの予測が移動機側で認識可能である。従って、他の通信可能な基地局を検出する際、ハンドオーバ先の基地局がセル半径を処理変更する処理を行っていても、ハンドオーバ先の候補基地局との距離が最終セル半径より小さくなる基地局を選択することが可能となる。これにより、ハンドオーバの回数を減少することができる。また、ハンドオーバ先候補の基地局の距離が最終セル半径より小さくなる候補の基地局がない場合でも、最終セル半径は、Rおよび段階変更セル半径Rに基づいて接続が最も長く維持できる基地局をハンドオーバ先として選択することも可能である。その結果、ハンドオーバ回数を少なくすることができ、かつ変更停止信号などの制御信号の送受信を少なくできるため、無線区間のリソースを有効利用することができる。
【0081】
次に、この第3実施例の詳細な処理手順について説明する。
【0082】
図12及び図13は、基地局の処理手順を示すフローチャートであり、図14及び図15は、移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【0083】
まず、図12、13を参照しながら、基地局の処理手順について説明する。
【0084】
基地局において、セル半径変更を決定した場合、変更後の最終セル半径Rと現在のセル半径Rの差分を変更回数Nで除した値(前述の数式2参照)をセル半径減少間隔Rとして求める(S41)。次に、RとRの差から基地局が段階的に変更する半径(段階変更セル半径)Rを前述の数式3を用いて求める(S42)。これらの処理はセル形状処理部15で行う。報知信号処理部16は、R、R、P、R、Tの情報を生成し、送信部17を介してセル内の移動機へ定期的に繰り返し送信し、タイマを作動させて移動機からの応答を待つ(S43)。該報知信号を送信開始時刻からセル半径変更実施予定時刻までの長さは、図11で示すTに相当する。一定時間の応答を待った後、すなわち、タイムアウト後(S44でYES)、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したかどうかを判定(S45)し、この判定(S45)で、一機以上の移動機から変更停止信号を受信したと判定した(S45でYES)ときは、当該移動機をエリア内に残すために、セル変更内容の報知を中止し、セル形状処理部15に設定されているセル半径設定値の値を削除してセル半径変更処理を中止する。すなわち、RをRに設定(S46)すれば移動機がエリア内になる最も小さいセル半径をまで変更されたことになる。
【0085】
一方、タイムアウト後(S44でYES)、いずれの移動機からも変更停止信号が送られていない場合(S45でNO)、R=Rであれば(S47でYES)最終段階まで処理が進んだため処理が完了となるが、R≠Rであれば(S47でNO)、RをR−Rに設定を変更し送信部に通知(S28)して最初の処理に戻る。
【0086】
次に、移動機の処理手順について図14、15を参照しながら説明する。
【0087】
第3実施例における移動機の処理手順は、同図に示すように第2実施例における処理手順と同等である。本例における移動機は、前述のとおり、ハンドオーバ先の基地局選択において、より長時間接続を継続できる基地局をハンドオーバ先として決定できることに特徴がある。すなわち、移動機はハンドオーバ先候補の基地局の送信する報知信号を受信し、R、R、R、TからRのセル半径になるまでの残り時間が算出できるので、エリア外になるまでの残時間を用いてハンドオーバを試みることが可能でなる。
【0088】
また、Pと候補基地局からの報知信号の受信レベルから候補基地局との距離が算出でき、その結果、Rを比較することにより、最終セル半径の変更後にエリア内になるか否かも移動機側で判断できる。従って、移動機は、これらの情報に基づいてハンドオーバ回数が少なくできる候補の基地局をハンドオーバ先として選択すればよい。
【0089】
尚、これまで説明してきた実施形態は、基地局が自律的にセル形状を制御する形態であったが、本発明のセル形状制御方法が適用される実施形態はこれに限らず基地局を統括する統括局(例:無線回線制御局)でセル形状を制御するような形態であってもよい。その場合、統括局は配下にある基地局からセル形状制御のための情報を取得してセル制御を行う。
【0090】
上記例において、基地局のセル形状処理部15のセル形状制御機能がセル形状変更中止手段、セル形状変更手段、セル半径段階的変更手段に対応し、報知信号処理部16の報知機能が第1のセル情報報知手段、第2のセル情報報知手段に対応する。
【0091】
また、移動機のセル半径比較部26の判断機能がセル外事前検出手段に、送信部29の信号送信機能が検出結果通知手段、距離情報通知手段に対応し、距離算出部24の距離演算機能が距離算出手段に、ハンドオーバ処理部27のハンドオーバ処理機能が第1のハンドオーバ手段、第2のハンドオーバ手段に対応する。
【0092】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項1乃至16記載の本願発明によれば、基地局は移動機からの通知により、その移動機の位置までセル半径を変更することができるので、移動機のエリア外になることによる通信切断を防止できるセル形状制御方法及び移動通信システムを提供することができる。
【0093】
また、請求項17乃至21記載の本願発明によれば、上記のようなセル形状制御方法に従ってセル形状を変更することのできる基地局を実現することができる。
【0094】
さらに、請求項22乃至25記載の本願発明によれば、上記のようなセル形状制御方法に従って通信を途断なく維持することのできる移動機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係るセル形状制御方法が適用される移動通信システムの構成例を示す図である。
