JP4880432B2

JP4880432B2 - 通信方法及び無線通信端末

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Inventors: 健戸田; 琢中山; 信悟上甲
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Description

本発明は、それぞれ異なる周波数帯を使用可能な複数の無線基地局から接続先の無線基地局を選択して、選択した無線基地局と通信する通信方法及び無線通信端末に関する。

従来の移動体通信システムの概略構成を図１２に示す。図１２に示すように、従来の移動体通信システムは、無線通信端末ＭＳ、無線基地局ＢＳ、無線回線制御装置ＲＮＣ、及びコアネットワークＣＮを有する。無線通信端末ＭＳは、ネットワークエントリ時又はハンドオーバ時に、複数のセルのうち接続可能なセル（無線基地局）をサーチするセルサーチを実行する。

図１２に示す移動体通信システムにおいて、無線通信端末ＭＳが実行するセルサーチの処理手順例を図１３に示す。図１３のステップＳ１１において、無線通信端末ＭＳは、無線基地局ＢＳから通知された周辺セル情報（ネイバーリスト）に含まれる無線基地局ＢＳから送信されるセル参照信号（ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）では、ＢＣＨ（Broadcast Control Channel）のＣＰＩＣＨ（Common Pilot CHannel））の受信電力を検知する。

続いて、ステップＳ１２において、無線通信端末ＭＳは、ステップＳ１１で検知されたセル参照信号の受信電力と予め設定された閾値との比較結果に基づき、接続先候補のセル（無線基地局ＢＳ）が発見されたか否かを判定する。接続先候補のセルが発見されない場合、ステップＳ１１で再度セルサーチが実行される。一方、接続先候補のセルが発見された場合、ステップＳ１３の処理に進む。なお、接続先候補のセルが存在しない場合には、無線通信端末ＭＳは圏外処理される。

ステップＳ１３において、無線通信端末ＭＳは、接続先候補のセルのうち、セル参照信号の受信電力が大きい順にアクセスを試行する。接続先候補のセルに十分なチャネル容量がない場合や、接続先候補のセルが無線通信端末ＭＳに対して一定の通信品質を提供できない場合、接続先候補のセルによってアクセスが拒否される。

具体的には、無線通信端末ＭＳを収容する上でセルに十分な空きチャネル容量と、所要の受信電力（瞬時フェージング変動が平均化され、長期間変動及びシャドウイング変動によるパスロスが考慮された受信電力）が確保されることを要する。

接続先候補のセルによってアクセスが拒否された場合にはステップＳ１４の処理に進み、接続先候補のセルによってアクセスが許可された場合にはステップＳ１５の処理に進む。

ステップＳ１４において、無線通信端末ＭＳは、セル参照信号の受信電力が次に大きいセル（無線基地局ＢＳ）を選択し、ステップＳ１３にてアクセスを試行する。一方、ステップＳ１５では、アクセスが許可された無線基地局ＢＳに対してアクセスを実行する。

一方、複数の周波数帯を使用する移動体通信システムの方式としてマルチバンド移動体通信方式が知られている。マルチバンド移動体通信方式では、図１４に示すように、各周波数帯は、伝搬・回折特性が異なる程度に離間して設けられる。また、各周波数帯における伝送方式（例えばＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ）が異なっていても良く、各無線基地局が複数の周波数帯を使用可能であっても良い。

マルチバンド移動体通信方式のネットワーク構成例を図１５に示す。図１５において、無線回線制御装置ＲＮＣ、無線基地局ＢＳ、及び無線通信端末ＭＳは、３つの周波数帯ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３を使用可能である。無線基地局ＢＳ及び無線通信端末ＭＳは、３つの周波数帯ｆ_１，ｆ_２，ｆ_３に対応する３つの送受信機を具備するとともに、周波数管理機能を備えている。

マルチバンド移動体通信方式の無線通信端末ＭＳの概略構成例を図１６に示す。図１６（ａ）は、下りリンクにおいて、ＵＨＦ帯及びＳ帯の２つの周波数帯（以下、「デュアルバンド」という）に対応した無線基地局ＢＳと、デュアルバンドに対応した無線通信端末ＭＳの機能ブロック構成を示している。図１６（ｂ）は、下りリンクにおいて、ＵＨＦ帯のみに対応した無線基地局ＢＳと、Ｓ帯のみに対応した無線基地局ＢＳと、デュアルバンドに対応した無線通信端末ＭＳの機能ブロック構成を示している。

次に、図１７及び図１８を参照して、マルチバンド移動体通信方式において従来提案されているアクセス制御手法について説明する。図１７に示すように、無線基地局ＢＳは、見通し内などでパスロスが少ない無線通信端末ＭＳに対して高い周波数帯（ｆ_２，ｆ_３）を割り当てる。一方、無線基地局ＢＳは、見通し外などで伝搬環境が悪い無線通信端末ＭＳに対して低い周波数帯（ｆ_１）を割り当てる。

