(57)【要約】【課題】  ＣＳフォールバックの失敗を抑制することが可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】  本発明の代表的な構成は、第１の基地局（ＬＴＥ基地局１０４）と携帯端末１０２とを含み、第１の基地局（ＬＴＥ基地局１０４）を介してデータ通信網１０６に接続した携帯端末１０２を、発着呼を契機として、第２の基地局（３Ｇ基地局１０８）を介して音声通信網１１０に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信システム１００であって、携帯端末１０２は、アダプティブアレイ機能を有する無線通信部（端末無線通信部１２０）を備え、第１の基地局（ＬＴＥ基地局１０４）は、ＣＳフォールバックを行う前に携帯端末１０２にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信する起動信号送信部１４２を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局と携帯端末とを含み、第１の基地局を介してデータ通信網に接続した該携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信システムであって、
前記携帯端末は、アダプティブアレイ機能を有する無線通信部を備え、
第１の基地局は、前記ＣＳフォールバックを行う前に前記携帯端末にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信する起動信号送信部を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記携帯端末は、自らの端末位置を測定する位置測定部をさらに備え、
第１の基地局は、前記ＣＳフォールバックが失敗し得る携帯端末の位置座標を記憶したメモリをさらに備え、前記起動信号送信部は、前記携帯端末から取得した前記端末位置が前記メモリに記憶された前記位置座標と合致する場合または該位置座標に近接している場合、前記起動信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
第１の基地局は、前記ＣＳフォールバックが失敗した場合、そのときの前記携帯端末の位置座標を前記メモリに記憶することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
第１の基地局は、前記携帯端末との通信の通信品質値を測定する通信品質測定部をさらに備え、前記起動信号送信部は、前記通信品質値が所定の閾値未満である場合、前記起動信号を送信することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記携帯端末は、前記起動信号が送信されない場合、前記無線通信部のアダプティブアレイ機能を起動させないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
第１の基地局を介してデータ通信網に接続した携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信方法であって、
前記ＣＳフォールバックを行う前に、前記携帯端末のアダプティブアレイ機能を起動させることを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の基地局を介してデータ通信網に接続した携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年普及しているＬＴＥ（Long Term Evolution）では、パケット交換（PS：Packet Switched）方式のみが採用されており、回線交換（CS：Circuit Switched）方式は採用されていない。そのため、ＬＴＥのデータ通信網（パケット交換ネットワーク）に接続した状態で発着呼を受け、３Ｇ（第３世代携帯電話：３rd Generation）の音声通信網（回線交換ネットワーク）に切り替えて音声通信を実行するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックと呼ばれる技術が実用化されている。例えば、特許文献１には、ＣＳフォールバックに対応した通信システムにおいて、無駄な信号のやりとりをすることなく特定の着呼の拒否を可能にする技術が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２には、アダプティブアレイ機能を有する携帯通信端末が開示されている。アダプティブアレイとは、複数のアンテナを用いて電波の位相を調整することにより、電波の指向性を制御する技術である。特許文献２に記載の携帯通信端末は、データの受信状態が良好な場合などには、単一のアンテナで送受信を行い、他のアダプティブアレイアンテナの電力をカットする。そのため、不要な電力消費を抑え、バッテリの使用時間を延ばすことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５４０７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３７５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＳフォールバックは、ＬＴＥのデータ通信網から３Ｇの音声通信網に切り替えるときに、音声通信網のエリア外であることは想定していない。