【図2】本発明の基地局構成を示す図である。
【図3】本発明の移動機構成を示す図である。
【図4】第1のセル半径変更処理の概要を示す図(第1実施例)である。
【図5】第1実施例における基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】第1実施例における移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】第2のセル半径変更処理の概要を示す図(第2実施例)である。
【図8】第2実施例における基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図9】第2実施例における基地局の処理手順(図8の続き)を示すフローチャートである。
【図10】第2実施例における移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【図11】第3のセル半径変更処理の概要を示す図(第3実施例)である。
【図12】第3実施例における基地局の処理手順を示すフローチャートである。
【図13】第3実施例における基地局の処理手順(図12の続き)を示すフローチャートである。
【図14】第3実施例における移動機の処理手順を示すフローチャートである。
【図15】第3実施例における移動機の処理手順(図14の続き)を示すフローチャートである。
【図16】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
100 移動機A
110 移動機B
120 移動機C
200 基地局A
210 基地局B
11 受信アンテナ
12 受信部
13 制御信号検出部
14 制御情報処理部
15 セル形状処理部
16 報知信号処理部
17 送信部
18 送信アンテナ
21 受信アンテナ
22 受信部
23 接続可能基地局検出部
24 距離算出部
25 報知信号検出部
26 セル半径比較部
27 ハンドオーバ処理部
28 制御信号処理部
29 送信部
30 送信アンテナ
A1 基地局Aが形成するサービスエリア
A2 基地局Aがセル形状変更後に形成するサービスエリア
B1 基地局Bが形成するサービスエリア

Claims (23)

  1. 基地局がセル内にいる移動機と通信を行うと共に、そのセルの形状を制御するセル形状制御方法において、
    上記移動機は、上記基地局から通知されたセル形状変更に係る情報により、該基地局がセル形状変更を行った後の自機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出し、
    基地局がセル半径を変更することにより、エリア外となる移動機は、ハンドオーバ先基地局の有無に基づいて、セル半径変更を停止させるかエリア内となるようにセル半径を小さくさせる変更停止信号を送信し、
    上記基地局は、移動機から通知された変更停止信号から該移動機と基地局間の距離を抽出し、該移動機と基地局間の距離に基づいて、最大の距離を通知した移動機を抽出し、該移動機をエリア内に残すようにセル半径を変更するようにしたセル形状制御方法。
  2. 請求項1記載のセル形状制御方法において、
    移動機は、自機とハンドオーバ先の候補基地局との距離が、ハンドオーバ先の候補基地局の最終セル半径より小さくなる基地局を選択することを特徴とするセル形状制御方法。
  3. 請求項1または2記載のセル形状制御方法において、
    上記基地局は、セル形状を変更する前に、変更予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で報知するようにしたセル形状制御方法。
  4. 請求項3記載のセル形状制御方法において、
    上記基地局は、セル形状を変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、一定間隔でセル半径を段階的に変更するようにしたセル形状制御方法。
  5. 請求項4記載のセル形状制御方法において、
    基地局は、変更後の最終セル半径と現在のセル半径の差分を変更回数で除した値をセル半径減少間隔として求め、現在のセル半径とセル半径減少間隔の差から半径を求め、該半径にしたがって段階的にセル半径を変更することを特徴とするセル形状制御方法。
  6. 請求項4または5記載のセル形状制御方法において、
    移動機は、最終セル半径および段階変更セル半径に基づいて、接続が最も長く維持できる基地局をハンドオーバ先として選択することを特徴とするセル形状制御方法。
  7. 請求項4乃至6のいずれか1項記載のセル形状制御方法において、
    上記基地局は、一定間隔でセル半径を段階的に変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、次段階で変更する予定のセル半径と、最終予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で通知するようにしたセル形状制御方法。
  8. 複数の移動機と、セルの形状を制御する基地局とで構成される移動通信システムにおいて、
    上記移動機は、
    基地局から通知されるセル形状変更に係る情報から、該基地局がセル形状変更を行った後の当該移動機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出するセル外事前検出手段と、
    基地局がセル半径を変更することによりエリア外となる場合に、ハンドオーバ先基地局の有無に基づいて、セル半径変更を停止させるかエリア内となるようにセル半径を小さくさせる変更停止信号を送信する手段と
    を有し、