図１８は、マルチバンド移動体通信方式において従来提案されているアクセス制御手法を示すフローチャートである。図１８のステップＳ２１_ｋにおいて、無線通信端末ＭＳは、ネイバーリストに含まれる無線基地局ＢＳのうち、最も高い周波数帯を使用する無線基地局ＢＳに対してセルサーチを行い、アクセスを試行する。

アクセス成功の場合、ステップＳ２２ｋにおいて、無線通信端末ＭＳは、最も高い周波数帯を使用する無線基地局ＢＳに接続する。同様に、ステップＳ２１_ｋ−１〜ステップＳ２１_１のように、使用周波数帯の高い無線基地局ＢＳから、使用周波数帯の低い無線基地局ＢＳの順にセルサーチを実行する。

そして、無線通信端末ＭＳは、自端末を収容可能なセル（無線基地局ＢＳ）のうち、最も大きい受信電力の得られたセル（無線基地局ＢＳ）を選択してアクセスする（ステップＳ２２_Ｋ〜ステップＳ２２_１）。

このように、従来のマルチバンド移動体通信方式におけるアクセス制御手法では、無線通信端末ＭＳは、接続可能な限り、高い周波数帯からアクセスし、高い周波数帯が割り当てられる（非特許文献１及び２参照）。

つまり、低い周波数帯は、伝搬環境が著しく悪いユーザのために確保されている。低周波数帯は、高周波数帯に比べ、回折や反射における損失、距離減衰、及び無線通信端末で受信される信号の瞬時値変動が小さい等、伝搬特性に優れるため、貴重なリソースとして優先的に確保されることが望ましい。

低周波数帯を効率良く利用できれば、室内、地下、ビル影、及びセルエッジ（セル境界）等、劣悪な伝搬環境下の無線通信端末をより多く救済することができる。これは、通信サービスの向上及び通信事業者の利益向上に資するだけでなく、結果として、周波数資源利用効率の向上に繋がる。
原，"マルチバンド移動通信方式の検討"，信学技報，ＲＣＳ２００４−３９９，２００５年３月原，平，"マルチバンドＭＣ−ＣＤＭ方式のシステム構成について"，信学技報，ＲＣＳ２００４−４００，２００５年３月

しかしながら、上述したように無線通信端末ＭＳが高周波帯から低周波帯へ順にアクセスする場合、セルエッジに位置する無線通信端末ＭＳについては、無線基地局ＢＳからの受信電力が最低受信感度近傍であり、他セルからの干渉量が相対的に大きくなる。

このため、無線通信端末ＭＳがセルエッジに位置する場合には、セルサーチ時において不安定動作が予想される。セルサーチ動作が不安定である場合、無線基地局ＢＳとの接続を確立するのが困難となる。特に、無線通信端末ＭＳが都市部に位置する場合や、移動速度が速い場合等には、無線基地局ＢＳとの接続を確立するのが更に困難となる。

上記問題点に鑑み、本発明は、マルチバンド移動体通信方式において、無線通信端末がセルエッジに位置する場合であっても、セルサーチを安定して実行可能とすることで、無線基地局との接続を容易に確立可能とする通信方法及び無線通信端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、無線通信端末（無線通信端末ＭＳ）と、複数の周波数帯を使用可能な複数の無線基地局（無線基地局ＢＳ１、無線基地局ＢＳ２）とを有するマルチバンド移動体通信システムにおける通信方法であって、前記複数の無線基地局が、通信の制御に用いる第１報知制御情報（ブロードキャストマップ）を複数の無線通信端末に共通の報知チャネルで送信するステップと、前記複数の無線基地局が、通信の制御に用いる個別制御情報（プライベートマップ）を指向性ビームによって特定の無線通信端末に送信するステップと、前記複数の無線基地局が、前記個別制御情報の割当てを示す第２報知制御情報（ＡＡＳダイバーシチマップ）を指向性ビームによって任意の無線通信端末に送信するステップと、前記無線通信端末が、前記第１報知制御情報を前記複数の無線基地局から受信可能であるか否かを判定するステップと、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定された場合、前記無線通信端末が、前記第２報知制御情報を受信可能であるか否かを、使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定するステップと、前記無線通信端末が、前記第２報知制御情報を受信可能であると判定された無線基地局を接続先の無線基地局として選択し、選択した無線基地局と通信するステップとを含むことを要旨とする。

この特徴によれば、第１報知制御情報を受信できない場合には、無線通信端末がセルエッジに位置している可能性が高いと考えられるため、使用周波数帯の低い無線基地局によって報知される第２報知制御情報を受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルエッジにおいても、第２報知制御情報を安定して受信可能となる。この結果、セルエッジにおいて、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