すなわち、３Ｇの音声通信網のエリアがＬＴＥのデータ通信網のエリアをカバーしていることが前提となっている。しかしながら、実際には３Ｇの音声通信網のエリアがＬＴＥのデータ通信網のエリアをカバーしている保証はない。また、３Ｇの音声通信網のエリア内であったとしても基地局と建物などの位置関係によって局所的に接続できない箇所も多くある。これは、ＬＴＥのデータ通信網と３Ｇの音声通信網の基地局が別々に設置されているためである。したがって、実際にはＣＳフォールバックの失敗が頻発することが予想される。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＣＳフォールバックの失敗を抑制することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、第１の基地局と携帯端末とを含み、第１の基地局を介してデータ通信網に接続した携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信システムであって、携帯端末は、アダプティブアレイ機能を有する無線通信部を備え、第１の基地局は、ＣＳフォールバックを行う前に携帯端末にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信する起動信号送信部を備えることを特徴とする。
【０００８】
携帯端末は、自らの端末位置を測定する位置測定部をさらに備え、第１の基地局は、ＣＳフォールバックが失敗し得る携帯端末の位置座標を記憶したメモリをさらに備え、起動信号送信部は、携帯端末から取得した端末位置がメモリに記憶された位置座標と合致する場合または位置座標に近接している場合、起動信号を送信するとよい。
【０００９】
第１の基地局は、ＣＳフォールバックが失敗した場合、そのときの携帯端末の位置座標をメモリに記憶するとよい。
【００１０】
第１の基地局は、携帯端末との通信の通信品質値を測定する通信品質測定部をさらに備え、起動信号送信部は、通信品質値が所定の閾値未満である場合、起動信号を送信するとしてもよい。
【００１１】
携帯端末は、起動信号が送信されない場合、無線通信部のアダプティブアレイ機能を起動させないとよい。
【００１２】
上記課題を解決するために本発明の代表的な他の構成は、第１の基地局を介してデータ通信網に接続した携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信方法であって、ＣＳフォールバックを行う前に、携帯端末のアダプティブアレイ機能を起動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＣＳフォールバックの失敗を抑制することが可能な無線通信システムおよび無線通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる無線通信システムの接続関係を示した説明図である。
【図２】図１に示す携帯端末の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示すＬＴＥ基地局の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す無線通信システムのＣＳフォールバックの手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
[無線通信システム]
図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１００の接続関係を示した説明図である。図１に示すように、無線通信システム１００では、携帯端末１０２が、第１の基地局としてのＬＴＥ基地局１０４を介してＬＴＥのデータ通信網１０６（パケット交換ネットワーク）に接続し、データ通信を行う。また無線通信システム１００では、ＬＴＥのデータ通信網１２２に接続した状態で携帯端末１０２からの発呼、携帯端末１０２への着呼を検知すると、第２の基地局としての３Ｇ基地局１０８を介して３Ｇの音声通信網１１０に携帯端末１０２を接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う。これにより、携帯端末１０２は、３Ｇの音声通信網１１０を使用して、音声通信を行う。
【００１７】
なお、「ＬＴＥのデータ通信網１０６に接続」とは、ＬＴＥ基地局１０４に接続し間欠受信動作している待ち受け時も含むものとする。また、本実施形態では、第１の基地局としてＬＴＥ基地局１０４を、第２の基地局として３Ｇ基地局１０８を例示するが、本実施形態はこれに限らず適用可能である。
【００１８】
[携帯端末]
図２は、携帯端末１０２の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、携帯端末１０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成される端末制御部１１２と、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成される端末メモリ１１４とを備える。端末制御部１１２は、端末メモリ１１４に記憶されたプログラムを実行し、当該携帯端末１０２を制御、管理する。端末メモリ１１６は、プログラムや各種データ等を記憶する。