    上記基地局は、移動機から通知された変更停止信号から該移動機と基地局間の距離を抽出し、該移動機と基地局間の距離に基づいて、最大の距離を通知した移動機を抽出し、該移動機をエリア内に残すようにセル半径を変更するセル形状変更手段
    を有する移動通信システム。
  9. 請求項8記載の移動通信システムにおいて、
    上記移動機は、自機とハンドオーバ先の候補基地局との距離が、ハンドオーバ先の候補基地局の最終セル半径より小さくなる基地局を選択する第1のハンドオーバ手段
    を有する移動通信システム。
  10. 請求項8乃至9いずれか一項記載の移動通信システムにおいて、
    上記基地局は、セル形状を変更する前に、変更予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で報知する第1のセル情報報知手段を有する移動通信システム。
  11. 請求項8乃至10のいずれか1項記載の移動通信システムにおいて、
    上記基地局は、セル形状を変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、一定間隔でセル半径を段階的に変更するセル半径段階的変更手段
    を有する移動通信システム。
  12. 請求項11記載の移動通信システムにおいて、
    前記セル半径段階的変更手段は、変更後の最終セル半径と現在のセル半径の差分を変更回数で除した値をセル半径減少間隔として求め、現在のセル半径とセル半径減少間隔の差から半径を求め、該半径にしたがって段階的にセル半径を変更することを特徴とする移動通信システム。
  13. 請求項11または12記載の移動通信システムにおいて、
    移動機は、最終セル半径および段階変更セル半径に基づいて、接続が最も長く維持できる基地局をハンドオーバ先として選択する第2のハンドオーバ手段を有する移動通信システム。
  14. 請求項11乃至13のいずれか1項記載の移動通信システムにおいて、
    上記基地局は、一定間隔でセル半径を段階的に変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、次段階で変更する予定のセル半径と、最終予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で通知する第2のセル情報報知手段を有する移動通信システム。
  15. セル内にいる移動機と通信を行うと共に、該セルの形状を周辺セルの状況に応じて変更する基地局において、
    上記移動機は、上記基地局から通知されたセル形状変更に係る情報により、該基地局がセル形状変更を行った後の自機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出し、
    基地局がセル半径を変更することにより、エリア外となる移動機は、ハンドオーバ先基地局の有無に基づいて、セル半径変更を停止させるかエリア内となるようにセル半径を小さくさせる変更停止信号を送信し、
    移動機から通知された前記変更停止信号から該移動機と基地局間の距離を抽出し、該移動機と基地局間の距離に基づいて、最大の距離を通知した移動機を抽出し、該移動機をエリア内に残すようにセル半径を変更するセル形状変更手段
    を有する基地局。
  16. 請求項15に記載の基地局において、
    前記セル形状変更手段は、セル形状を変更する際、移動機からの通知に基づいて、予め決められたセル形状変更の内容を変更し、移動機が存在するセル範囲までセル形状を変更することを特徴とする基地局。
  17. 請求項15又は16記載の基地局において、
    セル形状を変更する前に、変更予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で報知する第1のセル情報報知手段
    を有する基地局。
  18. 請求項17記載の基地局において、
    変更する最終セル半径に到達するまで、一定間隔でセル半径を段階的に変更するセル半径段階的変更手段
    を有する基地局。
  19. 請求項18に記載の基地局において、
    前記セル半径段階的変更手段は、変更後の最終セル半径と現在のセル半径の差分を変更回数で除した値をセル半径減少間隔として求め、現在のセル半径とセル半径減少間隔の差から半径を求め、該半径にしたがって段階的にセル半径を変更することを特徴とする基地局。
  20. 請求項18または19記載の基地局において、
    一定間隔でセル半径を段階的に変更する際に、変更する最終セル半径に到達するまで、次段階で変更する予定のセル半径と、最終予定のセル半径をセル内の全移動機に対してある時間内に一定間隔で通知する第2のセル情報報知手段を有する基地局。
  21. 基地局と通信を行う移動機において、
    基地局から通知されるセル形状変更に係る情報から、該基地局がセル形状変更を行った後の当該移動機の位置がセル外になるかどうかをセル外になる前に検出するセル外事前検出手段と、
    基地局がセル半径を変更することによりエリア外となる場合に、ハンドオーバ先基地局の有無に基づいて、セル半径変更を停止させるかエリア内となるようにセル半径を小さくさせる変更停止信号を送信する手段と
    を有する移動機。
  22. 請求項21記載の移動機において、
    自機とハンドオーバ先の候補基地局との距離が、ハンドオーバ先の候補基地局の最終セル半径より小さくなる基地局を選択する第1のハンドオーバ手段
    を有する移動機。
  23. 請求項21または22記載の移動機において、
    最終セル半径および段階変更セル半径に基づいて、接続が最も長く維持できる基地局をハンドオーバ先として選択する第2のハンドオーバ手段
    を有する移動機。
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