第２の特徴は、第１の特徴に係る通信方法において、前記無線通信端末の移動速度を測定するステップを更に含み、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記移動速度が所定の閾値を超えた場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを要旨とする。

この特徴によれば、無線通信端末の移動速度が速い場合、すなわち、受信電力の瞬時値変動が激しく、また受信電力の距離減推量が大きいような場合には、使用周波数帯の低い無線基地局から報知される第２報知制御情報を受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

第３の特徴は、第２の特徴に係る通信方法において、前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップと、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記移動速度が所定の閾値以下である場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップとを更に含むことを要旨とする。

この特徴によれば、無線通信端末の移動速度が遅い場合、すなわち、受信電力の瞬時値変動が比較的緩く、また、受信電力の距離減推量が比較的小さい場合には、無線基地局の使用周波数帯と無関係に、受信電力が最大である無線基地局を選択することによって、ＵＨＦ帯の無線リソースを、無線通信端末の移動速度が速い場合の判定方法に比べて、比較的確保できる。

第４の特徴は、第１の特徴に係る通信方法において、前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップを更に含み、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ、少なくとも前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力と所要受信電力との差分が所定の閾値以下である場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを要旨とする。

この特徴によれば、各無線基地局からの受信電力と所要受信電力との差分が所定の閾値以下である場合に、使用周波数帯の低い無線基地局から報知される第２報知制御情報を受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

第５の特徴は、第４の特徴に係る通信方法において、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ、少なくとも前記差分が所定の閾値を超える場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップを更に含むことを要旨とする。

この特徴によれば、各無線基地局からの受信電力が所要電力よりも十分大きいような場合には、電波の受信状態が良いと判断する。つまり、高周波数帯においても、指向性ビーム送信（ビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信）による受信電力の瞬時値変動や距離減衰特性が安定すると判断し、周波数帯によらず、受信電力が最大となる無線基地局（周波数帯）を選択する。低周波数を優先的に使用する判断はないため、低周波数帯の無線リソースを比較的確保できる。

第６の特徴は、第１の特徴に係る通信方法において、前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップを更に含み、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力と前記使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力との差分が所定値未満である場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを要旨とする。

この特徴によれば、使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力と使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力との差分が所定値未満である場合に、使用周波数帯の低い無線基地局から報知される第２報知制御情報を受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。すなわち、上記のように、指向性ビーム送信（ビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信）による受信電力の瞬時値変動や距離減衰特性が比較的安定する低周波数帯を優先的に用いることによって、セルサーチ及びその後の接続を容易に安定して行うことができる。

第７の特徴は、第６の特徴に係る通信方法において、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力が前記使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力よりも所定値以上大きい場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップを更に含むことを要旨とする。

この特徴によれば、使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力が使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力よりも所定値以上大きい場合には、電波の受信状態が良いと判断する。つまり、高周波数帯においても、指向性ビーム送信（ビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信）による受信電力の瞬時値変動や距離減衰特性が安定すると判断し、周波数帯によらず、受信電力が最大となる無線基地局（周波数帯）を選択する。低周波数を優先的に使用する判断はないため、低周波数帯の無線リソースを比較的確保できる。

第８の特徴は、複数の周波数帯を使用可能な複数の無線基地局を有するマルチバンド移動体通信システムに用いられる無線通信端末であって、前記複数の無線基地局は、通信の制御に用いる第１報知制御情報を複数の無線通信端末に共通の報知チャネルで送信するとともに、通信の制御に用いる個別制御情報を指向性ビームによって特定の無線通信端末に送信し、且つ、前記個別制御情報の割当てを示す第２報知制御情報を指向性ビームによって任意の無線通信端末に送信しており、前記第１報知制御情報を前記複数の無線基地局から受信可能であるか否かを判定する第１判定部（第１判定部１３）と、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定された場合、前記第２報知制御情報を受信可能であるか否かを、使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定する第２判定部（第２判定部１４）と、前記第２報知制御情報を受信可能であると判定された無線基地局を接続先の無線基地局として選択し、選択した無線基地局と通信する通信制御部（通信制御部１５）とを備えることを要旨とする。

この特徴によれば、上記のように、指向性ビーム送信（ビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信）による受信電力の瞬時値変動や距離減衰特性が比較的安定する低周波数帯を優先的に用いることによって、セルサーチ及びその後の接続を容易に安定して行うことができる。

本発明によれば、マルチバンド移動体通信方式において、無線通信端末がセルエッジに位置する場合であっても、セルサーチを安定して実行可能とすることで、無線基地局との接続を容易に確立可能とする通信方法及び無線通信端末を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の第１〜第４実施形態を説明する。以下の第１〜第４実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