【００１９】
携帯端末１０２は、ユーザに画像を表示する表示部１１６と、ユーザからの入力操作を受け付ける操作部１１８とを備える。表示部１１６は、液晶ディスプレイやＥＬディスプレイ等と、そのコントローラとで構成される。操作部１１８は、タッチパネル、キーボード、十字キー、ジョイスティック等で構成される。なお、表示部１１６および操作部１１８として、液晶ディスプレイとタッチパネルとからなるタッチパネルディスプレイを備えてもよい。
【００２０】
携帯端末１０２は、アダプティブアレイ機能を有する端末無線通信部１２０を備える。端末無線通信部１２０は、複数のアンテナ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄからなるアダプティブアレイアンテナを有し、アダプティブアレイ機能の起動時には、かかる複数のアンテナ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄを用いて電波の位相を調整することにより電波の指向性を制御する。一方、端末無線通信部１２０は、アダプティブアレイ機能の非起動時には、１本のアンテナ１２２ａによる１本送受信を行う。かかる一本送受信によれば、電波の指向性を制御するための計算負荷等により高い消費電力を要するアダプティブアレイ機能の起動時に比べ、消費電力を抑制することができる。なお、端末無線通信部１２０は、アダプティブアレイ機能の非起動時には、ダイバーシティ受信を行うようにしてもよい。
【００２１】
携帯端末１０２は、自らの端末位置を測定する位置測定部１２４を備える。位置測定部１２４はＧＰＳ受信部１２６を含んで構成され、ＧＰＳ衛星１２８からの信号を受けて自らの端末位置を測定する。なお、位置測定部１２４は、ＧＰＳ受信部１２６を備えず、例えば三つの基地局の位置情報を取得し三点測量により自らの端末位置を測定するとしてもよい。
【００２２】
携帯端末１０２は、マイク等の音声認識手段で構成される音声入力部１３０とスピーカ等の音声出力手段で構成される音声出力部１３２とを備える。音声入力部１３０は、音声通信時に入力されたユーザの音声を携帯端末１０２内で処理可能な電気信号に変換する。音声出力部１３２は、受信した音声通信相手の音声信号を音声に変えて出力したり、着信音や操作音、アラーム音等を出力したりする。
【００２３】
[基地局]
図３は、図１に示すＬＴＥ基地局１０４の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＬＴＥ基地局１０４は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成される基地局制御部１３４と、ＲＯＭやＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成される基地局メモリ１３６とを備える。基地局制御部１３４は、基地局メモリ１３６に記憶されたプログラムを実行し、当該ＬＴＥ基地局１０４を制御、管理する。基地局メモリ１３６は、プログラムや各種データ等を記憶する。本実施形態では、基地局メモリ１３６は、ＣＳフォールバックが失敗し得る携帯端末１０２の位置座標を記憶した位置座標テーブル１３８を含む。
【００２４】
ＬＴＥ基地局１０４は、携帯端末１０２との無線通信を行う基地局無線通信部１４０を備える。本実施形態では、基地局無線通信部１４０は、ＣＳフォールバックを行う前に携帯端末１０２にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信する起動信号送信部１４２を含む。
【００２５】
ＬＴＥ基地局１０４は、携帯端末１０２との通信の通信品質値を測定する通信品質測定部１４４を備える。通信品質測定部１４４は、例えば通信品質値として、Ｃ/Ｎ比（Carrier to Noise ratio）すなわち搬送波と雑音の比を測定する。またＬＴＥ基地局１０４は、データ通信網１０６に接続するネットワーク接続部１４６を備える。
【００２６】
[無線通信方法]
図４は、無線通信システム１００のＣＳフォールバックの手順を例示するフローチャートである。以下、図４のフローチャートに則り、ＣＳフォールバックの手順について具体的に説明する。なお、図４中、ＣＳフォールバックをＣＳＦＢと表記する。
【００２７】
無線通信システム１００では、携帯端末１０２は、通常運用として、ＬＴＥ基地局１０４からページングチャネルを間欠受信して待ち受け動作を行う。また、ＬＴＥ基地局１０４を介してデータ通信網１０６に接続し、データ通信を行う。このような通常運用時において、ＬＴＥ基地局１０４は携帯端末１０２の端末位置を監視する（ステップＳ２００）。端末位置は、例えば位置測定部１２４が測定したものを取得することができる。
【００２８】