［第１実施形態］
（移動体通信システムの全体概略構成）
図１は、本実施形態に係る移動体通信システムの全体構成例を示す模式図である。

図１に示す移動体通信システムは、無線通信端末ＭＳと、無線基地局ＢＳ１と、無線基地局ＢＳ２とを具備する。無線基地局ＢＳ１はセルＣ１を構成し、無線基地局ＢＳ２はセルＣ２を構成する。なお、本移動体通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ（ＭｏｂｉｌｅＷｉＭＡＸ（登録商標））に準拠しつつ、マルチバンド移動体通信方式を採用している。無線基地局ＢＳ１，ＢＳ２は複数のアンテナ素子を具備している。

マルチバンド移動体通信方式のネットワーク構成としては、デュアルバンド基地局のみで構成される場合、デュアルバンド基地局とシングルバンド基地局で構成される場合、シングルバンド基地局のみで構成される場合の３つがある。本実施形態では、説明の便宜上、シングルバンド基地局のみでマルチバンド移動体通信システムが構成される場合について説明する。

無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２の使用周波数帯は異なっており、無線基地局ＢＳ１は無線基地局ＢＳ２よりも低い周波数帯を使用する。一例として、無線基地局ＢＳ１は８００ＭＨｚ程度の周波数帯（以下、「ＵＨＦ帯」という）を使用し、無線基地局ＢＳ２は２．５ＧＨｚ程度の周波数帯（以下、「Ｓ帯」という）を使用する。

（フレーム構成）
図２は、本移動体通信システムで使用されるＴＤＤ（Time Division Duplex）フレームのフレーム構成を示す図である。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準仕様においては、オプションとして、下りリンク（ＤＬ）フレーム内に、ＡＡＳ（Adaptive Array antenna System）ダイバーシチマップ（AAS diversity MAP）が配置される。また、ＤＬフレームのフレームヘッダ内には、ブロードキャストマップ（Broadcast MAP）が配置されている。

ブロードキャストマップは、複数の無線通信端末ＭＳに共通のチャネル、つまり報知チャネルで、ゾーンＺ１ａ，Ｚ１ｂ内の複数の無線通信端末ＭＳに通知される制御情報である。ブロードキャストマップは、ＤＬデータバーストの割り当て情報であるＤＬマップと、ＵＬデータバーストの割り当て情報であるＵＬマップとを含んでいる。

これに対して、ＡＡＳダイバーシチマップは、無線基地局ＢＳ１，ＢＳ２のＡＡＳ機能によって、ゾーンＺ２ａ，Ｚ２ｂ内の任意の無線通信端末ＭＳに対して指向性ビーム送信（ビームフォーミング送信又はダイバーシチ送信）される。

無線通信端末ＭＳは、セル・エッジにおいて、基地局が送信するブロードキャストマップを取得できなかった場合には、同一フレーム内で、ブロードキャストマップに後続するＡＡＳダイバーシチマップをスキャンする。

ＡＡＳダイバーシチマップには、その他のチャネルで指向性ビーム送信されているマップ（AAS beamformed broadcast MAP）（以下、「プライベートマップ」という）の割り当て情報が格納されている。無線通信端末ＭＳは、ＡＡＳダイバーシチマップに格納されている割り当て情報に基づいて、プライベートマップを受信する。

プライベートマップは、ブロードキャストマップと同様に、チャネル割当、変調クラス、及び符号化方式等の割り当てに関する情報であり、ＡＡＳダイバーシチマップと同様に、指向性ビームによって、ゾーンＺ２ａ、Ｚ２ｂと同様の広さのゾーン内に送信される制御情報である。

（無線通信端末の構成例）
図３は、無線通信端末ＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。

無線通信端末ＭＳは、アンテナ１０と、第１無線通信部１１と、第２無線通信部１２と、第１判定部１３と、第２判定部１４と、通信制御部１５と、ネイバーリスト記憶部１６とを備えている。

第１無線通信部１１は、ＵＨＦ帯に対応した構成を有し、アンテナ１０を介して無線基地局ＢＳ１と無線通信を実行する。第２無線通信部１２は、Ｓ帯に対応した構成を有し、アンテナ１０を介して無線基地局ＢＳ２と無線通信を実行する。

ネイバーリスト記憶部１６は、無線通信端末ＭＳの周辺に位置する無線基地局のリストであるネイバーリストを記憶する。ここでは、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２に関する情報（例えば、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２の基地局ＩＤ）がネイバーリスト記憶部１６に記憶されているものとする。

第１判定部１３は、無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２から、ブロードキャストマップを受信可能か否かを判定する。ここで、「受信可能」とは、例えば、無線通信端末ＭＳで復調・復号できる程度の精度で受信されることを意味する。

無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２からブロードキャストマップを受信可能であると判定された場合、通信制御部１５は、ブロードキャストマップに含まれるチャネル割当情報等を用いて、無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２との接続を確立する。

第２判定部１４は、ブロードキャストマップを受信不可能であると判定された場合、ＡＡＳダイバーシチマップを受信可能か否かを、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）から高い無線基地局（無線基地局ＢＳ２）の順に判定する。無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２から、ＡＡＳダイバーシチマップを受信可能であると判定された場合、通信制御部１５は、ＡＡＳダイバーシチマップが指し示すプライベートマップに含まれるチャネル割当情報等を用いて、無線基地局ＢＳ１又は無線基地局ＢＳ２と接続を確立して、通信を行う。

（無線通信端末の動作）
図４は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの動作フローを示すフローチャートである。図４に示す動作フローは、例えば、無線通信端末ＭＳの電源オン後における初期のネットワークエントリ時、又はアイドル状態からの通信開始時等に実行される。

ステップＳ１０１において、第１判定部１３は、ＵＨＦ帯及びＳ帯のいずれの報知チャネル（フレームヘッダ）も受信できないと判定する。

ステップＳ１０２において、第２判定部１４は、ＵＨＦ帯の無線基地局、つまり無線基地局ＢＳ１からＡＡＳダイバーシチマップを受信可能であるか否かを判定する。無線基地局ＢＳ１からＡＡＳダイバーシチマップを受信可能であると判定された場合、ステップＳ１０３の処理に進む。一方、無線基地局ＢＳ１からＡＡＳダイバーシチマップを受信不可能であると判定された場合、ステップＳ１０４の処理に進む。

ステップＳ１０３において、通信制御部１５は、無線基地局ＢＳ１を接続先の無線基地局として選択し、通信を行う。具体的には、無線通信端末ＭＳは、ＡＡＳダイバーシチマップを用いて、無線基地局ＢＳ１から送信されるプライベートマップを受信することで、無線基地局ＢＳ１との接続を確立する。

ステップＳ１０４において、第２判定部１４は、Ｓ帯の無線基地局、つまり無線基地局ＢＳ２からＡＡＳダイバーシチマップを受信可能であるか否かを判定する。無線基地局ＢＳ２からＡＡＳダイバーシチマップを受信可能であると判定された場合、ステップＳ１０５の処理に進む。一方、無線基地局ＢＳ２からＡＡＳダイバーシチマップを受信不可能であると判定された場合、接続先の候補となる無線基地局が存在しないとして圏外処理される。

ステップＳ１０５において、通信制御部１５は、無線基地局ＢＳ２を接続先の無線基地局として選択し、通信を行う。具体的には、無線通信端末ＭＳは、ＡＡＳダイバーシチマップを用いて、無線基地局ＢＳ１から送信されるプライベートマップを受信することで、無線基地局ＢＳ２との接続を確立する。

（作用・効果）
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、ブロードキャストマップを受信できない場合には、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）によって報知されるＡＡＳダイバーシチマップを受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルエッジにおいても、ＡＡＳダイバーシチマップを安定して受信可能となる。つまり、無線通信端末ＭＳは、セルサーチ及びセルサーチ後の通信を安定して実行することができる。

［第２実施形態］
本実施形態では、無線通信端末ＭＳの移動速度を考慮して接続先の無線基地局を選択する構成について説明する。なお、以下の第２〜第４実施形態においては、第１実施形態と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。

（無線通信端末の構成例）
図５は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。

無線通信端末ＭＳは、自端末の移動速度ｖを測定する移動速度測定部１７を備えている点で、図３の無線通信端末ＭＳと異なっている。移動速度測定部１７は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）及びジャイロセンサ等を用いて移動速度の測定を行う。

移動速度測定部１７が測定した移動速度ｖは、通信制御部１５に通知される。通信制御部１５は、通知された移動速度ｖに基づき、第１判定部１３及び第２判定部１４を制御する。

（無線通信端末の動作）
図６は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、第１判定部１３は、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２が報知するブロードキャストマップを受信不可能であると判定する。

ステップＳ２０１において、通信制御部１５は、自端末の移動速度があらかじめ設定された閾値を超えたか否かを判定する。自端末の移動速度ｖがあらかじめ設定された閾値ｖ_ｔｈを超えたと判定された場合、ステップＳ１００に移行する。ステップＳ１００では、図４に示した、ＵＨＦ帯を優先するＡＡＳダイバーシチマップの受信動作が実行される。

一方、自端末の移動速度ｖがあらかじめ設定された閾値ｖ_ｔｈ以下であると判定された場合、ステップＳ２００に移行する。ステップＳ２００においては、通信制御部１５は、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２のうち、セル参照信号の受信電力が大きい方を選択して、ＡＡＳダイバーシチマップをスキャンする。ＡＡＳダイバーシチマップを受信できた場合は、ステップＳ２０３の処理に進み、選択した無線基地局に接続する。