通常運用の中で、携帯端末１０２からの発呼、携帯端末１０２への着呼をＬＴＥ基地局１０４が検知すると（ステップＳ２０２Ｙｅｓ）、基地局制御部１３４は、携帯端末１０２の端末位置が位置座標テーブル１３８に記憶された位置座標と合致する或いはこの位置座標に近接しているか（すなわちＣＳフォールバック失敗位置にあるか）否かを判定する（ステップＳ２０４）。かかる位置座標が合致する或いは近接している場合（ステップＳ２０４Ｙｅｓ）、基地局制御部１３４は、ＣＳフォールバックを行う前に携帯端末１０２にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信するように起動信号送信部１４２を制御する（ステップＳ２０６）。そして、携帯端末１０２のアダプティブアレイ機能を起動させる（ステップＳ２０８）。
【００２９】
一方、位置座標が合致も近接もしていない場合（ステップＳ２０４Ｎｏ）、基地局制御部１３４は、通信品質測定部１４４が測定したＣ/Ｎ比が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。かかるＣ/Ｎ比が所定の閾値未満である場合（ステップＳ２１０Ｙｅｓ）、基地局制御部１３４は、ＣＳフォールバックを行う前に携帯端末１０２にアダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を送信するように起動信号送信部１４２を制御する（ステップＳ２０６）。そして、携帯端末１０２のアダプティブアレイ機能を起動させる（ステップＳ２０８）。
【００３０】
また、位置座標が合致も近接もしていず（ステップＳ２０４Ｎｏ）、Ｃ/Ｎ比が所定の閾値未満でもない場合（ステップＳ２１０Ｎｏ）、基地局制御部１３４は、アダプティブアレイ機能の起動を指示する起動信号を起動信号送信部１４２に送信させることなく、ＣＳフォールバックに移行する。
【００３１】
ステップＳ２０８の後、またはステップＳ２１０Ｎｏの後、ＣＳフォールバックを実行する（ステップＳ２１２）。そして、ＣＳフォールバックに成功すると（ステップＳ２１４Ｙｅｓ）、携帯端末１０２が３Ｇ基地局１０８を介して３Ｇの音声通信網１１０に接続され、音声通信に移行する。一方、ＣＳフォールバックに失敗した場合には（ステップＳ２１４Ｎｏ）、基地局制御部１３４は、そのときの携帯端末１０２の位置座標を位置座標テーブル１３８に記憶する（ステップＳ２１６）。
【００３２】
[効果]
上述した無線通信システム１００によれば、ＣＳフォールバックが失敗し得る位置座標に携帯端末１０２が位置する場合、またはＣ/Ｎ比が所定の閾値未満であり通信品質が悪い場合、携帯端末１０２のアダプティブアレイ機能が起動される。アダプティブアレイ機能を起動させることで、特定の方向に電波を指向し通信可能エリアの拡大を図ると共に、通信品質を向上させることができる（レベルマージンを確保できる）。したがって、セルエッジ等ＣＳフォールバックが失敗し得る可能性のある場所に、携帯端末１０２が位置していても、ＣＳフォールバックの失敗を抑制することができる。なお、ＣＳフォールバックを行う前に、常にアダプティブアレイ機能を起動させるようにしてもよい。
【００３３】
本実施形態では、携帯端末１０２は、起動信号送信部１４２から起動信号が送信されない場合、端末無線通信部１２０のアダプティブアレイ機能を起動させない。アダプティブアレイ機能は、電波の指向性を制御するための計算負荷等により高い消費電力を要するためである。すなわち、通常運用の中では、端末無線通信部１２０は一本送受信あるいはダイバーシティ受信を基本とする。これにより、携帯端末１０２の消費電力の抑制を図ることができる。なお、操作部１１８からの入力操作により、アダプティブアレイ機能の起動、非起動を指示できるようにしてもよい。
【００３４】
本実施形態では、ＣＳフォールバックが失敗した場合、そのときの携帯端末１０２の位置座標を位置座標テーブル１３８に記憶する。すなわち、位置座標テーブル１３８には実際にＣＳフォールバックが失敗した位置座標が蓄積されていく。これにより、アダプティブアレイ機能を起動させるべきか否かの確実性を高めることができる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、第１の基地局を介してデータ通信網に接続した携帯端末を、発着呼を契機として、第２の基地局を介して音声通信網に接続するＣＳ（Circuit Switched）フォールバックを行う無線通信システムおよび無線通信方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００…無線通信システム、１０２…携帯端末、１０４…ＬＴＥ基地局、１０６…データ通信網、１０８…３Ｇ基地局、１１０…音声通信網、１１２…端末制御部、１１４…端末メモリ、１１６…表示部、１１８…操作部、１２０…端末無線通信部、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ…アンテナ、１２４…位置測定部、１２６…ＧＰＳ受信部、１２８…ＧＰＳ衛星、１３０…音声入力部、１３２…音声出力部、１３４…基地局制御部、１３６…基地局メモリ、１３８…位置座標テーブル、１４０…基地局無線通信部、１４２…起動信号送信部、１４４…通信品質測定部、１４６…ネットワーク接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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