（作用・効果）
本実施形態によれば、無線通信端末ＭＳの移動速度ｖが速い場合、すなわち、受信電力の瞬時値変動が生じ易く、受信電力の距離減推量が大きいような場合には、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）から報知されるＡＡＳダイバーシチマップを受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

また、本実施形態によれば、無線通信端末ＭＳの移動速度ｖが遅い場合、すなわち、受信電力の瞬時値変動が生じ難く、受信電力の距離減推量が小さい場合には、受信電力が大きい方の無線基地局を選択することによって、ＵＨＦ帯の無線リソースを、上述した無線通信端末ＭＳの移動速度が速い場合の判定方法に比べて、比較的確保できる。

なお、無線通信端末ＭＳが移動速度を計測する場合に限らず、無線基地局側で無線通信端末ＭＳの移動速度を計測して、無線通信端末ＭＳに通知する構成としてもよい。

［第３実施形態］
本実施形態では、無線通信端末ＭＳが各無線基地局からの受信電力を考慮して接続先の無線基地局を選択する構成について説明する。

（無線通信端末の構成例）
図７は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの構成例を示す機能ブロック図である。

無線通信端末ＭＳは、無線基地局ＢＳ１及び無線基地局ＢＳ２からの受信電力を測定する受信電力測定部１８を備えている点で、図３の無線通信端末ＭＳとは異なっている。

受信電力測定部１８が測定した受信電力は、通信制御部１５に通知される。通信制御部１５は、通知された受信電力に基づき、第１判定部１３及び第２判定部１４を制御するとともに、接続先の無線基地局を選択する。

具体的には、通信制御部１５は、各無線基地局からの受信電力があらかじめ設定された所要電力よりも十分大きいような場合には、無線基地局の使用周波数帯と無関係に、受信電力が最大である無線基地局を接続先として選択する。

具体的には、通信制御部１５は、図８に示すように、無線基地局ＢＳ１からの受信電力Ｐ_f1と所要電力Ｐ_thとの差分ΔＰ１を閾値Ｄと比較するとともに、無線基地局ＢＳ２からの受信電力Ｐ_f2と所要電力Ｐ_thとの差分ΔＰ２を閾値Ｄと比較する。通信制御部１５は、差分ΔＰ１及びΔＰ２のそれぞれが閾値Ｄを超える場合に、受信電力が大きい方の無線基地局を接続先として選択する。

このように、本実施形態では、差分ΔＰ１及びΔＰ２のそれぞれが閾値Ｄを超える場合には、Ｓ帯を使用する無線基地局ＢＳ２に対しても安定したアクセスを実行可能な状況であるとみなして、無線基地局の使用周波数帯と無関係に接続先の無線基地局が選択される。

（無線通信端末の動作）
図９は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳ３０１において、通信制御部１５は、各無線基地局からの受信電力と所要受信電力との差分ΔＰ１，ΔＰ２が所定の閾値Ｄを超えたか否かを判定する。差分ΔＰ１，ΔＰ２が所定の閾値Ｄを超えたと判定された場合、ステップＳ２００に移行する。差分ΔＰ１，ΔＰ２の少なくとも一方が所定の閾値Ｄ以下であると判定された場合、ステップＳ１００に移行する。ステップＳ１００では、上述したように、ＵＨＦ帯を優先するＡＡＳダイバーシチマップの受信動作が実行される。

ステップＳ２００では、図６に示した、セル参照信号の受信電力が大きい方を優先するＡＡＳダイバーシチマップの受信動作が実行される。

（作用・効果）
本実施形態によれば、各無線基地局からの受信電力と所要受信電力との差分が所定の閾値以下である場合に、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）から報知されるＡＡＳダイバーシチマップを受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

また、本実施形態によれば、各無線基地局からの受信電力が所要電力よりも十分大きいような場合には、受信電力が大きい方の無線基地局を選択することによって、ＵＨＦ帯の無線リソースを、上述した各基地局からの受信電力と所要受信電力との差分に基づく判定方法に比べて、比較的確保できる。

なお、本実施形態では、ＵＨＦ帯を使用する無線基地局ＢＳ１からの受信電力Ｐ_f1と所要電力Ｐ_thとの差分ΔＰ１と、Ｓ帯を使用する無線基地局ＢＳ２からの受信電力Ｐ_f2と所要電力Ｐ_thとの差分ΔＰ２の両方を閾値Ｄと比較していたが、差分ΔＰ２のみを閾値Ｄと比較する構成としてもよい。つまり、差分ΔＰ２が閾値Ｄを超える場合、受信電力最大の無線基地局を選択する。これによれば、セルエッジにて、結果的に高い周波数帯が選ばれた場合においても、十分な受信電力を得て安定的に通信可能となる。あるいは、Ｓ帯を使用する無線基地局ＢＳ２からの受信電力Ｐ_f2からの受信電力が所定の閾値を超える場合に、受信電力最大の無線基地局を選択する構成でもよい。

［第４実施形態］
本実施形態では、第３実施形態と同様に、各無線基地局ＢＳ１，ＢＳ２からの受信電力を考慮して接続先の無線基地局を選択する構成について説明する。

本実施形態に係る無線通信端末ＭＳは、第３実施形態と同様に構成される。ただし、通信制御部１５は、使用周波数帯の高い無線基地局（無線基地局ＢＳ２）からの受信電力が、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）からの受信電力よりも所定値以上大きい場合に、受信電力が最大である無線基地局を接続先の無線基地局として選択する点で、第３実施形態とは異なる。

具体的には、通信制御部１５は、図１０に示すように、無線基地局ＢＳ１からの受信電力Ｐ_f1を基準として、無線基地局ＢＳ１からの受信電力Ｐ_f1と無線基地局ＢＳ２からの受信電力Ｐ_f2との差分ΔＰ（Ｐ_f2−Ｐ_f1）を求める。差分ΔＰが閾値Ｇを超える場合に、無線基地局の使用周波数帯と無関係に、受信電力が最大である無線基地局を接続先として選択する。

このように、本実施形態では、差分ΔＰが閾値Ｄを超える場合には、Ｓ帯を使用する無線基地局ＢＳ２に対しても安定したアクセスを実行可能な状況であるとみなして、無線基地局の使用周波数帯と無関係に接続先の無線基地局が選択される。

（無線通信端末の動作）
図１１は、本実施形態に係る無線通信端末ＭＳの動作フローを示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、通信制御部１５は、無線基地局ＢＳ１からの受信電力Ｐ_f1と無線基地局ＢＳ２からの受信電力Ｐ_f2との差分ΔＰ（Ｐ_f2−Ｐ_f1）が所定の閾値Ｇを超えたか否かを判定する。差分ΔＰが所定の閾値Ｇを超えたと判定された場合、ステップＳ２００に移行する。差分ΔＰが所定の閾値Ｇ以下であると判定された場合、ステップＳ１００に移行する。

ステップＳ１００では、上述したように、ＵＨＦ帯を優先するＡＡＳダイバーシチマップの受信動作が実行される。

（作用・効果）
本実施形態によれば、使用周波数帯の高い無線基地局（無線基地局ＢＳ２）からの受信電力と使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）からの受信電力との差分が所定値未満である場合に、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）から報知されるＡＡＳダイバーシチマップを受信可能か否かを優先的に判定することによって、セルサーチを安定して実行することができ、無線基地局との接続を容易に確立することができる。

更に、本実施形態によれば、使用周波数帯の高い無線基地局（無線基地局ＢＳ２）からの受信電力が、使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）からの受信電力よりも所定値以上大きいような場合には、無線基地局の使用周波数帯と無関係に、受信電力が最大である無線基地局を選択することによって、ＵＨＦ帯の無線リソースを、前述した、使用周波数帯の高い無線基地局（無線基地局ＢＳ２）からの受信電力と使用周波数帯の低い無線基地局（無線基地局ＢＳ１）からの受信電力との差分が所定値未満である場合の判定方法に比べて、比較的確保できる。

［その他の実施形態］
上記のように、本発明は第１〜第４実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、ＡＡＳダイバーシチマップ及びプライベートマップの受信電力レベルの測定に関しては、従来のセルサーチの場合と同様に、移動平均をとり安定したレベルを用いる必要がある。しかし、ＡＡＳダイバーシチマップ及びプライベートマップは、全バースト又は全フレームに渡って受信できないので、特定の複数バースト又は複数フレームに渡って移動平均を行うことが好ましい。

上述した第１〜第４実施形態においては、ＵＨＦ帯及びＳ帯の２つの周波数帯を用いるマルチバンド移動体通信方式を例に説明した。しかしながら、３つ以上の周波数帯を用いるマルチバンド移動体通信方式においても、第１〜第４実施形態に係る通信方法を適用可能である。

上述した第１〜第４実施形態においては、ＡＡＳダイバーシチマップは、プライベートマップ、具体的には、ＤＬデータバーストにおけるプライベートマップの領域を示す情報であるとして説明したが、本発明はこれに限らず、ＡＡＳダイバーシチマップをブロードキャストマップと同内容の情報として設定してもよい。

また、上述した第１〜第４実施形態においては、ＷｉＭＡＸ規格に準拠しつつ、マルチバンド移動体通信方式を採用した移動体通信システムについて説明した。しかしながら、ＷｉＭＡＸ規格に限らず、例えば次世代のｉＢｕｒｓｔ（登録商標）規格や、次世代のＰＨＳ規格等に準拠しつつ、マルチバンド移動体通信方式を採用した移動体通信システムにも応用可能である。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

第１実施形態に係る移動体通信システムの概略構成を示す模式図である。第１実施形態に係る移動体通信システムで用いられるフレームの構成例を示す模式図である。第１実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す機能ブロック図である。第１実施形態に係る移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。第２実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す機能ブロック図である。第２実施形態に係る移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。第３実施形態に係る無線通信端末の構成例を示す機能ブロック図である。第３実施形態に係る通信方法を説明するための図である。第３実施形態に係る移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。第３実施形態の変形例に係る通信方法を説明するための図である。第３実施形態の変形例に係る移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。背景技術に係る移動体通信システムの概略構成を示す図である。背景技術に係る移動体通信システムで無線通信端末が実行するネットワークエントリ動作を示すフローチャートである。背景技術に係るマルチバンド移動体通信方式における周波数構成の一例を示す図である。背景技術に係るマルチバンド移動体通信方式の構成例を示す模式図である。背景技術に係るマルチバンド移動体通信方式に用いられる無線通信端末の概略構成例を示す機能ブロック図である。背景技術に係るマルチバンド移動体通信方式における周波数帯割り当て手法を説明するための図である。背景技術に係るマルチバンド移動体通信方式における周波数帯割り当て手法を示すフローチャートである。

符号の説明

ＢＳ,ＢＳ１，ＢＳ２…無線基地局、ＭＳ…無線基地局、１０…アンテナ、１１…第１無線通信部、１２…第２無線通信部、１３…第１判定部、１４…第２判定部、１５…通信制御部、１６…ネイバーリスト記憶部、１７…移動速度測定部、１８…受信電力測定部

Claims

無線通信端末と、複数の周波数帯を使用可能な複数の無線基地局とを有するマルチバンド移動体通信システムにおける通信方法であって、
前記複数の無線基地局が、通信の制御に用いる第１報知制御情報を複数の無線通信端末に共通の報知チャネルで送信するステップと、
前記複数の無線基地局が、通信の制御に用いる個別制御情報を指向性ビームによって特定の無線通信端末に送信するステップと、
前記複数の無線基地局が、前記個別制御情報の割当てを示す第２報知制御情報を指向性ビームによって任意の無線通信端末に送信するステップと、
前記無線通信端末が、前記第１報知制御情報を前記複数の無線基地局から受信可能であるか否かを判定するステップと、
前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定された場合、前記無線通信端末が、前記第２報知制御情報を受信可能であるか否かを、使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定するステップと、
前記無線通信端末が、前記第２報知制御情報を受信可能であると判定された無線基地局を接続先の無線基地局として選択し、選択した無線基地局と通信するステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
前記無線通信端末の移動速度を測定するステップを更に含み、
前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記移動速度が所定の閾値を超えた場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップと、
前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記移動速度が所定の閾値以下である場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップと
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の通信方法。
前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップを更に含み、
前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ、少なくとも前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力と所要受信電力との差分が所定の閾値以下である場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ、少なくとも前記差分が所定の閾値を超える場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
前記複数の無線基地局からの受信電力を測定するステップを更に含み、
前記第２報知制御情報を受信可能か否かを判定するステップでは、前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力と前記使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力との差分が所定値未満である場合に、前記第２報知制御情報を受信可能か否かを前記使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定することを特徴とする請求項１に記載の通信方法。
前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定され、且つ前記使用周波数帯の高い無線基地局からの受信電力が前記使用周波数帯の低い無線基地局からの受信電力よりも所定値以上大きい場合に、前記受信電力が最大である無線基地局を前記接続先の無線基地局として選択するステップを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
複数の周波数帯を使用可能な複数の無線基地局を有するマルチバンド移動体通信システムに用いられる無線通信端末であって、
前記複数の無線基地局は、通信の制御に用いる第１報知制御情報を複数の無線通信端末に共通の報知チャネルで送信するとともに、通信の制御に用いる個別制御情報を指向性ビームによって特定の無線通信端末に送信し、且つ、前記個別制御情報の割当てを示す第２報知制御情報を指向性ビームによって任意の無線通信端末に送信しており、
前記第１報知制御情報を前記複数の無線基地局から受信可能であるか否かを判定する第１判定部と、
前記第１報知制御情報を受信不可能であると判定された場合、前記第２報知制御情報を受信可能であるか否かを、使用周波数帯の低い無線基地局から高い無線基地局の順に判定する第２判定部と、
前記第２報知制御情報を受信可能であると判定された無線基地局を接続先の無線基地局として選択し、選択した無線基地局と通信する通信制御部と
を備えることを特徴とする無線通信端末。